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在工件表面污染物中,工件表面附著物與表面之間的結(jié)合主要是由于存在以下各種力:共價鍵、雙偶極子、毛細(xì)作用、氫鍵、吸附力和靜電力等。其中毛細(xì)力、吸附力和靜電力是難破壞的,激光清洗技術(shù)就是要克服這幾種力。
這些吸附力要比重力大很多(有幾個數(shù)量級),并且與粒子直徑d有關(guān)系,吸附力隨著粒子半徑減小呈現(xiàn)很慢的線性衰減趨勢,而粒子質(zhì)量m與直徑的三次方成正比,由牛頓定律可知F=ma,當(dāng)粒子尺寸變小時,吸附力所提供的加速度迅速增大。所以,尺寸越小的粒子,清除起來所需的加速度就越大,這就是常規(guī)的清洗技術(shù)為什么難以清除直徑很小的物體表面附著物。
由于物體表面附著物的成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,激光與之作用的機(jī)理也各不相同,用于對此作解釋的理論模型有以下幾種:
1化/光分解激光器產(chǎn)生的激光,經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)的聚光可以實現(xiàn)能量的高度集中,聚焦后的激光束在焦點附近可產(chǎn)生幾千度甚至幾萬度的高溫,使物體表面附著物瞬間氣化或分解。
2光剝離通過激光的作用使物體表面附著物受熱膨脹,當(dāng)物體表面附著物的膨脹力大于其與基體之間的吸附力時,物體表面附著物便會從物體的表面脫離。
3光振動利用較高頻率和功率的脈沖激光沖擊物體的表面,在物體表面產(chǎn)生超聲波,超聲波在沖擊中下層硬表面以后返回,與入射聲波發(fā)生干涉,從而產(chǎn)生高能共振波,使污垢發(fā)生微小爆裂、粉碎、脫離基體物質(zhì)表面,當(dāng)物體與表面附著物對激光束的吸收系數(shù)差別不大,或者表面附著物受熱后會產(chǎn)生有毒物質(zhì)等情況時,可以選用這種清洗手段。
海洋石油鋼結(jié)構(gòu)物主要用于海上油氣資源勘探、開發(fā),在建造過程中,場地油漆修補(bǔ)表面處理的傳統(tǒng)方式大多采用干式噴砂、動力工具打磨等,而干式噴砂及打磨過程會產(chǎn)生大量粉塵,工人在施工過程中極易吸入噴砂粉塵或打磨過程產(chǎn)生的漆渣、鐵銹粉塵等,存在較大職業(yè)病風(fēng)險危害,同時由于噴砂及打磨過程通常采用壓縮空氣作為動力,也存在高壓氣體傷人或者磨料傷人的風(fēng)險。
同時,受限于國內(nèi)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢,各地均制定了不同標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保相關(guān)法律法規(guī),嚴(yán)峻的環(huán)保要求致使干式噴砂的使用越來越局限,進(jìn)而給總裝場地油漆修補(bǔ)表面處理帶來極大的考驗。為了緩解傳統(tǒng)表面處理方式存在的弊端,越來越多的公司開始著手研究新技術(shù)新工藝在海洋工程平臺建造過程的應(yīng)用,近年來,激光除銹技術(shù)、高壓水噴射技術(shù)得以應(yīng)用
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