1. Важность предварительной обработки поверхности
Цель предварительной обработки поверхности — обеспечить достижение поверхностью, подлежащей покрытию, требуемого качества удаления ржавчины и шероховатости, а также гарантировать хорошую адгезию между покрываемой поверхностью и защитным слоем. Метод и показатели предварительной обработки поверхности определяются типом защитного слоя. Отдел, осуществляющий предварительную обработку поверхности, должен располагать соответствующим оборудованием и техническими специалистами, а все работы по предварительной обработке поверхности должны проходить специальный технический надзор и контроль. Для правильного понимания процесса предварительной обработки поверхности необходимо сначала полностью разобраться в факторах, влияющих на него. Толстая вертикальная стрелка соединяет объект распыления с целью распыления. Стрелки, расположенные слева и справа от толстой стрелки, указывают на факторы, влияющие на достижение желаемого результата. Метод распыления, абразив и носитель для подачи абразива выбираются в соответствии с характеристиками, типом и размером обрабатываемой детали, а также с ожидаемым результатом после распыления. Поскольку факторов, влияющих на процесс, много, следует проявлять особую осторожность. При создании антикоррозионного слоя на трубопроводах существует поговорка «30% материала и 70% строительства», которая подчеркивает важность строительства. В процессе строительства первостепенное значение имеет предварительная обработка поверхности стальных труб (самая базовая – «удаление ржавчины»), качество которой напрямую связано с качеством и сроком службы защитного слоя. В некоторых источниках приводятся статистические данные, указывающие на то, что обработка поверхности является наиболее важным фактором среди многих факторов, влияющих на срок службы защитного слоя.
Анализ затрат на защитный слой показывает, что на обработку поверхности обычно приходится около 50%. Защитный слой внутреннего покрытия, снижающего сопротивление, представляет собой тонкую пленку, состоит из небольшого количества слоев и небольшого количества краски, поэтому стоимость обработки поверхности выше, около 70%. Следовательно, при проектировании и изготовлении внутреннего покрытия, снижающего сопротивление, особое внимание следует уделять качеству предварительной обработки поверхности.
2. Основные факторы, влияющие на качество покрывающего слоя.
2.1 Влияние оксидной окалины: В условиях высоких температур прокатки и сварки на поверхности стальной трубы естественным образом образуется слой оксидной окалины. Ее основным компонентом является смесь оксидов железа. С точки зрения структуры, она состоит примерно из трех слоев: самый внешний слой — Fe3O4 или Fe2O3, средний слой — FcO и Fe3O4, а слой, расположенный ближе к поверхности стали, — FeO. Под воздействием внешних условий окружающей среды, таких как температура, влажность, внешние силы, кислород и соль, эта оксидная окалина трескается, отслаивается и отходит. Если ее не удалить полностью, она окажет три основных разрушительных воздействия на покрывающий слой: во-первых, электродный потенциал оксидной окалины на 0,26 В выше, чем у стали, в результате чего поверхность стали, открытая в местах отслоения оксидной окалины и образования трещин, становится анодом гальванического элемента и подвергается коррозии; во-вторых, в трещинах оксидной окалины легко конденсируется водяной пар. Во-первых, при растворении SO2 в нем может образовываться сульфат железа, который повышает проводимость электролита и способствует коррозии; во-вторых, оксидная окалина, которая не была удалена, но отслоилась, может полностью отслоиться и вздуться при сильных колебаниях температуры трубопровода, что приведет к растрескиванию и отслаиванию покрывающего слоя.
2.2 Влияние поверхностных загрязнений: Под загрязнениями здесь подразумеваются продукты ржавчины и пыль, которые не были полностью удалены с поверхности стальной трубы. Сюда также следует отнести остаточные частицы, не удаленные с поверхности стальной трубы после обработки, и новую ржавчину, которая не была покрыта в течение указанного времени после обработки. Из-за их наличия трудно получить гладкое и однородное покрытие, ослабляется его адгезия к подложке, в результате чего покрытие не может непосредственно контактировать с поверхностью стали, что приводит к снижению адгезии покрытия и влияет на срок его службы.
2.3 Влияние растворимых солей: Когда на поверхности стали под покрытием присутствуют растворимые соли, из-за различий в осмотическом давлении внутри и снаружи покрытия влага из воздуха проникает сквозь покрытие, достигая поверхности стали, и соединяется с растворимыми солями, вызывая коррозию поверхности стали и отслоение покрытия. Среди них наиболее важной растворимой солью является хлорид. Из-за его самой сильной проникающей способности этот момент особо подчеркивается в стандарте Q/SYXQ11 «Дополнительные технические условия для покрытия, снижающего сопротивление на внутренней стенке газопровода Запад-Восток», особенно для стальных труб, перевозимых морским транспортом, и стальных труб, хранящихся в прибрежных районах в течение некоторого времени.
2.4 Влияние шероховатости: Адгезия между покрытием и поверхностью стальной трубы определяется взаимным притяжением между полярными группами в молекулах покрытия и молекулами металлической поверхности. Помимо физических эффектов (дисперсионная сила, индукционная сила и ориентационная сила), она в основном носит механический характер. После обработки поверхности стальной трубы абразивным распылением (струйной обработкой) шероховатость поверхности значительно увеличивается, а площадь металлической поверхности может увеличиться даже в 20 раз. С увеличением шероховатости значительно увеличивается и площадь поверхности, и, соответственно, адгезия между покрытием и поверхностью стальной трубы возрастает. Когда абразивное распыление (струйная обработка) имеет кромки и углы, обработанная металлическая поверхность не только увеличивает площадь поверхности, но и обеспечивает подходящую геометрию поверхности для адгезии покрытия, что способствует молекулярному притяжению и механическому закреплению.
Однако чрезмерная шероховатость поверхности также повредит покрытию. Например, если шероховатость слишком велика, увеличится и количество покрытия, необходимое для заполнения «канавок» анкерного рисунка. Слишком глубокие канавки также склонны к образованию пузырьков, что напрямую влияет на качество покрытия. Кроме того, при тонком покрытии вершина гребня легко обнажается, разрушая целостность покрытия и вызывая точечную коррозию.
Для нанесения внутреннего покрытия, снижающего сопротивление трению, требуется шероховатость внутренней стенки стальной трубы, обычно от 30 до 50 мкм после обработки поверхности. Шероховатость поверхности зависит от параметров процесса, таких как размер частиц, форма, материал, скорость распыления и время воздействия абразива, при этом наибольшее влияние на шероховатость оказывает размер частиц абразива.
Существует множество методов обработки поверхности. Наиболее целесообразным для трубопроводов является широко используемый метод распыления (метод снарядов). Это объясняется тем, что сильное воздействие абразива может увеличить усталостную прочность материала примерно на 80%; также в различной степени улучшается твердость поверхности; кроме того, это позволяет устранить внутренние напряжения в сварном шве, что значительно повышает коррозионную стойкость стали.
3. Основные требования к обработке поверхности труб: Обработка поверхности стальных труб обычно соответствует техническим стандартам. В развитых странах последовательно разрабатываются собственные стандарты качества удаления ржавчины. Самым известным из них является шведский промышленный стандарт SIS 055900 «Стандарт удаления поверхностной ржавчины со стальных материалов перед покраской», который давно принят странами по всему миру. Международная организация по стандартизации разработала шведский стандарт ISO 8501-1 «Предварительная обработка стальных материалов перед покраской покрытиями и сопутствующими продуктами – Визуальная оценка чистоты поверхности – Часть 1: Степень ржавчины и степень удаления ржавчины со стальных материалов без покрытия и стальных материалов после полного удаления первоначального покрытия». В нашей стране также разработан стандарт GB 8923 «Степень ржавчины и степень удаления ржавчины со стальных материалов перед покраской», относящийся к стандартам ISO. Нефтяная промышленность также разработала стандарт SY/T 0407 «Технические требования к предварительной обработке поверхности стальных материалов перед покраской», предназначенный для использования совместно со стандартом GB 8923. Ниже приведены некоторые выдержки из ключевых положений этого стандарта.
3.1 GB 8923 «Степень коррозии и степень удаления ржавчины со стальных поверхностей перед покраской»: Стандарт GB 8923 «Степень коррозии и степень удаления ржавчины со стальных поверхностей перед покраской» посвящен классификации степеней коррозии и степени удаления ржавчины, визуальной оценке и использованию цветных фотографий стандартных образцов.
(1) Степень ржавчины. До удаления ржавчины исходное состояние ржавчины на поверхности стали делится на четыре степени, обозначаемые буквами A, B, C и D. После удаления ржавчины следует сравнить ее с исходной степенью ржавчины:
Поверхность стали, полностью покрытая окалиной и практически не имеющая ржавчины;
B. Стальная поверхность, заржавевшая, с отслоением части оксидной окалины;
C. Поверхность стали, с которой отслоилась оксидная окалина из-за ржавчины или которую можно соскоблить, и которая имеет небольшое количество точечных повреждений;
D. Стальная поверхность, с которой полностью отслоилась оксидная окалина из-за ржавчины, и которая имеет обширную точечную коррозию. (2) Уровень удаления ржавчины. В стандарте GB 8923 «Уровень ржавчины и уровень удаления ржавчины со стальных поверхностей перед покраской» различаются уровни удаления ржавчины в зависимости от метода удаления ржавчины, и затем присваиваются разные уровни в зависимости от метода. «Sa», «St» и «Fl» обозначают соответственно удаление ржавчины распылением (пескоструйной обработкой), удаление ржавчины вручную и с помощью электроинструмента, а также удаление ржавчины пламенем. Арабские цифры после букв указывают степень удаления ржавчины. ① Удаление ржавчины распылением или пескоструйной обработкой обозначается как «Sa» и делится на четыре уровня, которые описываются следующим образом. Sa1. Слабое удаление ржавчины распылением или пескоструйной обработкой: на стальной поверхности не должно быть видимых жировых отложений и грязи, а также не должно быть рыхлой оксидной окалины, ржавчины и покрытия. Sa2. Тщательное удаление ржавчины распылением или пескоструйной обработкой: на стальной поверхности не должно быть видимых жировых отложений и грязи, оксидная окалина, ржавчина и покрытие в основном удалены, а остатки должны быть прочно прикреплены. Sa2.5 Очень тщательная пескоструйная обработка и удаление ржавчины: на стальной поверхности не должно быть видимых следов жира, грязи, окалины, ржавчины или покрытия, а любые оставшиеся следы должны представлять собой лишь незначительные пятна или полосы. Sa3 Удаление ржавчины распылением или пескоструйной обработкой, обеспечивающее чистоту стальной поверхности: на стальной поверхности не должно быть видимых следов жира, грязи, окалины, ржавчины или покрытия, а поверхность должна иметь равномерный металлический цвет.
② Удаление ржавчины с помощью ручных и электроинструментов. Обозначается буквой «St». В стандарте GB 8923 предусмотрены два уровня удаления ржавчины, а именно:
St2 Тщательное удаление ржавчины вручную и с помощью электроинструмента: на поверхности стали не должно быть видимых следов смазки и грязи, а также отслоившейся окалины, ржавчины и покрытия.
St3 Тщательное удаление ржавчины вручную и с помощью электроинструмента: на стальной поверхности не должно быть видимых следов жира и грязи, а также отслоившейся окалины, ржавчины и покрытия. Удаление ржавчины должно быть более тщательным, чем в случае St2, а поверхность открытой части подложки должна иметь металлический блеск.
③ Удаление ржавчины пламенем. Обозначается буквой «F1». Удаление ржавчины пламенем должно включать использование электрической проволочной щетки для удаления продуктов, прилипших к поверхности стали после нагрева пламенем. Стандарт предусматривает только один класс:
F1. Удаление ржавчины пламенем: стальная поверхность должна быть свободна от окалины, ржавчины, покрытий и других примесей, а любые оставшиеся следы должны представлять собой лишь изменение цвета поверхности (тени разных цветов).
(3) Оценка степени коррозии и степени удаления коррозии. Метод оценки и требования к визуальной оценке и стандартным фотографиям приведены в GB 8923. При оценке степени коррозии в качестве результата оценки используется степень коррозии, указанная на фотографии соответствующей более серьезной степени коррозии; при оценке степени удаления коррозии в качестве результата оценки используется степень удаления коррозии, указанная на фотографии, наиболее близкой к внешнему виду стальной поверхности. На визуальную оценку степени удаления коррозии стальных поверхностей влияют многие факторы, в том числе следующие: ① Абразивы, используемые для распыления или пескоструйной обработки для удаления коррозии, и инструменты, используемые для ручной и механической обработки; ② Состояние коррозии стальных поверхностей, не соответствующее стандартной степени коррозии; ③ Цвет самой стали; ④ Различия в шероховатости различных частей из-за разной степени коррозии; ⑤ Неровная поверхность, например, углубления; ⑥ Царапины от инструмента; ⑦ Неравномерное освещение; ⑧ Тени, возникающие из-за воздействия абразива на поверхность под разными углами во время распыления или пескоструйной обработки для удаления ржавчины; ⑨ Абразивные частицы, въевшиеся в поверхность.
3.2 SY/T 0407 «Технические требования к подготовке поверхности стальных материалов перед покраской»: Данная спецификация требует использования совместно с GB 8923, и большая часть ее содержания основана на стандарте SSPC Американского комитета по покраске стальных конструкций. В сочетании с соответствующими требованиями к процессу снижения сопротивления трубопроводов, краткое введение выглядит следующим образом:
(1) Обработка поверхности до и после пескоструйной обработки для удаления ржавчины. Перед пескоструйной обработкой удалите видимые масла, жир и грязь с поверхности стали. После удаления ржавчины и перед покраской используйте сухую продувку воздухом без рукавов, вакуумную чистку пылесосом или щеткой для удаления плавающей ржавчины и пыли с поверхности заготовки. После пескоструйной обработки поверхность стали следует покрасить до того, как она будет загрязнена. Если поверхность стали загрязнена до покраски, ее следует очистить еще раз.
(2) Выбор абразивов. По результатам испытаний распылением, циркониевый песок и проволочные зерна являются лучшими абразивами, корунд – худшим, а чугунные зерна и два вида плавленого корунда находятся между ними. Эффект удаления поверхностной ржавчины корундом очень медленный и слабый, и он образует очень интенсивное пылеобразование. Проволочные зерна особенно подходят для удаления ржавчины с тонких поперечных сечений, а песок также обладает хорошим эффектом удаления ржавчины, но оба материала будут образовывать пыль. Для плавленого корунда объем подаваемого абразива составляет почти половину объема циркониевого песка, чугунных зерен и проволочных зерен. Для той же работы по удалению ржавчины объем необходимых железных абразивов в 2-3 раза меньше, чем минеральных материалов, то есть тяжелые частицы обладают лучшим эффектом удаления ржавчины, чем легкие частицы. Время распыления, необходимое для достижения определенного эффекта удаления ржавчины, зависит от выбранного абразива. Эффективность удаления ржавчины за единицу времени снижается в следующем порядке: песок, циркониевый песок, чугунные гранулы, 0,65 проволочных гранул, 0,97 проволочных гранул, 0,72 плавленого корунда, 0,75 плавленого корунда и корунда. В реальных условиях эксплуатации 0,65 проволочных гранул удаляют ржавчину быстрее, чем 0,97. Абразивные материалы следует выбирать в соответствии с маркой стали, типом стали, исходной степенью коррозии, типом используемого покрытия, методом удаления ржавчины и требуемой шероховатостью поверхности для покрытия. Для распылительного (разбрасывающего) удаления ржавчины можно использовать металлические абразивы, такие как стальная дробь, чугунная дробь, стальной песок, чугунный песок и сегменты стальной проволоки. В соответствии с требованиями системы покрытия к глубине заделки на стальной поверхности, для выбора абразивных материалов обратитесь к таблице 5-2. Обратите внимание, что твердость стальной дроби в таблице составляет HRC 40-50, а твердость стального песка — HRC 55-60. Типичная глубина закалки в таблице соответствует максимальной и средней шероховатости поверхности, ожидаемой при хороших условиях распыления (лопасти или форсунки). В стандартном приложении приведены технические характеристики, состав, твердость и другие требования к эксплуатационным характеристикам сегмента стальной проволоки. При обработке поверхности добавление определенного количества сегментов стальной проволоки к абразиву может создавать острые «пики и впадины» шероховатости, что очень полезно для повышения механической адгезии между пленочным покрытием и стальной поверхностью. Расход абразива определяется сроком службы абразива, который является сложным понятием для определения. Обычно он основан на фрагментации абразива. В машиностроении «время использования» используется для обозначения срока службы, который определяет относительную стоимость.
3.3 GB/T13288 «Оценка уровня шероховатости поверхности стали перед покраской»: Данный стандарт применяется к стальным поверхностям, уровень удаления ржавчины которых после абразивной обработки металлическими или неметаллическими материалами выше Sa2.5 в GB 8923 «Уровень ржавчины и уровень удаления ржавчины на стальной поверхности перед покраской». Шероховатость поверхности, образовавшаяся после абразивной обработки перед покраской, подразделяется на три уровня.
Влияние параметров шероховатости на покрывающий слой зависит от следующих факторов:
①Увеличивает площадь поверхности, улучшает адгезию покрытия и повышает степень активации поверхности;
②Влияет на количество покрытия;
③Влияет на защитный эффект покрывающего слоя и на обнажение вершины.
Размер шероховатости зависит от следующих факторов:
①Тип и характеристики абразива;
② Скорость и угол распыления абразива;
③ Скорость потока и время воздействия распыляемого абразива;
④ Тип, твердость и структура поверхности самой заготовки.
3.4 Стандарты испытаний на растворимые хлориды: Стандарт ISO 8502-2 «Лабораторное определение хлоридов на чистых поверхностях» устанавливает метод испытания на растворимые хлориды на стальных поверхностях. Этот метод заключается в том, чтобы сначала очистить определенный участок стальной поверхности, а затем с помощью метода титрования нитратом ртути с использованием дифенилкарбазона-бромфенолового синего в качестве индикатора проанализировать и определить количество хлоридов, скопившихся в очищенной стали. Кроме того, к соответствующим стандартам относятся ISO 8502-5 «Обнаружение хлоридов на поверхности окрашиваемой стали – метод определения хлорид-ионов в пробирке», ISO 8502-6 «Метод отбора проб растворимых примесей на окрашиваемых поверхностях» и ISO 8502-7 «Анализ растворимых примесей на окрашиваемых поверхностях – метод анализа хлорид-ионного поля».
4. Предварительная обработка внутренней поверхности стальных труб
Для обеспечения качества и срока службы внутреннего покрытия поверхность покрытия должна быть тщательно предварительно обработана перед нанесением. По сравнению с антикоррозионным покрытием, внутреннее покрытие, снижающее сопротивление трению, тоньше, поэтому шероховатость поверхности должна относиться к мелкозернистой (F) степени. В соответствии с требованиями стандарта Q/SY xQ11, степень удаления ржавчины составляет Sa2.5, а шероховатость должна быть 30-50 мкм.
Среди нескольких методов обработки поверхности наиболее подходящим является дробеструйная обработка (струйная обработка) внутренней стенки трубопровода. Конкретный выбор должен основываться на диаметре трубы и условиях эксплуатации оборудования. Дробеструйная обработка может использоваться для труб большого диаметра, а пескоструйная обработка — для труб малого диаметра (например, менее 762 мм). Нидерландский институт исследований металлов провел специальное исследование по удалению ржавчины методом дробеструйной обработки и считает, что удаление ржавчины методом дробеструйной обработки можно рассматривать как своего рода абразивный эффект, который, как ожидается, достигается путем эрозии. Ниже предлагаются следующие пункты для технологии удаления ржавчины методом дробеструйной обработки.
(1) Скорость распыляемых частиц имеет решающее значение для кинетической энергии частиц и в значительной степени зависит от отскока частиц. Скорость частиц является функцией расстояния распыления. (2) Угол струи определяет степень столкновения частиц во время распыления, которая максимальна при угле струи 45°. (3) Размер частиц чрезвычайно важен для равномерности удаления ржавчины. Для достижения желаемого результата необходимо оптимальное значение размера частиц. Размер частиц в значительной степени зависит от свойств поверхностного слоя (окалина, ржавчина или литейная корка) и состояния поверхности под ним.
4.1 Дробеструйная обработка: Дробеструйная обработка — это процесс, при котором центробежная сила, создаваемая высокоскоростным вращением лопастей дробеструйной машины, распыляет абразивные материалы (стальную дробь, отрезки стальной проволоки, угловатый стальной песок и т. д.) с очень высокой линейной скоростью на внутреннюю поверхность стенки обрабатываемой трубы, создавая эффект ударного шлифования, удаляя окалину и ржавчину, обнажая поверхность и придавая ей первоначальный металлический цвет, а также обеспечивая шероховатость, обеспечивающую надежное сцепление краски. Дробеструйная обработка позволяет не только удалить окалину и ржавчину с поверхности стальной трубы, но и укрепить ее, устранить остаточные напряжения, повысить усталостную прочность и коррозионную стойкость под напряжением. Дробеструйная обработка обладает высокой эффективностью использования абразива, высокой скоростью удаления ржавчины и низкой стоимостью, что делает ее подходящей для крупномасштабных операций. Поэтому дробеструйная обработка является предпочтительным методом обработки внутренней поверхности стальных труб. Требования к процессу дробеструйной обработки включают: предварительный нагрев стальных труб, удаление ржавчины в процессе дробеструйной обработки и очистку поверхности.
(1) Предварительный нагрев стальных труб: Предварительный нагрев — это нагрев внутренней поверхности трубы для удаления влаги и части масла с поверхности. Методы предварительного нагрева включают индукционный нагрев средней частоты, нагрев пламенем и нагрев горячей водой под давлением. При выборе метода следует учитывать его соответствие местным условиям, экономичность и целесообразность, а также совместимость с монтажной линией.
① Нагрев средней частоты имеет простую конструкцию. Индукционная катушка установлена на ролике, что не занимает места и потребляет меньше энергии. Однако нагрев средней частоты не очень эффективен для удаления масла и загрязнений с поверхности.
② Пламенный нагрев заключается в сжигании чистого сжиженного газа и непосредственном нагреве внутренней поверхности стальной трубы пламенем, что позволяет выжечь влагу с поверхности. Предпосылкой этого метода является наличие достаточного запаса сжиженного газа.
③ Нагрев методом распыления горячей воды эффективен для удаления масла и загрязнений, но оборудование сложное и требует источника пара, насоса для горячей воды и вентиляционного помещения для испарения горячей воды, что занимает большую площадь.
(2) Дробеструйная обработка и удаление ржавчины: На производственной линии процесс дробеструйной обработки осуществляется в дробеструйной камере, которая состоит из дробеструйной головки, устройства циркуляции абразива, устройства очистки абразива и устройства вентиляции и пылеудаления. Когда стальная труба попадает в дробеструйную камеру, лопасти дробеструйной головки вращаются с высокой скоростью, приводимые в движение двигателем, создавая сильную центробежную силу. Под действием центробежной силы абразив ускоряется вдоль длины лопастей до тех пор, пока не будет выброшен. Выброшенный абразив образует веерообразный поток и ударяет по внутренней поверхности стальной трубы, удаляя окалину и ржавчину. После выброса абразива система циркуляции абразива рециркулирует и просеивает использованный абразив, передавая его на загрузочный конец для повторного использования.
(3) Очистка поверхности: Стальные трубы, подвергнутые дробеструйной обработке, содержат абразивную пыль, остатки ржавчины и другие загрязнения, которые необходимо очистить. В некоторых устаревших устройствах стальные трубы наклонялись для удаления остатков. Это требует больших затрат энергии и времени, поэтому этот метод редко используется в современных устройствах. Новый метод очистки — продувка сжатым воздухом или пылесосом. В связи с повышением осведомленности о безопасности и охране труда, в производственной линии дробеструйной обработки следует устанавливать вентиляционные и пылеудаляющие устройства для поглощения пыли, образующейся в процессе дробеструйной обработки, а также для отделения и сбора абразивных частиц.
(4) Абразивы: В качестве абразивов для дробеструйной обработки используются в основном железная дробь, стальная дробь, сегменты стальной проволоки и угловатый стальной песок. С точки зрения экономии и практичности, стальная дробь предпочтительнее, а с точки зрения эффективности дробеструйной обработки – сегменты стальной проволоки. Идеальным абразивом для дробеструйной обработки должна быть смесь стальной дроби и сегментов стальной проволоки или стальной дроби и стального песка в соотношении от 1:1 до 2:1.
4.2 Пескоструйная обработка (дробеструйная обработка): Пескоструйная обработка (дробеструйная обработка) использует сжатый воздух в качестве источника энергии для распыления абразивных материалов (песка или дроби) с определенной скоростью на обрабатываемую поверхность стали. Под воздействием ударов и абразивных частиц удаляются оксидная окалина, продукты коррозии и другие загрязнения с поверхности металла. Устройство для пескоструйной обработки (дробеструйной обработки) обычно включает в себя: систему подачи сжатого воздуха (обработки, хранения); форсунку, шланг, систему циркуляции абразива; систему электронного управления освещением; систему пылеудаления и систему подачи воздуха и песка. На эффективность удаления ржавчины при пескоструйной обработке (дробеструйной обработке) влияют многие факторы, такие как давление воздуха, тип и характеристики абразивных материалов, угол и скорость распыления абразива, расстояние от форсунки до поверхности стали и т. д. Абразивные материалы следует выбирать в соответствии с требованиями к обработке поверхности и исходным состоянием поверхности стали. Обычно используются стальная дробь, стальная проволочная сетка, угловатый стальной песок, кварцевый песок или их смеси. Требования к уровню удаления ржавчины и шероховатости поверхности при пескоструйной обработке (дробеструйной обработке) соответствуют содержанию контроля качества и вышеупомянутым стандартам. По результатам, эффект пескоструйной обработки (дробеструйной обработки) и дробеструйной обработки одинаков. Основными факторами при выборе метода являются экономичность и условия. Например, если диаметр трубы меньше 762 мм, расстояние между дробеструйной головкой и обрабатываемой поверхностью недостаточно, то дробеструйная обработка невозможна, и необходимо использовать пескоструйную обработку (дробеструйную обработку). Пескоструйная обработка (дробеструйная обработка) — это зрелая технология, и оборудование для нее также коммерциализировано. При выборе метода предварительной обработки внутренней поверхности трубопровода его можно использовать с небольшими модификациями.
4.3 Операция очистки: Поверхность, обработанная пескоструйной обработкой, должна быть очищена щеткой, сжатым воздухом или пылесосом. Для удаления ржавчины и абразивных мелких частиц, отслаивающихся от поверхности из углублений «вершин и впадин» рельефа. Для стальных труб с широким горлом обычно применяется метод продувки. Существует два метода: один из них заключается в использовании мощного пылесоса для удаления основной пыли и стальной дроби в процессе удаления ржавчины во время пескоструйной обработки. Перед тем, как оставшаяся мелкая пыль будет распылена внутрь, включите подачу воздуха в распылитель, и распылитель начнет продувать внутреннюю поверхность стальной трубы. Распылитель продувает воздух от одного конца стальной трубы к другому, а пыль всасывается пылесосом с другого конца. Другой метод заключается в использовании устройства для разбрызгивания дроби, чтобы поднять стальную трубу под определенным углом, так чтобы дробь соскользнула вниз в устройство для сбора дроби, а затем промыть внутреннюю стенку стальной трубы и удалить мельчайшую пыль с помощью пылесоса. Если поверхность обработана влажным способом, ее необходимо промыть чистой водой с достаточным количеством ингибитора коррозии или сначала промыть чистой водой, а затем пассивировать. При необходимости для дополнительной обработки следует использовать щетку для удаления всех остатков.
5. Контроль качества: Существует два основных аспекта контроля качества обработки внутренней поверхности стальных труб, а именно чистота и шероховатость.
5.1 Чистота: В соответствии с требованиями стандартов ISO 8501-1 и GB 8923, внутренняя поверхность стальной трубы с покрытием, снижающим сопротивление потоку, после обработки должна соответствовать уровню Sa2.5. Этот уровень определяется следующим образом: стальная поверхность должна быть свободна от видимых загрязнений, грязи, окалины, ржавчины, краски и других примесей, а любые остаточные следы должны представлять собой лишь незначительные пятна или полосы. Это требование к чистоте может быть проверено визуально. Кроме того, стандарт ISO 8502 также предусматривает метод определения чистоты поверхности.
Стандарт ISO8502-1 описывает метод обнаружения растворимых солей железа, остающихся на поверхности обработанной стали. Основной метод заключается в очистке поверхности стали водой, растворении растворимой соли железа в воде, а затем измерении количества собранного чистящего раствора колориметрическим методом с использованием 2,2-бипиридина в качестве индикатора. В качестве эталонного показателя считается, что если содержание ионов железа на поверхности стали составляет менее 15 мг/м2, то можно считать, что существенного воздействия на покрытие не будет.
Стандарт ISO 8502-2 предоставляет лабораторный метод определения содержания водорастворимых оксидов на поверхности стальных труб. Этот метод может применяться для поверхности стальных труб до и после обработки поверхности. Метод предусматривает, что определенный участок поверхности стали сначала очищается известным объемом воды, промывочная вода собирается, а затем содержание хлоридов в собранном промывочном растворе анализируется и определяется методом титрования нитратом ртути с использованием дифенилкарбазона-бромфенолового синего в качестве индикатора. В процессе титрования ионы ртути реагируют со свободными ионами кислорода, образуя HgCl2. После расходования ионов хлорида избыток ионов ртути приобретает фиолетовый цвет в смешанном индикаторе, что указывает на завершение процесса титрования. В отношении этого теста Q/SY XQ11 относится к индикатору 20 мг/м2 соответствующих зарубежных стандартов. Однако этот индикатор указывает на необходимость промывки поверхности стальной трубы перед ее обработкой. В соответствии с требованиями стандартов ISO, после очистки следует провести повторное тестирование. В таблице 5-5 приведены требуемые показатели содержания солей на поверхности стальных труб согласно зарубежным стандартам.
Стандарт ISO 8502-3 — это стандарт для оценки степени загрязнения поверхности стали, подлежащей покраске, пылью. Стандарт делит степень загрязнения поверхности стали пылью на пять уровней, определяемых стандартными графиками; метод обнаружения заключается в нанесении на проверяемую поверхность стали самоклеящейся лентой, а затем сравнении запыленной ленты со стандартным графиком для определения уровня загрязнения поверхности стали пылью. Стандарт ISO 8502-4 — это метод оценки вероятности образования конденсата на поверхности стали перед покраской. Этот метод измеряет точку росы в соответствующих условиях окружающей среды путем измерения температуры и относительной влажности окружающего воздуха, затем измеряет температуру поверхности стали и оценивает вероятность образования конденсата на поверхности по разнице между точкой росы и точкой росы. Для покрытий на основе растворителей температура поверхности стальной трубы, подлежащей покраске, должна быть более чем на 3 °C выше температуры точки росы окружающей среды.
Кроме того, Международная организация по стандартизации ISO/TC35/SCl2 разработала и другие соответствующие стандарты методов испытаний чистоты поверхности, помимо упомянутых выше ISO 8502-5, ISO 8502-6 и ISO 8502-7, а именно: ISO 8502-8 Анализ растворимых примесей на окрашиваемой поверхности – метод анализа сульфатов на месте; ISO 8502-9 Анализ растворимых примесей на окрашиваемой поверхности – метод анализа солей железа на месте; ISO 8502-10 Анализ растворимых примесей на окрашиваемой поверхности – метод анализа жиров на месте; ISO 8502-11 Анализ растворимых примесей на окрашиваемой поверхности – метод анализа влажности на месте.
Шероховатость: Стандарт GB 13288, составленный на основе стандарта ISO, содержит соответствующие положения по оценке шероховатости после обработки поверхности. Этапы следующие: удаление пыли и мусора с поверхности, выбор соответствующего образца для сравнения шероховатости («образец G» и «образец S») в зависимости от абразивности и размещение его вблизи определенной точки измерения на поверхности тестируемой стали для визуального сравнения. Оценка шероховатости определяется образцом, наиболее близким по внешнему виду к поверхности стали. Если для оценки используется увеличительное стекло, необходимо одновременно наблюдать за внешним видом образца и поверхности тестируемой стали в увеличительном стекле. Если визуальная оценка затруднена, можно использовать ноготь большого пальца или указательный и большой палец, удерживая деревянный стилус и перемещая его по различным участкам тестируемой поверхности; результатом оценки будет выбран образец для сравнения и оценка шероховатости, определяемая по наиболее близкому к образцу прикосновению. Эталонный образец для сравнения шероховатости поверхности представляет собой плоскую пластину, разделенную на четыре части, каждая из которых имеет заданную эталонную шероховатость поверхности. Эталонное значение шероховатости образца для сравнения должно соответствовать положениям таблицы 5-6, а его визуальная чистота поверхности не должна быть ниже Sa2,5. Образец, отражающий характеристики шероховатости поверхности, полученные при пескоструйной обработке угловатым пескоструйным абразивом (GRIT), называется образцом «G»; образец, отражающий характеристики шероховатости поверхности, полученные при пескоструйной обработке дробью (SHOT), называется образцом «S». Существует множество методов измерения шероховатости поверхности. Метод сравнения шероховатости также широко используется в производстве. Наиболее распространенным инструментом является компаратор шероховатости Кина-Татора. Он состоит из стандартного шаблона с пятью сходящимися секторами. Пять секторов расположены в форме пятиконечной звезды, и в центре этой звезды имеется отверстие. Каждый сектор представляет собой стандартный шаблон шероховатости. При использовании шаблона его помещают на тестируемую поверхность, а с помощью специальной лупы, расположенной над центральным отверстием, сравнивают тестируемую поверхность со стандартным сектором для определения значения шероховатости поверхности. Этот метод прост и удобен в использовании, не требует сложных инструментов, а результаты испытаний надежны. Метод с использованием липкой бумаги — еще один распространенный метод испытаний. Он использует специальную липкую ленту. При использовании снимите бумажную подложку, приложите латексную сторону ленты к стальной поверхности и потрите обратную сторону ленты гладким или другим тупым инструментом круговыми движениями до тех пор, пока поверхность не станет однородного серого цвета. Снимите ленту и с помощью пружинного микрометра измерьте толщину липкой ленты. Чтобы получить высоту шероховатости на пленке, вычтите 50,8 мкм из показания микрометра, чтобы компенсировать толщину амортизирующего слоя пленки. Прибор следует калибровать во время измерения. Этот метод описан в ASTM D 4417, метод C. Этот метод прост и удобен в использовании, а след от трения может быть навсегда сохранен в качестве архива в процессе производства.
Дата публикации: 17 декабря 2024 г.