金屬管材是應用極為廣泛的材料，由於其內部輸送的介質多種多樣，極易受到腐蝕，中國工程院組織專家對能源、交通、建築、機械、化工、基礎設施、水利、軍事設施與裝備等重點工業部門進行腐蝕情況調查後得出的數據表明，我國每年因腐蝕造成的損失，包括直接損失和間接損失為5—6千億元，並且隨著國民經濟的高速發展，鋼鐵的消耗量逐年遞增，腐蝕造成的損失也越發嚴重。為減少因鋼管內壁腐蝕造成的損失，工業上運用表麵工程技術對材料表麵進行防腐處理，在基材與介質之間形成一個保護層，隔絕基材與介質的接觸，提高耐腐蝕性能。采用表麵工程技術防腐之前，要對管材表麵進行預處理，將表麵的鏽斑、氧化皮等清除幹淨，以便複合層與金屬表麵較好地粘合在一起，從而杜絕腐蝕性物質對金屬材料的腐蝕，延長材料的使用壽命心。目前主要的除鏽方法有酸洗法、噴砂法、機械法等。酸洗法對環境汙染嚴重，而且質量不穩定；噴砂法除鏽效果較好，適用於工件外表麵和大口徑管道內表麵；機械法受工件尺寸的限製，隻適用於大口徑管道的內壁。由於上述的常用方法都不適用於小口徑管道內壁，為此研究一種除鏽方法，主要適用於小口徑管道內壁的除鏽是非常必要的。

一、小口徑鋼管內壁振動除鏽可行性分析

1.技術原理

新型管道內壁振動除鏽機械的技術原理是：根據牛頓第三定律，加速度作用在物質上時，物質將產生慣性力，具有一定的衝擊能量，當衝擊能量超過其它物體表麵的衝擊強度時，具有對其表麵產生破壞的能力，振動除鏽機械通過機械振動產生按一定規律變化的加速度，由於裝填在管道內的高硬度砂礫相對管道可以產生相對運動，因此產生慣性振動能量衝擊管道內表麵，達到清除鏽斑的目的。

2.技術方案分析

處理的小口徑管道內裝填高硬度砂礫，利用專用夾具管件在機械的橫向振動工作台上安裝定位，橫向振動氣缸工作時，帶動橫向振動工作台產生橫向振動，產生橫向振動加速度，管道內的砂粒產生橫向衝擊動能；縱向振動電機轉動，通過偏心輪帶動偏心質量塊產生縱向振動，帶動振動機械縱向工作台產生縱向振動加速度，管道內的砂粒也隨工作台產生縱向振動，通過綜合振動產生的動能衝擊管道內表麵的氧化層及鐵鏽，達到管道內表麵防腐預處理的工藝要求，為保證振動處理效果，振動處理的管件在隨同工作台振動的同時，通過輔助電機及齒輪傳動驅動，自身在專用夾具內作旋轉運動。

二、振動除鏽工藝試驗

1.試驗目的：檢驗振動除鏽工藝技術原理正確性；分析不同工藝參數對除鏽效果的影響。

2.振動除鏽工藝試驗條件

振動試驗機：偏心-彈簧式機械振動台，振幅：0-5mm，頻率：20-80Hz，加速度：0-15g， 試件：長度L=100mm，內徑d=18mm 外徑=19mm，試驗粒子材料：石英、鐵砂，直徑尺寸 d<0.9mm， d<1.1mm， d<1.5mm，工裝改造：自製的工裝，可以滿足試驗要求。

3.試驗內容

選取不同硬度、直徑的粒子，通過調節工藝參數進行試驗，記錄試驗數據。將試驗處理後的鋼管做成切片，在顯微鏡下觀察，定性比較鋼管內表麵除鏽處理的效果，分析各種參數對工藝效果的影響規律。粉色视频黄片软件分別進行垂直振動、水平振動、綜合振動除鏽試驗。

三、振動除鏽效果試驗分析

建立振動除鏽工藝參數試驗數據，對影響振動除鏽效果工藝參數進行不同振動方向的振動除鏽效果試驗，並進行除鏽效果的宏觀及金相對比檢查.通過分析試驗效果初步得到不同工藝參數對除鏽效果的影響規律。

1.磨粒硬度

鐵鏽組織比較鬆散，但金屬表麵的氧化層與基材結合強度高，粒子硬度越高，清除鐵鏽及氧化層的效果越好。

2.粒子材料

不同材料的粒子，在相同尺寸下，質量大，對管道內壁產生的衝擊力大，除鏽效果好。

3.磨粒尺寸

相同材質的粒子，尺寸大，粒子與鏽斑的接觸麵積增大，影響衝擊壓強，針對試驗中鋼管的尺寸而言，粒子直徑d>1.1一1.5 mm，基本無除鏽效果；d>0.9—1.1 mm，除鏽較明顯，d<0.9 mm，粒子質量很小，動能小，除鏽效果差。

4.振幅與頻率

加速度、振幅、頻率之間有如下關係，振幅越大，加速度越大，粒子動能大，除鏽效果越好；頻率

增加，加速度變大，但振幅減小，除鏽效果下降，頻率太低，加工效率低。

5.時間

一般來說，加工時間越長，除鏽效果越明顯。

6.振動方向

垂直振動，利用磨粒對表麵的撞擊能量清除鏽斑及氧化皮，表麵產生殘餘壓應力，細化表層晶粒，可以提高耐腐蝕能力；水平振動利用摩擦力清除鏽斑及氧化皮，表麵產生殘餘拉應力，效果不如垂直振動；成振動可以提高除鏽及氧化皮的效果，並且在表層產生殘餘壓應力，

結束語：

工業上對管道內表麵防腐前期處理工藝主要有：酸洗處理、機械清洗、噴砂處理等方法，為了克服管道內壁防腐前處理工藝酸洗處理工序過程中產生的廢液、浪費水資源、機械、噴砂處理對細長管道效果不理想等技術難題，研究一種利用機械振動加工原理實現對小口徑管道內表麵的氧化層和鐵鏽進行清除處理的振動除鏽機械，工藝性能達到對管道內表麵進行防腐處理時的技術要求。利用偏心彈簧式機械振動台及自製的試驗工裝，分別對內徑18 mm的鋼管內表麵進行垂直、水平、綜合方向振動除鏽工藝試驗，並分析了主要工藝參數（振幅、振動頻率、加工時間、粒子尺寸、裝填量等）對除鏽效果的影響，試驗證明試驗設備及工裝滿足工藝參數的調解要求，機械振動除鏽工藝可以實現小口徑鋼管內壁除鏽及氧化層的要求。由於設備能力的局限性，振動除鏽工藝試驗有待於進一步研究完善。完成的振動除鏽數學模型及試驗分析為今後進一步開展深入的工藝研究提供了技術支持。