浅谈关于高压水射流表面清洗技术的应用研究
摘要：在我们的生产中，因为高压气管在使用中会产生大量的残留物，残留
物的存在、淤积很容易导致高压气管失效。笔者以工作时间为基础，介绍了高压
水射流清洗技术的特点和水射流效应的原理,同时也关注设备在使用的经济效益
问题。
关键词：高压水射流；清洗；清洗技术
一、关于高压水射流清洗技术的含义
通常在我们生产当中,储运高压气体的高压气管,因为氧化产生大量的铁
氧化物,淤积而成铁氧化皮。我们一般是采用酸洗的方式来去除氧化皮，也就是
在做表面剥皮或喷丸处理。但是我们发现这个传统的方式，成本很高，效益很差，
与此同时处理效果也是差强人意。这样直接导致的后果就是高压气管使用一段时
间后,在其内部的高压气体作用下,会有部分残留的金属氧化皮脱落,这样就会产
生高压气管出口阀路堵塞,从而大大降低了高压气管的使用寿命和经济效益。这
就要求我们在技术上予以创新，采用高压水射流清洗这样先进的技术,通过采用
新的清洗技术能够较彻底地清除气管内壁的氧化皮,也就是从根本上延长了使用
年限，大大提高了经济效益。[1]
高压水射流技术的清洁原理就是在于利用高压水发生设备产生的高压水,
这样就会使喷嘴将压力转变为高度聚集的水射流流动,这样就会使我们的清洗工
作得以完成。
二、高压水射流对高压气管内表面的清理机理
我们了解到，堵塞在钢管内部主要是淤积的氧化皮，这种氧化皮的产生
是因为钢管表面在热轧过程中，表面因为高温而产生的铁的氧化物。在这里铁的
氧化物的线膨胀系数远远小于钢坯本体,与此同时其质地脆,也就是说随着温度的
降低,它的抗剪和抗拉强度都远远低于钢坯，与之不同的是钢管有极高的抗拉、
抗压和抗剪切强度,因而常温状态下,铁的氧化物只是附着在钢管上,并且附着不
是很紧密，会有大量裂纹产生。
我们的清洗效果的确定，主要取决于两个方面，其一为射流本身的特性
再就是被清洗物的理化特性，射流与物料在切割过程中互相作用的结果。我们通
常的射流在空气中是一个液体锥形区域,这个锥形直径随着离喷嘴距离的增大而
变大。[2]
1.锥形芯部。通常意义上的锥形芯部液体动压(ρv2/2)是恒定值(ρ为液体
密度,v为液体速度),长度约为40~160倍喷嘴水力直径,它与雷诺数、喷嘴形状、
粗糙度等有关。
2.液体及气泡部分。这部分当离开喷嘴的距离增大,速度递减,此时动压也
随之下降。
3.液滴和细射流部分。我们要研究的这部分射流的径向扩散程度更大,分
散为液滴和微细射流。也就是说当射流冲击固体表面时,他们的接触面会产生强
大的压力,接触的距离越短，其压力就越大。当接触压力接近或大于粘性物料的
抗压强度时,其诱导应力将使塑性物料流动,这样就会使脆性材料将会在强大的压
力下被压碎,从而破裂为多粒结构碎片,这样就会使附着于内表面的氧化皮在强烈
的冲击下剥落,同时我们利用水将氧化的碎片予以清理。通过以上的三种机理的
研究，形成了连续的射流效应，从而使氧化铁碎片得以剥落，也就是完成了我们
水切割的过程。
我们在生产中利用上述基本原理,研究产生连续、恒定的高压射流装置,
设计自动操作机构传送射流,并使之均匀地投射于高压气管内表面,这是高压水射
流技术的关键。
三、钢管内表面氧化皮清除
我们把钢管内部氧化物的清理分为两个部分
1.我们在钢管进行试压成形之前,首先需要将钢管固定在工作台上,这就
会使喷嘴在行走机构的辅助下可以沿着轴线匀速送进,与此同时两个喷头与轴线
成一定角度安装,从而利用射流自身的反冲力使喷头绕轴心旋转。我们这样操作
的结果就是,从喷嘴中喷出的高压水就会均匀地扫过钢管的内表面,这样就会很好
的完成钢管内表面氧化皮的清除工作。
2.钢管两端口试压缩口成型后,我们需要具体的利用一个三维旋转喷头对
端口热处理部分进行内表面清理,清除缩口过程中形成的氧化皮。通常意义上三
维旋转喷头有3个自由度,也就是说可以沿着管轴线移动和旋转,同时喷头也可绕
自身轴旋转,这样射流能够触及缩口的各个角落,以致达到最佳的清洗效果。
四、钢管内表面氧化皮清除装置系统的组成
这一套的钢管内部氧化物清洗系统主要的构成部分为主机、喷射装置、
水循环装置及电控装置四部分组成。在实际生产中原水经过净化后,被水泵送入
水箱。最后进过使用的水由高压泵引出,通过高压管道、高压水阀等,最终由旋转