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這臺由港灣院聯合高校研制的鋼管樁防腐修復水下機器人,近日通過中國交建專家組的驗收。中科院上??萍疾樾伦稍冎行慕o出的結論是:該水下機器人綜合技術在國內處于領先地位,達到國際先進水平。
鋼樁潮差區的二次防腐以往只能靠人工利用潮差時間段在水上施工或者潛水員水下施工,由于受潮差影響作業時間短,潛水員下水施工,工效低下姑且不論,而且防腐的涂裝材料和工藝均無法保證施工質量,采用碼頭下搭設腳手架施工又受到碼頭承臺標高低的制約,無法進行作業,開發研制碼頭鋼管樁潮差區防腐處理特種設備成為亟待解決的問題。
水下機器人的研制成功填補了國內空白,鋼樁潮差區二次防腐設備,不僅有效提高工作效率,而且防腐的質量得到保證。機器人具有短距離自航功能,可靠近鋼樁目標并抱樁后固定于樁身,密閉的圓筒作業井將鋼管樁圍堰起來,自帶的排污泵將作業井內的海水排凈,高壓水槍對樁身進行“洗面”——清除銹蝕和舊涂層,使鋼管樁表面的除銹等級和粗糙度達到規定的要求。采用強對流風干的處理方法,“繃緊皮膚”——風干鋼樁表面的水分,防止鋼管樁表面返銹,然后開始對鋼樁進行保健護理“打粉底”,內部上下左右能行走的噴槍可360度全覆蓋進行噴涂防腐底漆,再次風干后,進入最后的“化妝”環節——噴涂面漆,此時的鋼樁似半老的徐娘出落成身心健康的新娘。
在水下機器人的研制過程中,港灣院成立了課題研究小組,查閱了大量國內外資料。封閉的作業井內有排污泵、排水管、高壓氣管、圓周工作平臺、上下提升機構、限位開關和編碼器等,原先擬采用電氣設備作為動力源,但防水防爆安全系數難以達到預期目標。研制小組提出采用液壓系統,并用高速計數器與圓周掃描機構上的旋轉編碼器形成閉環控制,解決了防水、防爆的安全技術問題,同時保證了表面處理和涂料噴涂的質量控制。
鋼管樁表面處理是鋼樁防腐修復的兩大核心工藝之一,研發人員調研了機械打磨處理、高壓水磨料處理及純水處理等多種表面處理技術,通過反復論證和試驗,最終選用純高壓水射流技術。研發人員對圓周掃描機構和上下行走機構在基地進行了大量試驗,最終能夠滿足鋼管樁防腐修復干式作業的施工要求。真正實現鋼管樁表面的自動化處理。
防腐涂料噴涂是鋼樁防腐修復又一核心工藝,利用表面處理后的粗糙度形成附著力,通過噴涂設備將防腐涂料霧化后高速噴向樁身表面從而形成防腐涂層。噴涂工藝的噴槍安裝位置、圓周掃描的速度以及噴涂幅寬決定了噴涂的質量。研發人員在試驗時發現,由于噴槍噴涂的行走速度、涂料流量、設備壓力等不協調,造成噴涂的鋼樁呈“斑馬”狀,經過幾十次的反復調試,達到噴涂質量最佳效果。
目前,水下機器人的“鋼樁防腐作業設備”、“鋼樁防腐作業設備的圓周自動作業機構”已獲得實用新型專利,另還有2項發明專利處于實質審核階段。