本技术提出适用于重度腐蚀钢结构的湿式高功率组合激光清洗方法,包括以下步骤;步骤S1、测量钢结构钢材表面锈层的厚度;步骤S2、在钢结构的待清洗区域表面喷洒液体以形成液体薄膜,液体薄膜用于增加锈层表面对激光的吸收率;步骤S3、使用连续激光对待清洗区域进行初步清洗,通过热膨胀作用,使锈层蓬松并剥离,使锈层厚度减薄至不大于初步清洗的目标阈值;步骤S4、使用脉冲激光进行精细清洗,以精确去除残余的顽固锈层;步骤S5、冲洗待清洗区域;本发明能有效去除钢材表面的锈层,减少激光清洗过程中产生的等离子体和烟尘,确保清洗过程的安全性和高效性,采用连续激光与脉冲激光相结合,分阶段进行清洗,有效提高清洗效率,减少钢材表面热损伤。
背景技术
钢材作为建筑工程中广泛使用的结构材料,随着使用时间的延长,常常面临氧化和腐蚀问题。尤其是在潮湿、海洋性气候或化学腐蚀环境下,钢材表面容易形成锈层、锈斑等腐蚀物,严重影响结构的机械性能、耐久性和安全性。在桥梁、钢筋混凝土构件等建筑工程中,钢材腐蚀不仅会导致材料强度下降,还可能对涂层附着力、焊接质量等产生负面影响,进而增加结构维护成本,甚至带来安全隐患。因此,如何高效、精准地清除钢材表面的腐蚀物,恢复钢材的表面质量,是建筑工程中亟待解决的重要问题。
目前,建筑行业普遍采用传统的清洗方法,如化学除锈、喷砂和电解清洗等。这些方法虽然能够去除腐蚀物,但依然存在许多不足之处。化学清洗不仅可能产生二次污染,而且对环境和操作人员有一定的危害;喷砂清洗过程中容易对金属表面造成机械损伤;而电解清洗通常速度较慢,且清洗效果难以均匀控制。这些问题使得传统清洗方法在大规模工业应用中难以满足高效、环保、精细的要求。
激光清洗技术作为一种新兴的表面处理技术,因其具有非接触性、可控性强、清洁效果好等特点,逐渐应用于金属表面的清洗与除锈。通过脉冲激光束的高能量密度,激光清洗能够在短时间内有效去除钢材表面的锈层和腐蚀物,同时避免对基材的物理损伤。然而,当前激光清洗技术仍面临一些挑战,特别是在高功率激光应用过程中,如何有效控制激光能量分布,避免因局部过热而导致钢材表面损伤,仍是技术发展的关键问题。
为克服这一问题,组合激光清洗方式应运而生。通过同时使用不同功率和特性的激光束,可以实现多层次的清洗效果,提高清洗效率并确保表面质量。特别是将连续激光和纳秒脉冲激光结合使用,可以快速去除腐蚀钢表面的粗大腐蚀物,同时高斯激光对表面进行精细清洁,确保清洁效果的均匀性。两个激光头先后同时工作,能够在清洗过程中高效协同,分别发挥各自的优势。连续激光提供强大的能量,迅速清除较厚锈蚀物,而高斯激光则能够精确清除残留的污染物,避免过热或局部损伤。
本发明提出了一种激光清洗腐蚀钢的方法,通过连续激光和纳秒脉冲激光先后进行清洗,能够快速高效地去除钢材表面的腐蚀层和氧化物,最终达到SA2级清洁标准。该方法通过优化激光功率、脉宽、频率和扫描轨迹,减少了热积累,避免了金属表面过热损伤,并提高了清洁效率和表面质量。该技术具有广泛的应用前景,尤其适用于建筑工程中钢材表面的腐蚀清除和保护。
实现思路