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引言

LNG模块化工厂的作业环境一般为高纬度寒冷靠海陆地，常年气温低多积雪，现场维护成本较高，因此对钢结构的表面防腐要求较高，如高温涂层多采用免维护的热喷铝涂层、常规涂层修补的表面处理也多采用喷砂来保障施工质量。

相较LNG等工业建造常采用的喷砂表面清洁技术，激光清洁是利用表面杂质、氧化层吸收激光能量后发生振动、气化、剥离，达到清洁金属表面的目的，具有更加清洁、可控、高效等优势。本文尝试在LNG模块建造过程中用激光清洁代替喷砂处理现场涂层破损区域表面和热喷铝、热浸锌等特殊涂层表面污染物，测试清洁效果及涂层性能。

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激光清洗机理

1.1

理论模型

激光清洗是利用附着物吸收激光能量，极短时间内形成光热效应，附着物被电离形成等离子体，等离子体快速膨胀形成冲击波振动实现清洗的效果。当前国内外关于激光清洗的模型研究也提出了如气化剥离、相爆炸、烧蚀、瞬时热处理四种模型。

典型的激光清洗方法有干式、湿式激光清洗和等离子体冲击波。湿式激光清洗因表面存在液膜，导致清洁完后表面残留水分导致二次返锈，等离子体冲击波仅靠冲击波清洁，一般用于清洗表面亚微米或纳米级颗粒。干式激光清洗是目前大面积应用激光清洁的最佳选择。

1.2

能量密度与能量分布

附着物剥离的能量阈值为清洗阈值，金属的清洗阈值一般在1.0-10.0J/cm

2

之间，有机物的清洗阈值一般在0.1-1.0J/cm

2

之间。能量密度只有达到对应的清洗阈值才能完成相应的清洗。

I

=4

p

/

fπd

2

             式（1）

式中：

I

为光斑平均能量密度；

d

为光斑直径；

p

为激光的功率；

f

为脉冲频率。由式（1）可知，光斑平均能量密度与激光功率、脉冲频率有关，激光能量密度受激光器本身限制有最大值。

单模脉冲激光器所激发的光斑能量呈高斯函数分布，可称为高斯光斑，如图1所示。高斯光斑能量分布特点在于光斑中心的能量密度较高，四周的能量密度较....