超高压“水枪”来了！江苏这一高校团队为船舶除锈装备更新“中国心”
转自：微讯江苏
海运占世界贸易量的80%以上，是世界各国经济联通的主要渠道之一。船舶行驶在汪洋大海中，复杂的海洋环境会不断侵蚀船舶表面。正是这些微小的变化，决定了船舶的使用寿命。
南通大学机械工程学院副教授曹宇鹏告诉记者，为了保证船舶的正常运行，一般情况下，船舶每5年就要进行船检和除锈。“传统除锈方式主要是喷砂，维修工人需要用喷砂机将铁砂喷射在船舶表面，使表面锈蚀和附着的海洋生物脱落。由于作业强度大，每个工人每小时只能喷砂8平方米左右，而且还会产生大量的粉尘，导致环境严重污染。工作人员长期在这样的粉尘环境中，不仅影响身心健康，甚至会引发硅肺病。”
随着技术迭代，通过高压水射流除锈正逐渐代替传统的喷砂。“高压水射流除锈的原理是利用高压柱塞泵将纯水加压，通过喷嘴喷射出压力高于200兆帕的水柱作用在船舶表面，如此一来，不仅能够有效去除锈蚀和海洋生物附着，且除锈效率每小时可以达到25平方米，不会产生固废污染。因其性能优异、绿色环保而备受市场青睐。”曹宇鹏介绍，然而，由于相关技术被德、美等国封锁，每年我国超九成高压水射流除锈装备依靠进口。
“了解到技术需求后，在老师的带领下，我们组建了‘绿船’团队开始攻关这个难题。”南通大学信息科学技术学院信息与通信工程专业2021级博士研究生周锐告诉记者，他们选择的攻关方向是高压水射流除锈装备的部件之一超高压柱塞泵。
“泵的密封结构是超高压水射流柱塞泵的核心技术之一，它像一颗跳动的心脏，让超高压水射流高效稳定运转。心脏跳动越有力，就意味着水压和流量越大。跳动时间越长，整套装备使用寿命越久。”周锐解释，目前，行业内使用的超高压柱塞泵寿命为110小时左右，使用时间过长会柱塞杆偏磨、密封圈失效，出现泄漏等现象。团队通过调研后发现，解决超高压情况下柱塞泵的密封失效问题，提升超高压泵机组的使用寿命，就要针对密封结构和密封材料这两个问题进行系统性的研究。“我们通过选取一种弹性耐磨材料，利用内外压差的节流密封方式保证密封性，从而提高密封性能。优化后，超高压柱塞泵的密封性能有了显著的提升，保证了稳定运行。”
密封结构设计后，还需要柱塞杆性能的配合。柱塞杆的硬度越高，意味着整套设备的使用寿命越长。“绿船”团队成员、南通大学机械工程学院机械工程专业2023级硕士研究生郭贵仓表示，传统的柱塞杆的材料常选用硬质合金，不仅质量大，还容易造成偏磨，影响机组寿命。“所以我们选择激光表面合金化技术，叠加超声去应力技术，改善了柱塞杆的性能。”与主流产品相比，团队研发的超高压水射流装备延长寿命至500小时，能够实现超高压力和超大流量的同步运行。理论状况下，水柱可以喷射出3万米，除锈效果高达Sa3.0级，该技术已达到国内领先水平。“也就是说，除锈效果可以达到我国除锈处理的最高等级——白色清理级，意味着表面非常洁净无任何杂质和污迹。”周锐解释道。
当前，“绿船”团队的这一成果已经在国内修船龙头企业的船坞进行试运行，除锈效果优异。“未来，团队希望可以将技术应用到石化、汽车、核工程等更多领域。”曹宇鹏表示。
来源：交汇点新闻
编辑：曾雪琦
审核：高仁泉