摘 要：為了延長建筑鋼結構的使用壽命，提高其抗腐蝕能力，機械噴射處理工藝和設備被廣泛應用?；诖?，探討建筑鋼結構機械噴射處理工藝和設備的研究進展，介紹機械噴射處理的原理和分類，包括冷噴射、熱噴射、濕噴射等。詳細解析機械噴射處理對建筑鋼結構的優(yōu)勢，包括提高結構的抗腐蝕能力、增加結構的硬度和耐磨性等。探究目前常用的機械噴射處理設備，如高壓噴射機、噴砂機、噴涂機等，分析當前研究中存在的問題，并對進一步的研究方向進行展望。研究結果表明，機械噴射處理工藝和設備在建筑鋼結構中具有重要的應用價值，通過機械噴射處理，能有效提高建筑鋼結構的抗腐蝕能力和使用壽命，增加結構的穩(wěn)定性和安全性。然而，目前研究中仍存在各種問題，如噴射材料選擇、設備性能優(yōu)化等。未來的研究需要進一步深入探討這些問題，從而推動建筑鋼結構機械噴射處理工藝和設備的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：鋼結構；拋丸；噴砂；工藝；設備

中圖分類號：TG174.4 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0034-03

0 引言

本文重點研究建筑鋼結構機械噴射處理工藝和設備，通過研究機械噴射壓力、噴射速度、噴嘴直徑等工藝參數(shù)，有效提高控制噴射處理的效果，增強鋼結構質量。在設備方面，重點介紹機械噴射處理所使用的噴射機和噴嘴，介紹不同類型的噴嘴，包括壓力式噴嘴和風式噴嘴，并分析它們的優(yōu)缺點和適用范圍。研究建筑鋼結構機械噴射處理工藝和設備是一項具有重要意義的課題，通過深入研究和應用機械噴射處理技術，可有效提高鋼結構表面的質量，延長其使用壽命，提高建筑的安全性，也為我國建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力支持。

1 機械噴射處理的原理和分類

1.1 基本原理

機械噴射處理是一種常用的表面處理技術，利用高速噴射流將磨料、顆粒、液體等介質射擊到工件表面，有效改變其物理性質和表面形貌，這種處理方法廣泛應用于金屬加工、材料改性、表面清潔等領域。機械噴射處理基本原理是通過高速噴射流與工件表面的相互作用，產(chǎn)生物理和化學反應。噴射流中顆粒通過加速器加速，形成高速流動的射流，然后以標準角度射擊到工件表面，產(chǎn)生較強的沖擊力。

在機械噴射處理過程中，顆粒、液體與工件表面發(fā)生碰撞，產(chǎn)生強烈的沖擊能量。這種能量能有效移除工件表面的氧化層、銹蝕、污染物、異物等，改變其表面形貌和結構，使工件表面發(fā)生塑性變形和壓實，提高表面硬度和抗疲勞性能。機械噴射處理效果受多種因素的影響，如噴射介質性質、液體速度和密度、噴射角度、距離等，工作人員根據(jù)不同應用需求，選擇不同的噴射介質，如砂子、玻璃珠、金剛石等，合理調整噴射參數(shù)，從而實現(xiàn)不同的處理效果。

機械噴射處理具有許多優(yōu)點，其作為一種非接觸式的表面處理方法，不會產(chǎn)生化學反應或熱影響區(qū)，對工件的材料性質變化較小。噴射流可在復雜形狀的工件表面均勻分布，能處理曲線表面。機械噴射處理可實現(xiàn)表面清潔、去除氧化層、提高粗糙度等功能[1]。

2 噴砂除銹處理工藝分析

2.1 噴砂技術的基本要素

2.1.1 空氣壓力

在噴砂除銹過程中，空氣壓力是一個關鍵要素，其對除銹效果、工作效率、設備使用壽命都有重要影響。較高的空氣壓力能產(chǎn)生較強的噴射力，使磨料更容易與被處理物體表面接觸，并切割銹蝕物，從而去除銹蝕層，提高除銹效果。過高的空氣壓力可能導致被處理物體表面受損，甚至造成變形或破壞。因此，在選擇噴砂除銹設備時，要根據(jù)被處理物體的材質和形狀，合理調整空氣壓力，進而達到最佳除銹效果。

空氣壓力影響著噴砂除銹的工作效率，較高的空氣壓力能提高除銹速度，縮短處理時間，對于大規(guī)模工業(yè)除銹作業(yè)來說尤為重要，可以節(jié)省時間和人力成本。但過高的空氣壓力也會增加設備能耗，并損壞設備故障。

在實際操作中，工作人員需要根據(jù)具體情況平衡除銹效果和工作效率，并合理調整空氣壓力，空氣壓力范圍通?？刂圃?.55～0.75 MPa，最佳空氣壓力為0.70 MPa。計算公式如式（1）所示。

S=KP （1）

公式中：S表示清理效率；K表示綜合復數(shù)；P表示空氣壓力?？諝鈮毫€與噴砂除銹設備的使用壽命相關，較高空氣壓力會增加設備的負荷和磨損程度，縮短設備的使用壽命。在選擇噴砂除銹設備時，工作人員要考慮設備的承受能力和耐久性，并根據(jù)實際情況選擇合適的設備和空氣壓力。

2.1.2 噴嘴

在噴砂除銹處理技術中，噴嘴是其中非常重要的要素，在噴砂裝置中起到導流、分散、加速、噴射顆粒物料等作用，直接影響噴砂效果的好壞。噴嘴材質要具有耐磨、耐壓、耐腐蝕的特性，才能確保其長期使用[2]。

通常噴嘴采用高硬度的合金材料制成，如碳化硼、鎢鋼等；噴嘴形狀通常為圓錐形或者扇形，以利于保證顆粒物料的均勻噴射。

噴嘴內部結構應設計合理，有效減少顆粒物料流失，并保持均勻性。噴嘴尺寸選擇應根據(jù)工作場景和要求來確定，噴嘴的直徑和長度影響顆粒物料的噴射速度和沖擊力，如果其和標準值差異過高，都會影響噴砂效果。工作人員在使用過程中，可根據(jù)實際情況進行調整。口徑和清理效率定量關系如式（2）所示。

S=k'D2 （2）

公式中：K表示為綜合復數(shù)；D表示為噴嘴口徑。

此外，要注意控制噴嘴的噴嘴角度和噴嘴距離，噴嘴角度選擇應根據(jù)金屬表面形狀和噴砂需要來確定，以保顆粒物料能充分沖擊每個角落。噴嘴距離則需根據(jù)顆粒物料速度和沖擊力進行調整，從而達到最佳除銹效果（見表1）。

2.1.3 噴砂技術參數(shù)

噴砂距離一般為200～300 mm，噴砂角度一般為對60°～70°，移動速度一般為4～6 m/min，噴砂和噴底漆最低時間間隔一般為4 h，環(huán)境條件相對濕度低于80%，噴砂房高度2～4 m，溫度需超過15℃[3]。

2.2 噴砂設備

噴砂除銹處理設備是一種常見的表面處理設備，廣泛應用于各個行業(yè)，其主要包括噴砂機、噴砂系統(tǒng)、專業(yè)噴砂房。

噴砂機是噴砂除銹處理設備的核心部件，通常由壓縮空氣機、噴砂槍、噴砂罐組成。噴砂機工作原理是利用高速噴射的砂粒沖擊物體表面，去除其表面的污物和氧化層，從而達到除銹和清潔的效果。噴砂機操作簡便，可根據(jù)需要調節(jié)噴砂的強度和范圍，適用于不同種類的工件。

噴砂系統(tǒng)是將多個噴砂機組合在一起，形成一個完整的噴砂除銹處理系統(tǒng)，通常是由噴砂機、輸送帶、除塵設備、控制系統(tǒng)等組成部分。通過噴砂系統(tǒng)，實現(xiàn)對大面積工件的高效噴砂除銹處理。噴砂系統(tǒng)設計和選擇要綜合考慮工件各方面因素，如大小、形狀、材質等因素。

專業(yè)噴砂房是一種特殊的封閉環(huán)境，用于噴砂除銹處理。噴砂房通常由鋼結構和隔音材料構成，具有良好的密封性和隔音性能，內部設有噴砂機和輸送帶等設備，配備除塵系統(tǒng)和通風系統(tǒng)，從而確保有效收集噴砂過程中的粉塵和廢氣，保護操作人員的健康安全。 脈沖-噴射電沉積裝置示意圖如圖1所示。專業(yè)噴砂房通常適用于對大型工件進行噴砂除銹處理，如船舶、橋梁、鋼結構等[4]。

2.3 空壓機和油水分離器

空壓器是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常用的設備，能將大氣中的空氣壓縮成高壓氣體，廣泛應用于各個領域。然而，由于長期使用和環(huán)境因素的影響，空壓器的金屬表面容易產(chǎn)生銹蝕，不僅影響美觀，還可能導致設備性能下降，甚至出現(xiàn)嚴重的安全故障。

為了解決上述問題，工作人員需使用噴砂除銹設備，將高壓噴砂嘴對準空壓機的銹蝕表面，通過噴射高速流動的砂粒將銹蝕層徹底清除，使空壓機恢復到原始的金屬光澤。油水分離機是一種用于將壓縮空氣中的液態(tài)油和水分離的裝置。在空壓器的運行過程中，由于存在冷卻和潤滑系統(tǒng)，空氣中油和水數(shù)量較多，如果無法有效分離這些油水混合物，將會對設備的正常運行產(chǎn)生不良影響。通過噴砂除銹處理油水分離器，能徹底清除表面的污垢和銹蝕，保證分離器的正常工作[5]。

噴砂除銹處理空壓機和油水分離器的步驟相似。要提前準備噴砂除銹設備和砂粒，再將設備對準待處理表面，開啟噴砂除銹設備，通過高速噴射的砂粒將表面污垢和銹蝕層徹底清除。在噴砂過程中，操作人員要注意自身的安全，戴上防護眼鏡、口罩和手套，避免砂粒對皮膚、眼睛造成損傷。噴砂除銹結束后，要清理噴砂設備和處理區(qū)域的殘留砂粒。噴砂除銹處理空壓器和油水分離器是一項重要的維護工作，能延長設備使用壽命，提高設備性能，且定期進行噴砂除銹處理可預防設備發(fā)生安全故障，確保生產(chǎn)過程的安全性。因此，在使用空壓器和油水分離器時，工作人員要重視噴砂除銹的作用，并合理安排維護計劃，保證設備的良好狀態(tài)。

2.4 噴砂作業(yè)的安全規(guī)范

噴砂除銹是一項常見的表面處理工藝，通過高速噴射磨料與被處理物體表面的碰撞，去除表面的銹蝕、污染和涂層，以達到清潔、光滑和粗糙度適宜的效果。然而，噴砂除銹作業(yè)涉及到各種安全風險，需要遵守以下安全規(guī)范，從而確保作業(yè)人員的生命安全[6]：①穿戴個人防護裝備。進行噴砂除銹作業(yè)時，要穿戴適當?shù)膫€人防護裝備，主要包括耐酸堿手套、防護眼鏡、防塵口罩、安全鞋等。這些裝備能有效保護作業(yè)人員免受磨料、塵埃等因素傷害。②確保通風良好。噴砂除銹作業(yè)會產(chǎn)生大量的粉塵和廢氣，可能對作業(yè)人員的健康造成影響。因此，在作業(yè)現(xiàn)場應確保通風良好，及時排除粉塵和廢氣，減少室內空氣污染。③避免過度暴露。長時間暴露在噴砂除銹作業(yè)中，可能會對人體的皮膚和呼吸系統(tǒng)造成傷害。因此，應盡量減少作業(yè)時間，避免過度暴露。如果需要長時間進行作業(yè)，應定期休息，并提供清潔的食品和飲水。④確保設備安全。噴砂除銹作業(yè)需要使用專用的噴砂機和相關設備，這些設備必須經(jīng)過檢查和維護，確保其正常運行和安全性能。同時，操作人員應接受相關培訓，了解設備的正確使用方法和維護保養(yǎng)知識。⑤防火防爆措施。噴砂除銹作業(yè)中，可能會產(chǎn)生靜電引發(fā)火災風險。因此，在作業(yè)現(xiàn)場應采取相應的防火防爆措施，如增加通風設備、使用防爆電器和材料等，確保作業(yè)安全[7]。

3 結束語

本研究旨在探討建筑鋼結構機械噴射處理工藝和設備的應用。通過對相關文獻的綜合分析，得出以下結論：①機械噴射處理是一種有效的表面處理方法，能顯著提高鋼結構的抗腐蝕性能。機械噴射處理可有效去除鋼材表面的銹蝕、污染物、老化層，增加鋼材表面的粗糙度，提高涂層的附著力。②噴射材料選擇對機械噴射處理效果有重要影響，常用噴射材料包括砂子、鋁礬土、鋼丸等。根據(jù)具體的鋼結構材料和表面處理要求，選擇適當?shù)膰娚洳牧峡蛇_到最佳的處理效果。③噴射參數(shù)的控制是保證機械噴射處理效果的關鍵。噴射壓力、噴射距離、噴射角度和噴射速度等參數(shù)的調整都會影響噴射處理的效果。合理地控制這些參數(shù)可以實現(xiàn)鋼結構表面的均勻處理和高質量的涂層附著。

建筑鋼結構機械噴射處理工藝和設備是一種有效的表面處理方法，可以提高鋼結構的抗腐蝕性能和涂層附著力。通過合理地選擇噴射材料和控制噴射參數(shù)，以及選擇適合的機械噴射處理設備，可以實現(xiàn)高質量的鋼結構表面處理，這對于延長鋼結構的使用壽命具有重要意義。

參考文獻

[1] 王碧煌.論鋼結構金屬表面機械噴射處理工藝與設備改進對策[J].中國金屬通報，2022（21）：70-72.

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[3] 北京慕成防火絕熱特種材料有限公司.一種噴射火場使用的環(huán)氧膨脹型鋼結構防火涂料：CN202110452803.0[P].2021 -08-31.

[4] 諸暨市源浦機械科技有限公司.一種用于橋梁防銹漆修補的橋梁機械：CN201910887918.5[P]. 2021-05-04.

[5] 廣東廣華晟建設有限公司.一種用于鋼結構生產(chǎn)用冷卻裝置：CN201922316677.7[P].2020-09-15.

[6] 泉州市泉港區(qū)新聯(lián)鑫通工業(yè)設計有限公司.一種用于橋梁防銹漆修補的橋梁機械：CN201910887918.5[P].2020-01-10.

[7] 梁照耀.一種火車整車拋丸除銹機[Z].廣西賀州市恒發(fā)機械鑄造廠，2020.