高压水射流

一门高科技清洗技术

高压水射流是在国际上兴起的一门高科技清洗技术。高压水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等特点。

简介

原理

高压水射流加工是在较高的工作压力下，在高速流动的水流中加入一定数量的磨料颗粒后而形成的一种液固两相高速射流，能切割金属及非金属材料。

工业用途

航空

跑道除油、除胶、飞机表面除漆。

制铝

清除罐槽、滤网、磨机、和污水池内坚硬的铝矾土垢层。

汽车

车身除漆除焊渣、底盘、罐槽涂装前预处理。

酿造

清洗发酵罐、管道内的发酵物和沉淀物，锅炉、管汇等。

水泥

清除栅栏、楼板、管道外壁和生产设备的油脂、水泥垢层，炉床、预热器，旋转窖等的垢层。

化工、制药

锅炉、换热器、罐槽、阀门、管道、蒸发器、反应釜、电解槽、过滤器的清洗去污。

建筑业

车辆、混合罐、铺路机、沥青洒布机、沥青炉上清除污物、沥青、油渍、焦油、水泥、胶合剂、旋喷桩。

食品加工

清除桶釜、混合罐、输送带、蒸发器、换热器上的油脂、污垢和残渣。

铸造

铸件清砂，清除金属氧化皮。

高速公路

水泥和沥青，桥梁和路面标识、色污、焦油等的清洗，路面破碎。

船舶

船体、钻井平台、码头、储罐、锅炉、换热器上的污垢、海生物附着物、锈垢等的清除。

肉类加工

清除烤箱、搅拌机和捅、罐的油脂、血污和烟垢。

机械制造

去除容器、管道、罐槽上的扎皮、锈层和焊渣毛刺等。

采矿

清洗矿车、输送带、地下作业线和竖井，疏通由于煤、石块、污泥、油垢造成的设备堵塞、井下注水、防地冲压、降瓦斯。

市政工程

下水道疏通，公共卫生设施和楼宇清洗，水处理厂的钙碳垢层清洗。

油田

钻井平台和储罐的石蜡和原油残渣、钻井套管的泥垢清洗，管道疏通。

石油化工、橡胶各种设备、容器内外壁的污垢，换热器、冷却塔、炼焦炉中的原由残渣、焦油污垢，各种沉淀物、橡胶、乳胶等的清洗。

电站

核燃料室的放射性污垢，锅炉、换热器、过热器、蒸发器的水垢，汽轮机叶片的清洗除垢等。

轻工

换热器、管道、造纸机、储罐、蒸发器等设备的油脂、树脂、污垢、木浆和糖垢的清除。

冶金

清除换热器、锅炉、加料槽、储仓的污垢，扎材表面除鳞。

清洗技术

是近年来在国际上兴起的一门高科技清洗技术。高压水射流清洗具有清洗成本低、速度快、清净率高、不损坏被清洗物、应用范围广、不污染环境等特点。自80年代中期传入我国以来，逐渐得到了工业界的普遍认同与重视。在传统的清洗作业中采用的清洗技术有机械钻孔清洗、蒸汽清洗、化学清洗、超声波清洗、以及水射流清洗等几十种形式。日本、欧美等西方发达国家在70年代以前主要采用化学方法清洗,自70年代末开始发展高压水射流清洗技术。高压水射流清洗已经成为西方发达国家的主流清洗技术，占到了清洗业市场份额的80%以上，在美国，高压水射流清洗已占到了清洗业的90%。

我国的清洗行业多年来一直处于化学和手工清洗的落后状态，据估计，我国工业清洗80%是用化学方法。无论是化学清洗还是人工清洗都存在着清洗成本高、效率低、污染环境等问题，远远不能满足现代社会日益增长的工业及民用清洗要求。

高压水射流清洗技术自80年代中期传入我国后，在90年代中期得到迅速普及。高压水射流清洗在我国工业清洗中已超过10%，并且正在迅速增长。随着现代社会对清洗行业提出的效率、洁净率及环保要求的不断提高，高压水射流清洗技术在我国的普及应用是必然趋势。

一、高压水射流清洗技术的特点

高压水射流清洗属于物理清洗方法，与传统的人工、机械清洗及化学清洗相比，有如下优点：

①水射流的压力与流量可以方便地调节，因而不会损伤被清洗物的基体。

②高压水射流清洗不会造成二次污染，清洗过后如无特殊要求，不需要进行洁净处理。

③洗形状和结构复杂的物件，能在空间狭窄或环境恶劣的场合进行清洗作业。

④高压水射流清洗快速、彻底。例如：下水管道的清通率为100%，清净率为90%以上；热交换器的清净率为95%以上；锅炉的除垢率达95%以上，清洗每根排管的时间为2～3分钟。

⑤清洗成本低，大约只有化学清洗的1/3左右，即高压水射流清洗属于细射流，在连续不间断的情况下，耗水量为1.8～4.5m3/h,功率为35～90KW左右，属于节能型设备。

⑥高压水射流清洗用途广泛。凡是水射流能直接射到的部位，不管是管道和容器内腔，还是设备表面，也不管是坚硬结垢物，还是结实的堵塞物，皆可使其迅速脱离粘结母体，彻底清洗干净。高压水射流清洗对设备材质、特性、形状及垢物种类均无特殊要求，只要求水射流能够达到即可。

⑦与化学清洗不同，高压水射流清洗无有害物质排放与环境污染问题，水射流物化后还能降低作业区的空气粉尘浓度，保护环境。

清洗业一直是工业与民用必不可缺的重要环节。与其它清洗方式相比，高压水射流清洗在清洗效果与效率、清洗成本、以及环保等方面具有无可比拟的优势，其普及应用是必然趋势。

二、高压水清洗机的应用

在工业生产领域中使用的各种设备，常常会产生油垢、水垢、结焦、高温聚合物、沉积物、腐蚀物等，它们显著地影响了设备运行效率和安全，清洗它们必不可免。与以往的手工清洗、化学清洗、超声波清洗相比，高压（超高）水射流清洗突现了其效率高、范围广、效果好地极大优势。

三、除锈方面的应用

在许多工业场合都对原材料和设备的表面质量提出了较高的要求；如冶金工业在轧制板材或管材中的氧化皮清理，喷涂、船舶等行业对涂装表面质量的　预处理等。

以往除锈主要有两种方式：

1）敲击--砂纸打磨--钢丝刷打磨。优劣无须评述。

2）干气喷砂。此法效率很好，但一是成本高；喷砂必须是铜矿渣。二是污染非常严重，工作区上空砂烟弥漫。

3）而采用高压（超高）水射流工业除锈却避免了空气污染，废水还可循环使用，效果还非常好，同时还大大减轻了人工劳动强度。　湿式除锈代替干式除锈已是形势所趋。

对于一些高难度的工作，已研制出爬壁机器人,可以代替人们很难完成的高空工作,例如:高成建筑的清洗;大型船舶的表面清洗等.

四、市场预测及经济效益分析

随着我国工业进步与社会文明程度的提高，对工业及民用清洗的效率、环保等方面将提出愈加严格的要求。而我国的高压水射流清洗技术在整个清洗业的比重远未达到其应有的水平，因此，该技术在我国尚有较大的市场发展空间，其将成为一项方兴未艾、造就企业家与工业成功人士的前途远大的事业。

一般的高压水射流清洗系统具有适应性强，一机多能的特点。同时高压水射流清洗系统的用户可获得高压水研究组织方面长期的技术支持与面向用户的技术服务，即可根据用户提出的特定要求与难题，研制专用的高压水射流清洗周边机构或系统提供给用户，以扩展与提升用户购买的高压水射流清洗系统的功能。

一般来说，用户购买一台高压水射流清洗系统，1～2个月即可收回成本，当年即可实现盈利。购置该系统的用户，一般可组建相应的清洗公司，并可与相应研究组织建立长期的业务纽带关系与技术支持。拥有该系统的清洗公司，一般需经理人员1～2名，操作工人4名（电工、钳工各1名），清洗过程中所用的电、水一般均由清洗任务所在单位负责提供，并无任何附加运作成本。在中等以上城市及大中型工矿企业，高压水射流清洗系统的用户均可在短时间内取得丰厚的经济回报，与此同时，由于引进了现代清洗技术，将解决许多在工业及民用领域中长期存在的清洗难题，从而为自身事业的发展提供了一个不可多得的机遇。

五、高压水射流未来的发展趋势

低价格

高压水射流清洗自上世纪八十年代引进以来在中国已有二十余年的发展。在技术引进之处，高压水射流以明显的技术和成本优势占有了市场，并取得了巨大的经济效益。然而，二十余年的发展过程中，随着技术的成熟与人们对这个领域的逐步了解，各种各样的高压水清洗公司纷纷建立，市场竞争越来越激烈。但是整体来看，竞争主要体现在价格战的低端竞争上，在保证利润的情况下就要压缩成本就成了必然之选。

高技术

现有的高压水清洗企业良莠不齐，许多厂家只是代理国外的清洗设备直接卖给需要的化工企业或者其他清洗目标企业，结果往往由于设备与被清洗机械部匹配导致无法清洗或者清洗不达标。这就提醒国内的高压水清洗行业要提高自身的研发能力来面对国内各种各样不同的清洗状况制定不同的清洗方案。同时，由于竞争的存在，清洗目标企业对清洗的质量也越来越关心，而且，清洗目标企业在清洗期间往往要停用目标设备，所以清洗的时间也是他们非常关心的，而技术的提高往往有利于这两方面问题的解决，于是能更好的提高市场占有率。

宽领域

高压水射流清洗一开始就只出现在工业清洗的领域，由于其对环境无污染而且介质是水方便获得，在工业清洗领域迅速的拓展，从化工、煤炭到电力以及除锈、喷涂预处理。高压水射流技术的广泛适用性还应该在民用清洗领域继续拓展，比如高层的建筑楼外清洗以及广场地面黏着物。

严规范

国外的清洗施工都有严格的规程控制清洗操作，而国内由于市场规范还不严格，往往不注重这方面的监管。而高压水是具有高能量的水流，一旦直接接触人体，极容易发生危险。而且由于清洗的目标设备往往比较大，存在高处作业的可能，如果是石化企业中的清洗项目则存在燃爆的隐患。与经济发展相比，人身安全是要放在首位考虑的，相信国家有关方面会进一步加大清洗行业的安全工作，而相关的企业也要做好这方面的工作，让工人，目标企业都放心。

寻求多方面技术合作

高压水射流只是一个单一的技术手段，也有其自身的局限性，比如无法清洗复杂管路、易燃易爆品清洗流程过于复杂。从长远来讲，由于以后清洗环境的多变，以及新的的清洗难题的产生，各种技术必然要有一个组合使用的趋势，才能努力使所有问题都有恰当的解决方案。

设备维护

设备的维护保养对顺利进行日常的切割作业、提高设备运转率及加工质量都有很大的作用，同时也是保证操作人员安全所必需的。

（1）切割设备的检修项目

高压水射流切割设备的检修通常分为日常检修、季度检修及年度检修三种类型。

1) 日常检修指在切割操作开始之前对设备进行必要的检修，主要项目有：

① 高压水泵动作的声音是否正常；

② 高压水泵、蓄压器及高压水管路有无漏水（包括高压管有否劣化和破损）；

③ 油量和油温（在增压器工作时测量）；

④ 有无漏油现象；

⑤ 喷嘴部位有无漏水（包括喷射孔有无漏水现象）；

⑥ 高压水射流形态和声音。

2) 季度检修每三个月应对切割设备作一次检修，主要项目有：

① 清洗和更换各种过滤器；

② 检查工作油的污染度和特性值是否良好，如不正常，则更换新油；

③ 检查软管有否发生松弛或鼓起；

④ 检查高压水喷嘴有无附着物或损伤，并作检修或更换。

3) 年度检修年度检修的范围较大，项目也较多，主要项目有：

① 油箱内表面的锈蚀状况；

② 工作油的劣化程度；

③ 更换通气元件；

④ 油冷却器的污染状况；

⑤ 单向阀阀心与阀座的接触面的状态；

⑥ 高压水发生器的活塞漏油状况；

⑦ 活塞杆的磨损和损伤状况；

⑧ 高压缸内面的损伤状况。

操作规程

高压水射流切割时的主要安全技术问题是防止高压水射流及其飞溅水珠的冲击、噪声及触电等。

（1）高压水射流对人体的危害及防止

高压水射流具有很大的冲击力，直接喷射到人体上将造成很大的伤害。即使是采用水射流进行冲洗或剥离加工，压力为25MPa左右的水射流也能贯穿人体；而切割加工所用的水压力高达196～294MPa，这种高压水射流很容易切断人骨。另外，如果反冲飞散出的水珠射入人眼，也会使眼睛受到损伤。因此，必须防止高压水射喷射到人体上，可以采取以下安全措施：

① 在高压水射流切割区的周围应设置隔离屏，以防止加工过程中人体遭受喷出的水射流及飞散的水珠冲击作用；

② 检查或更换切割喷嘴时，必须把高压水的压力释放到安全程度，否则不可进行操作，以免发生事故；

③ 操作人员至少要戴防护镜，最好戴防护面罩。

（2）噪声及其防止

高压水射流加工时，水射流的流速可达100～600m/s，在空气中喷出会产生很大的噪声。表6列出采用纯水型高压水射流切割时对水射流噪声的实测结果。

伤害形式

（1）喷射冲击喷枪具是清洗机的核心部件，是清除表面污染物的主要工具，它由喷嘴、喷头、喷枪、喷杆及链接头等部件组成。

（2）射流喷溅除了水射流喷射会直接伤人之外，高压系统任何细小的泄露都会形成微射流。对人员造成潜在的危险。

（3）基体穿透选择合适的压力等级，水射流不会损伤被清洗的基体，这是水射流清洗的主要优点，常用的被清洗物的基体以金属材料居多，主要是钢材或钢管，有相当强度，但是在强大流体冲击下基体被冲击变形甚至穿透或腐蚀厚度估计不足，清洗压力等级选择不当。则可能出现高压水射流穿透基体或清洗面屈服变形的事故。

（4）物体撞击物体飞出伤人是指高压系统零部件松动抛出或高压软管甩动对人体造成的伤害。大多造成外伤，通常不会是致命的。

（5）油气爆炸在适当条件下，静电是一种不容易忽视的火源。

（6）缺氧歇息。