一种不锈钢焊缝自动酸洗钝化设备和方法

技术领域

本发明属于钢材表面处理技术领域，具体涉及一种不锈钢焊缝自动酸洗钝化设备和方法。

背景技术

目前民用及军工核电工程建设项目中，施工现场大量的不锈钢安装焊接作业，焊接作业过程中破坏了材料原有的钝化层，导致焊缝处材料防腐性能大大降低，需要在作业完成后进行酸洗钝化以恢复材料原有的防腐性能。

采用目前常规的酸洗钝化工艺需要采用专用的脱脂剂、酸洗钝化膏，施工时需进行初次清理、脱脂处理、脱脂后冲洗、酸洗钝化膏钝化、最终水处理、废液回收处理等工序，操作复杂，对操作人员身体损伤大，工序流程多，产生大量的废液处理回收成本高，施工作业周期长，酸洗钝化质量不稳定，劳动环境差，对人员技能要求高等问题，可靠性有待提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供一种不锈钢焊缝自动酸洗钝化设备和方法，操作流程简单，工作效率高，无需操作人员直接接触强酸，有效保证作业人员的健康和安全，且无废液产生。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种不锈钢焊缝自动酸洗钝化设备，包括车体，车体内部设有清洗液储罐、供电装置、中和液储罐、废液回收储罐和控制器，车体的左侧由前往后依次设置有清洗液喷头、酸洗刷头、中和液喷头和废液回收装置，所述清洗液喷头、中和液喷头和废液回收装置分别与清洗液储罐、中和液储罐和废液回收储罐连通；清洗液储罐、中和液储罐和废液回收储罐各自连接有独立的泵体，所述泵体与控制器电性连接；

所述酸洗刷头、供电装置和控制器依次电性连接；车体底部设有若干车轮，不锈钢板上可拆卸连接有与车轮相匹配的轨道；车体底部设有限位装置用于将车体卡接在轨道上；所述限位装置连接有偏心轮锁紧机构。

作为优选，所述清洗液喷头和中和液喷头都为雾化面积可调节的喷头。

作为优选，所述车体内设有调节装置，所述调节装置包括第一电动伸缩杆、第二电动伸缩杆和支座，所述第一电动伸缩杆垂直于不锈钢板，支座连接在第一电动伸缩杆的端部；第二电动伸缩杆连接在支座上，第二电动伸缩杆平行于不锈钢板，酸洗刷头连接在第二电动伸缩杆的端部；所述调节装置与控制器电性连接。

作为优选，所述第二电动伸缩杆上设有激光测距传感器，所述激光测距传感器与控制器电性连接；所述酸洗刷头采用碳纤维材料；酸洗刷头可拆卸连接在第二电动伸缩杆上。

作为优选，所述轨道通过吸盘吸附在不锈钢板上；所述车轮为齿轮，轨道表面设有与车轮啮合的齿；车轮连接有驱动电机，驱动电机与控制器电性连接。

作为优选，所述吸盘为真空吸盘，吸盘通过管道与真空泵连通。

作为优选，所述轨道两侧设有凸起条；所述限位装置包括设置在车体两侧分别设有左侧板和右侧板，两个侧板底部均位于车轮下方；左侧板内侧壁设有凹槽，凹槽内转动连接有与凸起条相匹配的第一滚轮；右侧板内侧活动连接有固定框，固定框内转动连接有与凸起条相匹配的第二滚轮，所述固定框右侧连接有压杆，所述压杆与偏心轮锁紧机构的偏心轮相抵接触，偏心轮锁紧机构设置在右侧板外侧。

作为优选，右侧板外侧设有支撑框，所述支撑框外设有偏心轮锁紧机构；设有压杆贯穿右侧板和支撑框；压杆右端与偏心轮锁紧机构的偏心轮相抵接触；所述压杆上设有径向限位环，所述径向限位环位于支撑框内部；所述支撑框内设有弹簧，弹簧两端分别连接在右侧板和径向限位环上；压杆的左端连接在固定框上。

作为优选，所述废液回收装置为导管；车体内还设有第三电动伸缩杆，所述废液回收装置连接在第三电动伸缩杆左端；所述第三电动伸缩杆左侧连接有连杆，所述连杆底部连接有擦拭布，所述擦拭布位于废液回收装置的后方，擦拭布与焊缝相抵接触。

利用上述任一项所述设备的不锈钢焊缝自动酸洗钝化方法，包括以下步骤：

S1、向焊缝上喷洒清洗液；

S2、用酸洗刷头在喷洒清洗液的焊缝上反复刷洗，酸洗刷头通电使清洗液与焊缝产生电化学反应；

S3、向经酸洗刷头刷洗过的焊缝喷洒中和液；

S4、使用废液回收装置回收焊缝上中和后的液体。

本发明的有益效果是：

1、通过车体装载清洗液（酸液）以及中和液，再通过清洗液喷头和中和液喷头向焊缝上依次喷洒清洗液和中和液，在两次喷洒中间再通过酸洗刷头导电，使焊缝与清洗液发生电化学反应完成钝化，之后通过中和液中和残留的清洗液，最后通过废液回收装置回收中和后的废液，避免产生废液，整个过程由控制器驱动车体在轨道上前后移动来完成，无需人员手动操作，长时间暴露在强酸和强碱环境中，对人体健康造成危害；整个作业流程通过控制车体即可一次性完成，无需再经过各种复杂的操作流程处理，提高了工作效率。

2、酸洗刷头连接在调节装置上，可以实现上下和左右的移动，加上车体的前后移动，可以实现酸洗刷头相对焊缝各个方向的移动，从而确保焊缝各个部分都能均匀钝化；第二电动伸缩杆上设有激光测距传感器可以用于探测计算酸洗刷头到焊缝的距离，从而可以是酸洗刷头不用与焊缝相抵接触，只要保持设定的距离，即可触发电化学反应，完成焊缝的钝化，这样能避免酸洗刷头长时间与焊缝摩擦，造成过快的磨损，能减小损耗，节约成本。

3、轨道通过真空吸盘连接在不锈钢板上，方便拆卸且不损坏钢板，可以根据不同的使用场景灵活安装轨道，提高了设备的适用性。

4、通过限位装置将车体卡接在轨道上，而且车轮为齿轮与轨道上的齿啮合，使得设备牢牢的连接在轨道上，避免其从轨道上脱落或者不自主的滑移；进而使得本设备能在各种环境下工作，除了不锈钢板处于水平状态，当不锈钢板处于倾斜或者竖直状态时，也能在不改变不锈钢板空间状态的前提下，使车体能正常在轨道上移动完成作业，简化了操作流程，提高了工作效率，也提高了设备的适用性。

附图说明

图1为本设备运行时的俯视图；

图2为图1沿剖切线A-A的剖视图；

图3为两种酸洗刷头的结构示意图；

图4为中和液喷头不同雾化面积的工作示意图；

图5为图2中B处的局部放大示意图。

图中标记名称：

1、清洗液喷头，2、酸洗刷头，3、中和液喷头；

4、废液回收装置，41、第三电动伸缩杆，42、擦拭布；

5、不锈钢板，6、焊缝，7、车体；

8、轨道，81、凸起条；

9、吸盘，10、偏心轮锁紧机构，11、车轮；

12、调节装置，121、第一电动伸缩杆，122、第二电动伸缩杆，123、支座，124、激光测距传感器；

13、限位装置，131、左侧板，132、右侧板，133、第一滚轮，134、支撑框，135、压杆，136、径向限位环，137、固定框，138、第二滚轮，139、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-5所示，本发明提供一种不锈钢焊缝自动酸洗钝化设备，包括车体7，车体7内部设有清洗液储罐、供电装置、中和液储罐、废液回收储罐和控制器，车体7的左侧由前往后依次设置有清洗液喷头1、酸洗刷头2、中和液喷头3和废液回收装置4，所述清洗液喷头1、中和液喷头3和废液回收装置4分别与清洗液储罐、中和液储罐和废液回收储罐连通；

清洗液储罐、中和液储罐和废液回收储罐各自连接有独立的泵体，所述泵体与控制器电性连接，通过控制器各个储罐连接的泵体，从而使其中（清洗液储罐和中和液储罐）的液体由对应的喷头喷出，或者由回收装置将其（废液回收储罐）外部液体吸入储罐中。

所述酸洗刷头2、供电装置和控制器依次电性连接，由控制器控制酸洗刷头2是否通电，从而使焊缝6表面发生电化学反应；

所述清洗液喷头1和中和液喷头3都为雾化面积可调节的喷头（清洗液喷头1也可以参考图4），根据不同焊缝宽度调整两个喷头的雾化面积，从而使得对应的液体能布满焊缝6；雾化面积可调节的喷头为现有技术，其具体结构本文不再赘述其具体结构。

所述车体7内设有调节装置12，所述调节装置12包括第一电动伸缩杆121、第二电动伸缩杆122和支座123，所述第一电动伸缩杆121垂直于不锈钢板5，第一电动伸缩杆121的顶部连接在车体7上，支座123连接在第一电动伸缩杆121的下端；第二电动伸缩杆122连接在支座123上，第二电动伸缩杆122平行于不锈钢板5，第二电动伸缩杆122的左端贯穿车体7，并伸出与酸洗刷头2连接，第一电动伸缩杆121伸缩带动支座123上下移动，从而带动第二电动伸缩杆122和酸洗刷头2上下移动；第二电动伸缩杆122伸缩可以带动酸洗刷头2左右移动；所述调节装置12与控制器电性连接。

再加上车体7可以带动酸洗刷头2前后移动，第一电动伸缩杆121、第二电动伸缩杆122和车体7相互配合，可以实现酸洗刷头2在焊缝6表面各个位置反复移动，从而使焊缝6表面均匀钝化，酸洗刷头2的移动可以由控制器控制。

所述第二电动伸缩杆122上设有激光测距传感器124，所述激光测距传感器124与控制器电性连接，激光测距传感器124可以测出第二电动伸缩杆122与焊缝6的距离，而酸洗刷头2底部到第二电动伸缩杆122的距离是可测量的，通过激光测距传感器124的探测可以计算出酸洗刷头2底部到焊缝6的距离，由控制器控制第一电动伸缩杆121使酸洗刷头2底部到焊缝6的距离为设定值（不用酸洗刷头2与焊缝6相抵接触），只要酸洗刷头2到焊缝6的距离不大于该值，酸洗刷头2通电后就能使焊缝6表面发生电化学反应，无需酸洗刷头2与焊缝6相抵接触，避免了长期摩擦磨损酸洗刷头2增加材料损耗，节约了成本。

所述酸洗刷头2采用碳纤维材料，碳纤维材料具有良好的导电性；酸洗刷头2可拆卸连接在第二电动伸缩杆122上，从而可以根据不同使用场景更换合适的酸洗刷头2；如图3所示，酸洗刷头2可以采用圆形刷头或者长条形刷头，前者适用于焊缝宽度较小的情况，后者适用于焊缝宽度较大的情况。

所述废液回收装置4为导管；车体7内还设有第三电动伸缩杆41，所述废液回收装置4连接在第三电动伸缩杆41左端，第三电动伸缩杆41与控制器电性连接，第三电动伸缩杆41伸缩可以带动导管左右移动，从而更好的回收废液，避免遗漏，而导管的长度可以根据不同使用场景灵活调整，就无需再设置驱动其上下移动的伸缩杆；

所述第三电动伸缩杆41左侧可拆卸连接（可采用栓接）有连杆（方便根据不同情况，更换不同规格的连杆，确保擦拭布能与焊缝6相抵接触），连杆可以采用L型连杆，连杆的短杆连接在第三电动伸缩杆41的左侧，连杆的长杆垂直于第三电动伸缩杆41；所述连杆底部连接有擦拭布，所述擦拭布位于废液回收装置4的后方，擦拭布与焊缝6相抵接触，擦拭布可以吸收导管遗漏未能回收的废液，进一步提高装置的可靠性，避免产生废液，更加环保。

车体7底部设有若干车轮11，不锈钢板5上可拆卸连接有与车轮11相匹配的轨道8；所述轨道8通过吸盘9吸附在不锈钢板5上；所述吸盘9为真空吸盘，吸盘9通过管道与真空泵连通，轨道8采用真空吸盘固定在不锈钢板5上，拆装方便，而且固定牢靠，同时还不会对不锈钢板5表面造成破坏。

所述车轮11为齿轮，轨道8表面设有与车轮11啮合的齿；需注意，车体7的两侧都设有车轮11，可以只将一侧的车轮设置为齿轮，另一侧的车轮则为普通滚轮；车轮11连接有驱动电机，驱动电机与控制器电性连接，由驱动电机驱动车轮11（齿轮）转动，从而沿着轨道8上的齿前后移动，而当驱动电机不工作时，还可以起到制动的作用，车轮11不转动，因为与轨道8上的齿啮合的缘故，从而带着整个装置固定在轨道8上。

车体7底部设有限位装置13用于将车体7卡接在轨道8上；所述轨道8两侧设有凸起条81；所述限位装置13包括设置在车体两侧分别设有左侧板131和右侧板132，两个侧板底部均位于车轮11下方；左侧板131内侧壁设有凹槽，凹槽内转动连接有与凸起条81相匹配的第一滚轮133；右侧板132内侧活动连接有固定框137，固定框137内转动连接有与凸起条81相匹配的第二滚轮138，所述固定框137右侧连接有压杆135，所述压杆135与偏心轮锁紧机构10的偏心轮相抵接触，偏心轮锁紧机构10设置在右侧板132外侧（偏心轮锁紧机构为现有技术，本文不再赘述其具体结构）。

右侧板132外侧设有支撑框134，所述支撑框134外设有偏心轮锁紧机构10；设有压杆135贯穿右侧板132和支撑框134；压杆135右端与偏心轮锁紧机构10的偏心轮相抵接触，压杆135左端连接在固定框137上；通过偏心轮锁紧机构10的偏心轮挤压压杆135，使压杆135向左移动，从而推动第二滚轮138与右侧的凸起条81相抵接触，以及第一滚轮133与左侧的凸起条81相抵接触，两个滚轮侧壁设有与凸起条81相匹配的凹槽，从而通过两个滚轮和凸起条81的相抵接触，将整个装置卡接在轨道8上，避免车体7在轨道8宽度方向上发生位移。

所述压杆135上设有径向限位环136，所述径向限位环136位于支撑框134内部；所述支撑框134内设有弹簧139，弹簧139两端分别连接在右侧板132和径向限位环136上；这样在偏心轮锁紧机构10不再挤压压杆135时，在弹簧139的作用下，压杆135能带动固定框137自动复位，从而使第二滚轮138脱离右侧凸起条81，方便将车体7从轨道8上拆下。

本发明提供的一种不锈钢焊缝自动酸洗钝化设备的工作原理如下：

在待酸洗钝化的不锈钢板5的焊缝6旁先固定轨道8，然后将车体7放置在轨道8上，再通过偏心轮锁紧机构10将车体7卡接在轨道8上，防止其脱落；然后启动驱动电机，使车体7沿着轨道8前后移动；

车体7左侧的清洗液喷头1先喷洒清洗液，然后车体7向前移动，使清洗液喷头1后方的酸洗刷头2移动到刚喷过清洗液的焊缝6处，酸洗刷头2导电，使清洗液与焊缝6发生电化学反应，进行酸洗钝化，可以通过第二电动伸缩杆122使酸洗刷头2左右移动，并通过车体7前后移动，使酸洗刷头2能移动到焊缝6的各个角落，从而确保酸洗钝化的均应性；必要时也可以通过第一电动伸缩杆121调节酸洗刷头2的高度，从而更好的适应焊缝6凹凸不平的情况，高度调节可以通过激光测距传感器124实现。

在酸洗刷头2完成钝化工作后，车体7再向前移动，使中和液喷头3位于刚完成酸洗钝化的位置处喷洒中和液，中和清洗液，具体喷洒量可以根据清洗液的喷洒量设置。

之后车体7再向前移动（车体的移速可以设置，以确保中和能充分完成），使废液回收站装置4位于刚刚完成中和的位置，通过废液回收装置4吸取废液，废液回收装置4移过后，其后方的擦拭布还可以吸收残留的废液。

整个酸洗钝化和酸液中和处理回收都可以通过本设备实现，无需人员在现场接触酸性和碱性液体，避免对人员的健康造成危害，处理工序简单紧凑，提高了工作效率。

本发明还提供一种利用上述设备的不锈钢焊缝自动酸洗钝化方法，包括以下步骤：

S1、向焊缝上喷洒清洗液；

S2、用酸洗刷头在喷洒清洗液的焊缝上反复刷洗，酸洗刷头通电使清洗液与焊缝产生电化学反应；

S3、向经酸洗刷头刷洗过的焊缝喷洒中和液；

S4、使用废液回收装置回收焊缝上中和后的液体。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。