Jak faktycznie działa piaskowanie powierzchniowe rur stalowych?

Przygotowanie powierzchni rzadko kiedy poświęca się tyle uwagi, na ile zasługuje, w rozmowach na temat zakupu rur stalowych, a mimo to jest to prawdopodobnie najważniejszy czynnik decydujący o tym, czy system powłokowy wytrzyma projektowany okres użytkowania rurociągu, czy też ulegnie awarii w ciągu kilku lat. W tym artykule omówiono w szczególności obróbkę strumieniowo-ścierną - – proces mechaniczny, który przygotowuje powierzchnię rury do faktycznego związania FBE, 3PE lub dowolnego innego systemu powłokowego.

Rura stalowa-3PE antykorozyjna

Rura z żywicy epoksydowej LSAW klejona metodą stapiania

Rura FBE LSAW

Powłoka nie przylega do stali w wyniku prostego kontaktu. - wiąże się mechanicznie i chemicznie z powierzchnią, na którą została nałożona. Zgorzelina walcownicza, rdza, pozostałości oleju, a nawet drobny pył znajdujący się pomiędzy stalą a warstwą powłoki stanowią barierę uniemożliwiającą odpowiednią przyczepność.

Niezależne badania przeprowadzone w branży powłok konsekwentnie przypisują większość przedwczesnych uszkodzeń powłok nieodpowiedniemu przygotowaniu powierzchni, a nie samemu materiałowi powłokowemu. Wysokiej jakości system FBE lub 3PE nałożony na niewłaściwie wypiaskowaną powierzchnię będzie działał gorzej niż powłoka średniej-nałożona na prawidłowo przygotowaną - etap przygotowania powierzchni ustala sufit na wszystkim, co po nim nastąpi.

Z tego powodu specyfikacje przygotowania powierzchni stanowią odrębną pozycję umowną, odrębną od specyfikacji powłoki. Zamówienie na rurę może spełniać wszystkie wymagania chemiczne i mechaniczne zawarte w normie dotyczącej stali, a mimo to nie będzie działać, jeśli etap piaskowania przed powlekaniem został przeprowadzony w pośpiechu lub-niedoprecyzowany.

Oczyszczanie strumieniowo-ścierne działa na prostej zasadzie fizycznej: wyrzucanie twardych cząstek z dużą prędkością na powierzchnię stali w celu mechanicznego usunięcia zgorzeliny walcowniczej, rdzy i pozostałości starej powłoki, przy jednoczesnym szorstczeniu gołej stali w celu uzyskania profilu powierzchni, do którego może dopasować się nowa powłoka.

Sprężone, wolne od oleju-powietrze przepuszcza materiał ścierny przez dyszę z prędkością zazwyczaj w zakresie 60–110 m/s. Na nowoczesnych liniach do produkcji rur nie jest to operacja ręczna, wymagana przez operatora prowadzącego rurę. - większość młynów przepuszcza rurę przez zamkniętą, obrotową komorę typu młyna-, w której wiele wirników lub dysz jest uruchamianych w sposób ciągły podczas przejścia rury, co daje spójny wynik 360-stopni, a nie zmienność ręcznego czyszczenia strumieniowego.

Nie wszystkie materiały ścierne są wymienne, a wybór wpływa zarówno na wynik czyszczenia, jak i na pozostawiony profil powierzchni:

• Stalowy żwir- kątowe cząstki, które agresywnie tną i tworzą ostry, kanciasty profil powierzchni; preferowany tam, gdzie priorytetem jest maksymalne mechaniczne zakotwienie powłoki
• Stalowy strzał- zaokrąglone cząsteczki, które skutecznie czyszczą, ale pozostawiają gładszy, bardziej zaokrąglony profil; często mieszany z piaskiem, aby zrównoważyć prędkość czyszczenia i ostrość profilu
• Żużel miedziowy i żużel węglowy- jednorazowe-środki ścierne mineralne, powszechnie stosowane tam, gdzie recykling materiałów stalowych jest niepraktyczny; generalnie wytwarzają niższy, mniej kątowy profil niż media stalowe
• Granat- twardszy, mineralny materiał ścierny-o niewielkiej zawartości pyłu, stosowany tam, gdzie liczy się spójność profilu i niska zawartość wolnej krzemionki, w tym w zamkniętych pomieszczeniach-wrażliwych na warunki środowiskowe
• Tlenek glinu- drobny, twardy materiał ścierny stosowany do lżejszych zadań czyszczących lub tam, gdzie wymagane jest dokładniejsze wykończenie powierzchni, a nie agresywny profil

W przemysłowych instalacjach do powlekania rur dominują grys i śrut stalowy, ponieważ media można odzyskiwać magnetycznie i ponownie wykorzystać, co sprawia, że ​​operacje na dużą skalę są ekonomiczne. - Mineralne materiały ścierne są zwykle zarezerwowane do-remontów w terenie lub w obiektach bez systemu odzyskiwania.

Czystość jest stopniowana, a nie binarna. - rurę można „piaskować”, a mimo to nie osiągnąć stopnia wymaganego przez specyfikację powłoki.

Równoważne oznaczenia SSPC (odpowiednio SP7, SP6, SP10, SP5) opisują te same cztery poziomy w ramach standardowego systemu północnoamerykańskiego. Większość specyfikacji powłok rurociągów dlaFBELub3PEjako wymaganie bazowe należy przyjąć Sa2,5, przy czym Sa3 jest zarezerwowany dla-wysoko wydajnych lub wysoce korozyjnych środowisk usługowych, w których jakiekolwiek pozostałości plam są niedopuszczalne. Określenie „piaskowany” bez podania gatunku pozostawia rzeczywisty wynik czystości ocenie operatora obróbki strumieniowo-ściernej, a nie sprawdzalnemu standardowi.

Czystość i profil to dwa różne wyniki tego samego procesu i oba mają znaczenie niezależnie. Profil powierzchni odnosi się do chropowatości od szczytu-do-doliny, jaką pozostawia po obróbce strumieniowo-ściernej - zwykle mierzonej w mikrometrach lub milach -, co zapewnia powłoce mechaniczną przyczepność, a nie gładką powierzchnię, do której może przylegać jedynie chemicznie.

Zbyt płytki profil powoduje utratę powłoki mechanicznego zakotwienia, co prowadzi do rozłączenia pod wpływem naprężeń lub cykli termicznych. Zbyt głęboki profil pozostawia wierzchołki, które mogą przebić cienką warstwę powłoki, tworząc wgłębienia (dziurki) dokładnie w miejscach mających chronić stal. Producenci powłok publikują docelowy zakres profili dla każdego produktu - zwykle 50–100 mikrometrów w przypadku systemów FBE -, a parametry obróbki strumieniowo-ściernej (rodzaj ścierniwa, rozmiar, ciśnienie powietrza, czas przebywania) są dostosowywane tak, aby osiągnąć ten zakres, a nie po prostu piaskować, aż powierzchnia będzie wyglądać na czystą.

• Otwarte (przenośne) piaskowanie- ręczna-dysza, używana do-poprawek w terenie, napraw i przedmiotów w małych-partiach lub o nieregularnym-kształcie; jakość wyników zależy w dużej mierze od techniki operatora i konsekwencji
• Systemy komory/kabiny śrutowniczej- zamknięta komora, w której operatorzy piaskują części z zawartym pyłem i zapewniają pełny odzysk ścierniwa; stosowany do obróbki wsadowej złączek, kołnierzy i krótszych odcinków rur
• Zautomatyzowane linie rurociągów do ścierarek kołowychRura - przechodzi w sposób ciągły przez komorę z wieloma odśrodkowymi wirnikami dmuchowymi rozmieszczonymi tak, aby pokrywały cały obwód; jest to standardowa metoda wstępnej obróbki-linii, ponieważ zapewnia równomierne pokrycie i profil przy prędkości produkcyjnej, przy ciągłym odzyskiwaniu, przesiewaniu i recyrkulacji ścierniwa

Linie do powlekania FBE i 3PE metodą walcowania-zbudowano w oparciu o to zautomatyzowane podejście, szczególnie dlatego, że ręczne oczyszczanie strumieniowo-ścierne powoduje zmienność powierzchni, której ciągły proces powlekania nie jest w stanie tolerować na dużą skalę.

Weryfikacja jakości strumieniowo-ściernej nie polega na wizualnej ocenie prawidłowo zarządzanego obiektu -, lecz na wymiernych kontrolach:

• Komparatory wizualne- standardowe odniesienia fotograficzne (zgodnie z normą ISO 8501-1 lub SSPC-VIS) używane do porównania oczyszczonej powierzchni z określonym stopniem czystości przy odpowiednim oświetleniu
• Wskaźniki profilu powierzchni- Profilometr igłowy-lub metoda z repliką taśmy mierzy wysokość-do-doliny w zakresie docelowym określonym przez producenta powłoki
• Badanie pyłu i zanieczyszczeń- test-podnoszenia taśmy czułej na nacisk lub kontrola-przedmuchu powietrza potwierdza, że ​​poziom pyłu resztkowego mieści się w tolerancji aplikacji powłoki
• Badanie soli rozpuszczalnych- mierniki przewodności lub zestawy testów płatkowych wykrywają zanieczyszczenie chlorkami powierzchniowymi, które mogą powodować powstawanie pęcherzy na powłoce (pęcherze osmotyczne) nawet na wizualnie czystej, prawidłowo wyprofilowanej powierzchni

Pomijanie kontroli zanieczyszczenia solą jest częstą luką. - powierzchnia może przejść wizualną kontrolę czystości i kontrolę profilu, a jednocześnie zawiera wystarczającą ilość rozpuszczalnego chlorku, aby spowodować przedwczesne uszkodzenie powłoki po kilku miesiącach użytkowania.

• Rdza błyskawiczna- utlenianie powierzchni, które rozpoczyna się w ciągu kilku godzin od piaskowania w wilgotnych warunkach, przed nałożeniem powłoki; opóźnienie między piaskowaniem a powlekaniem jest krytycznym oknem procesu, a nie wygodą planowania
• Niedostatecznie-wybuch- niewystarczający czas przebywania lub zużyte liście ścierne, zgorzelina lub pozostałości rdzy, najczęściej na końcach rur lub szwach spawalniczych, gdzie geometrycznie trudniej jest uzyskać pokrycie strumieniowo-ścierne
• Przesada.-Wybuch- nadmierna głębokość profilu spowodowana zbyt dużym materiałem ściernym lub nadmiernym naciskiem, co grozi przebiciem powłoki w szczytowych punktach
• Wbudowany materiał ścierny- fragmenty mediów utkwione w powierzchni stali, zwykle pochodzące ze ścierniwa, które uległo nadmiernemu rozkładowi w wyniku wielokrotnego recyklingu bez odpowiedniego przesiewania
• Niespójny profil na korpusie rury- nierówne zużycie kół lub źle ustawione dysze na linii automatycznej, co powoduje powstanie nachylenia profilu, a nie jednolitego rezultatu

Różne systemy powłok określają różne wymagania dotyczące piaskowania, a traktowanie „piaskowania do Sa2,5” jako uniwersalnej odpowiedzi mija się z faktem, że każda powłoka ma swoje własne optymalne:

• Powłoki FBE na ogół wymagają minimum Sa2,5 przy ściśle kontrolowanym profilu 50–100 mikrometrów, ponieważ przyczepność FBE w dużym stopniu opiera się na zakotwieniu mechanicznym
• Systemy 3PE wymagają podobnego stopnia czystości, ale często wymagają nieco grubszego profilu, aby pomóc warstwie kleju wniknąć w stal pod polietylenową powłoką nawierzchniową
• Podczas cynkowania zazwyczaj nie stosuje się obróbki strumieniowo-ściernej, ponieważ jego podstawowe przygotowanie - trawienie kwasem jest standardową metodą - chociaż obróbkę strumieniowo-ścierną można zastosować przed systemami duplex łączącymi cynkowanie z powłoką nawierzchniową

Kupujący określający system powłokowy bez potwierdzenia związanych z nim wymagań dotyczących piaskowania, pozostawiają krytyczną zmienną domyślnej praktyce wykonawcy, a nie zweryfikowanej specyfikacji.

Oczyszczanie strumieniowo-ścierne generuje znaczną ilość pyłu unoszącego się w powietrzu i, w zależności od rodzaju ścierniwa, może powodować ryzyko narażenia operatorów na respirabilną krzemionkę krystaliczną. Zamknięte, zautomatyzowane systemy z odpylaniem są preferowane nie tylko ze względu na spójną jakość powierzchni, ale także dlatego, że ograniczają ekspozycję znacznie skuteczniej niż obróbka strumieniowo-ścierna na otwartej przestrzeni. Zużyte materiały ścierne i zebrany pył również wymagają odpowiedniej utylizacji lub recyklingu, szczególnie gdy usunięty materiał zawiera pozostałości starych powłok lub farb zawierających metale-zawierające metale ciężkie, powstałe w wyniku prac naprawczych i konserwacyjnych, a nie produkcji nowych rur. Obiekty działające w ramach uznanych systemów zarządzania środowiskiem i bezpieczeństwem pracy zazwyczaj dokumentują wskaźniki odzysku ścierniwa i kontrole emisji pyłu w ramach standardowych procedur operacyjnych, a nie w ramach-jednorazowego działania zapewniającego zgodność z przepisami.

Odstęp między piaskowaniem a powlekaniem jest sam w sobie szczegółem specyfikacji, a nie tylko preferencją harmonogramu. W wilgotnych lub nadmorskich warunkach na świeżo wypiaskowanej stali może w ciągu dwóch do czterech godzin zacząć wykazywać widoczną rdzę nalotową; w suchych warunkach okno to może trwać całą zmianę lub dłużej. Specyfikacje powłok zazwyczaj definiują maksymalne dopuszczalne opóźnienie, a przekroczenie go oznacza, że ​​powierzchnia nie spełnia już stopnia czystości, do jakiego została śrutowana -, mimo że w międzyczasie nic z nią nie robiono.

Jest to praktyczny powód, dla którego linie do nakładania powłok-w walcowni są budowane w formie ciągłej sekwencji, a nie oddzielnych operacji: rura przemieszcza się z komory strzałowej bezpośrednio do stacji powlekania w ciągu kilku minut, eliminując prawie całkowicie okno rdzy nalotowej. Powłoki-nakładane w terenie i prace naprawcze nie zapewniają tego luksusu, dlatego też załogi terenowe są przeszkolone w zakresie nakładania powłok w ściśle kontrolowanym oknie po obróbce strumieniowo-ściernej, czasami-ponownej weryfikacji stopnia czystości bezpośrednio przed aplikacją, zamiast polegać na pierwotnej kontroli strumieniowo-ściernej.

W przypadku pominięcia okna jedynym właściwym rozwiązaniem jest ponowne-piaskowanie, a nie zwykłe przetarcie powierzchni lub zaakceptowanie lekkiego utleniania powierzchni jako kosmetyku. Ponowne-piaskowanie zużywa materiał ścierny, wydłuża czas cyklu, a na linii produkcyjnej opóźnia całą partię -, dlatego też realistyczne planowanie między stacją śrutowania a stacją powlekania jest traktowane jako parametr kontroli procesu na dobrze-działających liniach, a nie namysłem wprowadzanym po fakcie.

Przygotowanie powierzchni wygląda jak wstępny krok w harmonogramie projektu, ale w praktyce to zmienna decyduje o tym, czy każda złotówka wydana później na system powłokowy faktycznie zwróci się w okresie użytkowania.