专利名称：钢管内壁强化喷丸用喷枪的制作方法
技术领域：
本发明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°C , 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。发明内容本发明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，本发明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。所述该喷杆是长度L^15M，长径比大于600的直线状奥氏 体不锈钢管。所述喷嘴的材料是经热处理的合金工具钢。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 螺紋端，在该导流芯头端与螺紋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 端螺孔相配合的螺紋端，该导流芯以其后端的螺紋端组装于外管 中心组装杆前端的螺孔处；该外管的后端外围形成有外螺紋段， 在该喷杆的前端形成有与喷嘴外管后端外螺紋段相配合的内螺 紋段，该喷嘴以其外管后端的外螺紋段组装于喷杆前端的内螺紋段处。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。本发明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4&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>^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，不仅耐沖刷、耐磨损，且性价比高。
图1为本发明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，本发明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IO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紋段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相配合的螺紋 端152,而可将该导流芯15以其后端的螺紋端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 螺紋端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x壁厚)有两种cj)25mmx3mm、小 22mmx3mm，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后端外螺紋段112 相配合的内螺紋段202。前述喷嘴10以外管11后端外螺紋段112安装在该喷杆20 的前端内螺紋段202处，该喷嘴IO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。本发明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IO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IO外管后端锥形开口 113及中心 组装杆13的引导后进入喷嘴IO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IO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"i殳在喷嘴IO外侧的待加工钢 管(图中未示)内壁进行喷丸加工。由图1中可以看出本发明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IO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IO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。本发明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发明的权 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 定方式实施本发明，而这些特定方式同样归属于本发明的范围。
权利要求
1.一种钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征在于该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 于所述该喷杆是直线状的奥氏体不锈钢管。
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 征在于所述该喷杆的长径比大于600。
4. 如权利要求3所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征 在于所述喷杆长度L《15M。
5. 如权利要求1所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征 在于所述喷嘴的材料是经热处理的合金工具钢。
6. 如权利要求5所述的钢管内壁强化喷丸用喷枪，其特征 在于所述喷嘴外径大小适于加工内径为24mm^ID^60mm的受 喷钢管。
7. 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。
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 螺紋端，在该导流芯头端与螺紋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。
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紋端，该导流芯以其后端的螺紋端组装于外 管中心组装杆前端的螺孔处；该外管的后端外围形成有外螺紋 段，在该喷杆的前端形成有与喷嘴外管后端外螺紋段相配合的内 螺紋段，该喷嘴以其外管后端的外螺紋段组装于喷杆前端的内螺紋段处。
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。
全文摘要
本发明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。
文档编号B24C5/02GK101264591SQ20081003296
公开日2008年9月17日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者陶贵钧, 马耀根 申请人:上海新亚欣科技有限公司