CN201143645Y - 钢管内壁强化喷丸用喷枪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢管内壁强化喷丸用喷枪，尤指强化奥氏体不锈耐热钢管内壁以提高其抗高温蒸汽氧化腐蚀性能的钢管内壁强化喷丸用喷枪。其具有一喷嘴及一喷杆，该喷嘴组装在喷杆前端，该喷嘴具有一外管及一导流芯，该导流芯的前端具有一较大的头端，在喷嘴导流芯与外管前端开口间形成有一供丸气混合流喷出的环状缝隙，喷丸时，气源能量与钢丸聚集在狭窄环状缝隙喷出，可沿钢管内壁周向生成分布均匀的抗高温氧化腐蚀的硬化层。所述喷杆为直线状奥氏体不锈钢管，其长度方向不可塑性可确保喷丸速度在钢管全长维持不变，在钢管内壁生成均布硬化层；此外喷杆形状上采用长径比大的柔性化设计有助于喷嘴与钢管内壁自动对中。

Description

钢管内壁强化喷丸用喷枪

技术领域

本实用新型涉及一种钢管内壁强化喷丸用喷枪，尤指用于强化奥氏体不锈耐热无缝钢管内壁以提高其抗高温蒸汽氧化腐蚀性能的钢管内壁强化喷丸用喷枪。

背景技术

我国火电发电已经进入超临界和超超临界压力的发展时代，电站锅炉的蒸汽出口压力已达28MPa，蒸汽出口温度高达605℃，在如此高的参数下，锅炉受热面管系高温段通常使用18Cr-8Ni型的TP304H、TP321H、TP347H等奥氏体不锈耐热钢管的内壁面临着高温蒸汽氧化腐蚀的威胁。

为了防止18Cr-8Ni奥氏体不锈耐热钢管内壁抗高温蒸汽氧化腐蚀，现时，本发明人发明的“奥氏体不锈耐热无缝喷丸钢管”使超临界和超超临界锅炉受热面管系设计选用18Cr-8Ni奥氏体不锈耐热“喷丸钢管”成为可能，这种“喷丸钢管”是在钢管内壁实施喷丸强化工艺，使其内壁表层获得组织和应力强化，用以提高18Cr-8Ni奥氏体不锈耐热钢管抗高温蒸汽氧化的性能。

当采用钢丸对钢管内壁进行喷丸强化加工时，钢丸射向钢管内壁的喷枪是喷丸强化加工关键技术之一，现时用于喷丸加工的喷枪存在如下缺陷：

1.由于喷嘴外径较大，受小型化设计的限制，其喷丸强化加工的钢管内径不小于50mm，不适于小口径钢管内壁强化加工；

2.喷枪中的喷嘴是散射结构，不能聚集足够的气源能量射击钢管内壁，以形成抗高温蒸汽氧化腐蚀的硬化层；

3.喷枪中的喷杆为软管，既不能保证喷嘴对中360°均匀散射，也不能保证喷嘴沿长度方向匀速行进，因而不能形成沿钢管周向和长度方向分布均匀的硬化层；

4.如要实现工艺自动化需配置复杂的喷嘴对中旋转机构，并且长度只限于2M，不但改进的成本高，而且难以克服喷丸长度上的局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种奥氏体不锈耐热钢管内壁强化喷丸生产线所必需的喷枪，旨在由钢丸以高压气源为载体，通过该喷枪能聚集强喷射能量强化钢管内壁，以形成沿钢管周向及长度方向分布均匀的抗高温蒸汽氧化腐蚀的硬化层。

为达到上述目的，本实用新型的钢管内壁强化用喷枪具有一喷嘴及一喷杆，该喷嘴组装在喷杆前端，该喷嘴具有一外管及一导流芯，该导流芯的前端具有一较大的头端，在喷嘴导流芯与外管前端开口间形成有一供丸气混合流喷出的环状缝隙。

所述喷杆的长度L≤15M，长径比大于600。

所述喷嘴外径大小适于加工内径为24mm≤ID≤60mm的受喷钢管。

所述外管的前端形成一喇叭状的开口，在该开口周围形成一环形的浮凸弧面。

所述导流芯略呈喇叭造型，其前端为一较大的头端，后端设有一螺纹端，在该导流芯头端与螺纹端之间的外周壁则形成一凹弧面，该凹弧面是一略呈抛物线状的弧面。

所述外管内侧以肋片连接有一中心组装杆，该中心组装杆的前端形成有一螺孔，该导流芯后端设有一与外管中心组装杆前端螺孔相配合的螺纹端，该导流芯以其后端的螺纹端组装于外管中心组装杆前端的螺孔处。

所述喷杆内有一丸气通道；喷嘴在外管内侧与中心组装杆及导流芯之间成一环状的丸气增速通道，该喷嘴外管的内径小于喷杆内侧丸气通道的内径。

本实用新型的钢管内壁强化喷丸强化用喷枪能达到如下技术效果：

1.喷嘴采用小型化设计，其喷丸强化加工的钢管内径ID≥24mm，单枪喷丸量最大可达20kg/min，适于强化电站锅炉受热面管系所有规格的小口径钢管内壁；

2.喷嘴采用的是聚射结构，喷丸时，气源能量聚集于360°狭窄的环状区域内，能耗低且能射击钢管内壁形成抗高温蒸汽氧化腐蚀的硬化层；

3.喷杆是直线状钢管，它不仅能保证喷嘴对中360°均匀射击，还能保证喷嘴沿长度方向均速行进，因而能形成沿钢管周向和长度方向分布均匀的硬化层；

4.喷杆采用长径比大于600的柔性化设计，喷丸时，喷嘴与钢管自动对中，但喷嘴随喷丸机沿钢管长度方向匀速移动喷丸时，喷杆则是刚性杆，由此可在钢管内壁周向及长度方向上都能形成均布的喷丸硬化层，而不需另设复杂机构实现工艺自动化；

5.喷枪中，喷杆长度可达15M，能喷丸长至12M的钢管内壁；

6.喷嘴材料为一般的合金工具钢，其结构简单，加工方便，经适当的热处理后，不仅耐冲刷、耐磨损，且性价比高。

附图说明

图1为本实用新型的钢管内壁强化喷丸用喷枪的结构示意图。

具体实施方式

请参照图1，本实用新型的钢管内壁强化喷丸用喷枪具有一喷嘴10及一喷杆20，该喷杆20的一端与喷嘴10连接，而另一端可与移动式喷丸机的出丸阀法兰连接。该喷嘴10具有一外管11及一导流芯15。

该外管11内侧以肋片12连接有一中心组装杆13，该外管11的前端形成一喇叭状的开口，在该开口周围形成一环形的浮凸弧面110，该外管11的后端外围形成有外螺纹段112，该外管11的后端内侧形成一锥形开口113，该外管11内侧的中心组装杆13由肋片12支撑在外管11的中心轴线位置上，在图1中所示的实施例中该肋片12是三片呈等角度设置在外管11内侧，中心组装杆13的前端形成有一螺孔130，后端形成一锥端132；

该导流芯15略呈喇叭造型，其前端为一较大的头端150，后端设有一与外管11中心组装杆13前端螺孔130相配合的螺纹端152，而可将该导流芯15以其后端的螺纹端152组装至外管11中心组装杆13前端的螺孔130处，在导流芯15头端150与螺纹端152之间的外周壁则形成一凹弧面154，该凹弧面154可以是一略呈抛物线状的弧面。

该喷杆20是直线状的奥氏体不锈钢管，其钢管长度采用长径比大于600的柔性化设计，以长度L＝15M的喷杆20为例，其钢管可选择的规格(外径×壁厚)有两种：φ25mm×3mm、φ22mm×3mm，其外径适于喷丸强化内径ID≥24mm的钢管内壁。在该喷杆20的前端形成有与喷嘴10外管11后端外螺纹段112相配合的内螺纹段202。

前述喷嘴10以外管11后端外螺纹段112安装在该喷杆20的前端内螺纹段202处，该喷嘴10材料可以是一般合金工具钢，经过适当的热处理后，其硬度高，约等于62HRc，具备耐冲刷，耐磨损和性价比高的特点。

本实用新型的钢管内壁强化喷丸用喷枪组装完成时即如图1中所示，在喷杆20内有一丸气通道201；喷嘴10在外管11内侧与中心组装杆13及导流芯15之间成一环状的丸气增速通道14，在进行加工时，由高压空气与钢丸混合而成的丸气混合流由喷杆20内的丸气通道201经由喷嘴10外管后端锥形开口113及中心组装杆13的引导后进入喷嘴10的丸气增速通道14中，然后再经由喷嘴10导流芯15与外管11前端喇叭状的开口导引转向，以接近径向的方向由喷嘴10导流芯15与外管11前端喇叭状的开口间的环状缝隙喷出，而可对套设在喷嘴10外侧的待加工钢管(图中未示)内壁进行喷丸加工。

由图1中可以看出本实用新型的钢管内壁强化喷丸用喷枪所采用喷嘴10外管11的内径小于喷杆20内侧丸气通道201的内径，同时在喷嘴10中设置有中心组装杆13，故而在丸气混合流由喷杆20丸气通道201进入截面积较小的喷嘴10丸气增速通道14中时，能够获得一增速的效用，使得钢丸具有更大的能量，而可在钢丸从喷嘴10的前端呈360°全方位朝向钢管内壁射出时，能够达到极佳的加工硬化效果。

另外，丸气混合流在从喷嘴10导流芯15与外管11前端喇叭状的开口间的环状缝隙喷出时，由于压力作用搭配喷杆20本身长径比大的柔性化设计，使得喷嘴10能够在被加工的钢管之中自动对正中心，从而沿钢管周向内壁获得均匀的加工硬化效果。但喷杆20的柔性化设计是针对喷嘴10沿钢管内径能自动对中而言，当喷嘴10随喷丸机沿钢管长度方向移动喷丸钢管内壁时，喷杆20则是刚性杆，从而，于钢管长度方向不仅可避免漏喷现象，而且可在内壁形成均布的喷丸硬化层。

本实用新型的范围由权利要求书而非前述说明书限定，同样，其中的具体实施方式是示意性的而非限定性的，因此，在权利要求书的等同物的含义和范围内的所有变化都可包含于本实用新型的权利要求内。在没有背离其精神与本质特征的情况下，可以其它特定方式实施本实用新型，而这些特定方式同样归属于本实用新型的范围。

Claims (10)

1.一种钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述喷枪具有一喷嘴及一喷杆，该喷嘴组装在喷杆前端，该喷嘴具有一外管及一导流芯，该导流芯的前端具有一较大的头端，在喷嘴导流芯与外管前端开口间形成有一供丸气混合流喷出的环状缝隙。

2.如权利要求1所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述该喷杆的长径比大于600。

3.如权利要求1或2所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述喷杆长度L≤15M。

4.如权利要求3所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述喷嘴外径大小适于加工内径为24mm≤ID≤60mm的受喷钢管。

5.如权利要求1所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述外管的前端形成一喇叭状的开口，在该开口周围形成一环形的浮凸弧面。

6.如权利要求5所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述该导流芯略呈喇叭造型，其前端为一较大的头端，后端设有一螺纹端，在该导流芯头端与螺纹端之间的外周壁则形成一凹弧面，该凹弧面是一略呈抛物线状的弧面。

7.如权利要求6所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述该外管内侧以肋片连接有一中心组装杆，该中心组装杆的前端形成有一螺孔，该导流芯后端设有一与外管中心组装杆前端螺孔相配合的螺纹端，该导流芯以其后端的螺纹端组装于外管中心组装杆前端的螺孔处。

8.如权利要求7所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述该外管的后端外围形成有外螺纹段，在该喷杆的前端形成有与喷嘴外管后端外螺纹段相配合的内螺纹段，该喷嘴以其外管后端的外螺纹段组装于喷杆前端的内螺纹段处。

9.如权利要求8所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述该喷杆内有一丸气通道；喷嘴在外管内侧与中心组装杆及导流芯之间成一环状的丸气增速通道，该喷嘴外管的内径小于喷杆内侧丸气通道的内径。

10.如权利要求9所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于：所述外管的后端内侧形成一锥形开口，喷嘴外管内侧连接中心组装杆的肋片是三片，呈等角度设置在外管内侧；该中心组装杆的后端形成一锥端。

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