4. Подготовка поверхности

Опубликовано user01 - вт, 01/10/2017 - 15:22

 

Определение метода подготовки и класса чистоты подготовки поверхности

Методы подготовки поверхности описаны в частях 1–3 стандарта ISO 8504 и в части 4 стандарта ISO 12944.
Определение основывается, помимо прочего, на следующих параметрах:
- соответствующие рабочие условия;
- статус и состояние поверхности;
- требования к классу качества поверхности, подлежащей подготовке;
- подготовка поверхности всей зоны поверхности или только ее части;
- экономические соображения;
- специальные требования или ограничения.

Степень подготовки и класс качества поверхности, подлежащей подготовке, определяется на основании системы окраски, которую необходимо применить. Система окраски устанавливается на основании требований защиты с учетом подготовки поверхности и условий подготовки поверхности.

Класс качества для обработки металла и подготовки поверхности указывается в спецификации системы окраски. Способы механической подготовки поверхности и соответствующие классы качества для стальных поверхностей, очищенных абразивно-струйным способом и предварительно покрытых слоем грунтовки, описываются в ISO 8501-3.

Если определяется только качество подготовки поверхности для обработки металла, можно применять лишь первую часть таблицы: МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ.

Очистка от загрязнений и обезжиривание

Загрязнения, препятствующие удалению ржавчины и покрасочным работам, удаляются с помощью методов обезжиривания и удаления загрязнений (ISO 12944-4). Метод обезжиривания и удаления загрязнений определяется на основании типа загрязнений поверхности и условий работы.

Твердые загрязнения, такие как наледь и шпаклевка или остатки лакокрасочных материалов, удаляются ударным методом, шабрением или очисткой щеткой.

Соли и другие водорастворимые загрязнения удаляются промывкой и очисткой щеткой или пароструйной обработкой под высоким давлением либо промывкой щелочным раствором.

Масла и жиры удаляются с помощью промывки щелочными растворами, эмульсиями или растворителями. После промывки щелочными растворами или эмульсией, поверхности необходимо промыть начисто.

Удаление ржавчины

Удаление ржавчины используется для снятия ржавчины и прокатной окалины с металлической поверхности. Методы удаления ржавчины подразделяются на механические, термические и химические методы очистки. Механические методы очистки включают в себя обработку щеткой и абразивно-струйную очистку, как 
описано в ISO 8504.

♦ Обработка щеткой (St) выполняется с помощью ручного инструмента, проволочной щетки или шлифовальных инструментов (ISO 8504-3).

♦ При абразивно-струйной очистке (Sa), абразивный гранулированный материал подается на поверхность, с помощью воздуха под давлением или воды, либо центробежным методом (ISO 8504-2).

♦ При гидроструйной очистке (Wa) вода под сверхвысоким давлением, более 70 Мпа, разбрызгивается на поверхность. Гидроструйная очистка основана на ударной энергии воды, направленной на поверхность. При гидроструйной обработке не используется абразивный материал (ISO 8501-4 и SSPC VIC-4).18 19

♦ Термический метод – газопламенная очистка – предполагает использование ацетилен-кислородного пламени для удаления предыдущих лакокрасочных слоев, прокатной окалины и ржавчины со стальной поверхности. После этого поверхность очищается с помощью проволочной щетки (ISO 9501-1).

♦ При химическом удалении ржавчины, т.е. травлении кислотой, прокатная окалина и ржавчина растворяются в подходящей кислотной ванне или в ванне со смесью кислот.

Определение и оценка чистоты и параметров профиля стальной поверхности

Состояние стальной поверхности непосредственно перед очисткой может быть указано как степень ржавления. Состояние стальной поверхности сразу после очистки указывается как степень подготовки или степень качества подготовки.

Степени ржавления исходной металлической поверхности

Поверхность горячекатаной стали имеет слой прокатной окалины, образованной во время прокатки. Количество ржавчины на стальной поверхности изменяется в зависимости от того, как долго и в какой среде находилась незащищенная сталь.

Степень ржавления стальной поверхности без покрытия влияет на определение метода удаления ржавчины, на стоимость очистки и срок службы покрытия. ISO 8501-1 устанавливает четыре степени ржавления для горячекатаной стали. Степени ржавления, обозначенные и маркированные как A, B, C или D, определяются в словесной форме с приложением иллюстративных фотографий образцов. На фотографиях маркировка «А» показывает поверхность стали, в значительной степени покрытую плотно сцепленным слоем прокатной окалины, ржавчина присутствует в минимальном количестве или отсутствует вообще. «В» показывает поверхность стали, на которой образование ржавчины находится на начальной стадии и с которой прокатная окалина начинает отслаиваться. «С» показывает поверхность стали, с 
которой прокатная окалина удалена в результате ржавления или может быть счищена шабером и на которой при визуальной проверке можно обнаружить небольшую питтинговую (точечную) коррозию. «D» показывает поверхность стали, с которой прокатная окалина исчезла вследствие ржавления и на которой методом визуальной проверки можно обнаружить общую питтинговую коррозию.

Степени очистки

Стандарт ISO 8501-1 определяет степени подготовки поверхности в словесной форме, с приложением фотографий, иллюстрирующих видимую текстуру поверхности.

Подготовка поверхности с помощью ручного или механического инструмента – ручная очистка путем шабрения или с помощью проволочной щетки либо очистка щеткой или сошлифовывание с помощью механического инструмента – обозначается маркировкой ”St”. Номер, следующий за маркировкой, указывает степень чистоты поверхности от прокатной окалины, ржавчины и предыдущих покрытий. Наиболее распространенные степени подготовки с помощью проволочной щетки - St 2 и St 3. Например:


St 2 = тщательная очистка вручную или с помощью механического инструмента.

При визуальной проверке на поверхности не обнаруживается ни содержания пыли, жира или смазки, ни слабо сцепленной прокатной окалины, ржавчины, лакокрасочного материала или посторонних частиц. См. фотографии BSt 2, CSt 2 и DSt 2 в стандарте.

Подготовка поверхности, выполненная с помощью абразивно-струйной очистки, обозначается маркировкой «Sa». Степени подготовки поверхности для абразивно-струйной очистки - Sa 1, Sa 2, Sa 2½ и Sa3.

Например:

 Sa 2½ = очень тщательная абразивно-струйная очистка. При визуальной проверке на поверхности не обнаруживается пыли, жира, масла, прокатной окалины, ржавчины, лакокрасочного материала или посторонних частиц. Оставшиеся на поверхности загрязнения должны быть плотно сцеплены 
с поверхностью. См. фотографии ASa 2½, BSa 2½, CSa 2½ и DSa 2½ в стандарте ISO 8501-1.

♦ Термин «посторонние частицы» относится, например, к водорастворимым солям или остаткам сварочного флюса. Эти загрязнения не могут быть полностью удалены с помощью сухого абразивно-струйного способа очистки. Стандарт ISO 8502 описывает методы обнаружения водорастворимых солей железа и хлоридов, пыли и конденсата.

Гидроструйная очистка - это способ очистки поверхности, при котором используется только вода под высоким давлением. Гидроструйная очистка основана на ударной энергии воды, направленной на поверхность.

Преимущества гидроструйной очистки включают в себя:
- отсутствие абразивных частиц или соответствующей пыли;
- удаление растворимых солей;
- удаление жира и масла;
- отсутствие частиц или пыли на поверхности после обработки;
- возможность одновременного выполнения других операций в непосредственной близости.
Недостатки этого метода заключаются в следующем:
- тяжело удаляет прокатную окалину;
- не формирует профиль поверхности.


Широко применяются следующие методы гидроструйной очистки:
- гидроструйная очистка под высоким давлением (34-70 МПа);
- гидроструйная очистка под сверхвысоким давлением (более 70 МПа);

При определении степени ржавления необходимо зарегистрировать обнаруженную наименее приемлемую степень ржавления. При определении степени подготовки поверхности по результатам визуальной проверки следует зарегистрировать наиболее близкую степень, соответствующую оцениваемой поверхности стали.

В случаях, когда производится локальная окраска и подготовка только части поверхности, в маркировке степени подготовки поверхности может присутствовать буква «P», чтобы указать, что подготовка поверхности только частичная, например, PSa 2½, поверхность очищена частично по степени подготовки поверхности Sa 2½, ISO 8501-2.

Определение профиля стальной поверхности, очищенной абразивно-струйным методом

Профиль поверхности относится к микрошероховатости поверхности, которая обычно указана в виде разности самой высокой точки профиля и самой низкой точке профиля (ISO 8503-1).

Независимо от процедур и типа используемого абразива, поверхность после абразивно-струйной очистки состоит из неровностей с пиками и впадинами, дать характеристику которым сложно. Поэтому эксперты сделали вывод, что, вследствие случайной природы этого, ни один метод не способен дать точную величину 
для профиля. Они рекомендовали идентифицировать шероховатость либо как «рябь» (где использовался абразив в виде круглой дроби), либо как «остроугольный профиль» (где использовалась колотая дробь или минеральный абразив). Классификация шероховатости поверхности дана в стандарте ISO 8503-1.

Классификация шероховатости поверхности дана в стандарте ISO 8503-1.
- Тонкая Шероховатость между сегментами 1 и 2, но меньше, чем 2
- Средняя Шероховатость между сегментами 2 и 3, но меньше, чем 3
- Грубая Шероховатость между сегментами 3 и 4, но меньше, чем 4

Стандарт ISO 8503-2 определяет требования к компараторам (эталонам для сравнения) ISO для профилей поверхности, используемым для визуальной и оценки на ощупь стальных поверхностей, подвергнутых абразивно-струйной обработке (рис. 4.1), где в качестве абразива использовались круглая дробь (S) или минеральный абразив (G).

С изучаемой поверхности удаляются все свободные частицы пыли и остатки абразива. Соответствующий эталон для сравнения поверхностей (компаратор), G или S, выбирается и помещается напротив изучаемой поверхности. Тестовая поверхность сравнивается по очереди с каждым сектором компаратора. Находятся два сектора компаратора, ближайших к профилю тестовой поверхности, и на их основании определяется группа по шероховатости: «тонкая», «средняя» или «грубая».

Процедуры определения профилей поверхности с использованием фокусирующего микроскопа и щупа (профилометра) устанавливаются в стандартах ISO 8503-3 и ISO 8503-4.

Применяются также другие процедуры для оценки профиля поверхности, например, использующие микрометр и специальную ленту для измерения профиля методом отпечатка.

Гидроструйная очистка не формирует профиль поверхности.

Рис. 4.1 Эталонный компаратор ISO для сравнения профилей поверхности для тестов по ISO 8503-1 и ISO 8503-2 nce comparators for tests  under ISO 8503-1 and ISO 8503-2.
Рис. 4.1 Эталонный компаратор ISO для сравнения профилей поверхности для тестов по ISO 8503-1 и ISO 8503-2 nce comparators for tests under ISO 8503-1 and ISO 8503-2.

 

Таблица 4.1 Номинальные значения и диапазон отклонений для профилей поверхности различных секторов эталонного образца ISO для  сравнения профилей поверхности
Таблица 4.1 Номинальные значения и диапазон отклонений для профилей поверхности различных секторов эталонного образца ISO для сравнения профилей поверхности

Применение межоперационной грунтовки

С точки зрения срока службы подготовку поверхности и окрасочные работы предпочтительно выполнять после завершения окончательной сборки конструкции. Во многих случаях это невозможно, а стоимость подготовки поверхности может оказаться очень высока.

Поэтому часто прокатная окалина и ржавчина удаляются со стальных плит, балок и прочих заготовок прежде, чем приступить к дальнейшим работам в цеху. В таких случаях ржавчина удаляется с помощью автоматического центробежного дробеметного оборудования, а такая очистка не дорогая.

Стальная поверхность защищается непосредственно после очистки с помощью специального лакокрасочного материала, называемого предварительная грунтовка (prefabrication primer). Прежде предварительная грунтовка шла под названием цеховой грунтовки (шоппраймер), которое сейчас относится к первому грунтовочному слою системы покрытия. Цель обработки предварительной грунтовкой - временно защитить очищенную стальную поверхность на период транспортировки и различных стадий производства до того, как может быть нанесено окончательное антикоррозионное защитное красочное покрытие.

Предварительная грунтовка должна иметь следующие свойства (ISO 12944-5, Приложение B):
- грунтовка должна подходить для применения автоматического оборудования для нанесения покрытия;
- грунтовка должна создавать равномерное покрытие с высокой кроющей способностью;
- грунтовка должна позволять нанесение последующих слоев;
- время высыхания грунтовки не должно быть слишком большим, чтобы с покрытыми деталями через ко-
роткое время после нанесения можно было производить манипуляции;
- грунтовка должна защищать стальную поверхность на протяжении указанного срока;
- грунтовочная пленка не должна значительно препятствовать выполнению операций сварки или газовой резки;
- насыщение газами и парами, появляющимися во время сварки и резки, не должно превышать допустимые 
пределы воздействия на рабочей площадке.

При выборе предварительной грунтовки должна всегда учитываться последующая система окраски, нагрузки в период временной защиты и нагрузки, возникающие в конструкции после окончательного покрытия.

 
Наиболее распространенные типы готовых грунтовок и соответствующие маркировки:

  • EN ISO 10238
  • эпоксидные EPF;
  • поливинилбутиральные PVBF;
  • акриловые AYF;
  • Цинк-этилсиликатные ESIZ;
  • Цинконаполненные эпоксидныее EPZ.
  • Предварительные грунтовки, содержащие цинк (ESIZ и EPZ), особенно подходят для применения в случаях, когда до последующего нанесения покрытия сталь остается вне помещений на долгое время, конструкция подвергается тяжелым погодным воздействиям, и в случаях, когда последующее покрытие планируется материалом, содержащим цинковую пыль (см. таблицу 4.2). EN ISO 10238 предоставляет информацию по измерению толщины сухой пленки предварительных грунтовок.

Предварительная грунтовка должна образовывать равномерную по толщине пленку. Наилучший результат достигается при использовании автоматического распыления.

В каждом случае подходящая предварительная грунтовка указывается в спецификации лакокрасочного продукта и в описании систем окраски. В таблицах 4.2 и 4.3 представлено сравнение различных типов предварительных грунтовок.

Подготовка оцинкованных поверхностей

Цинк часто используется для защиты от коррозии стальных поверхностей. Свойства цинка отличаются от свойств стали во многих отношениях. Эти различия необходимо принимать во внимание при подготовке поверхностей и при выборе системы окраски конструкции.

Прежде чем механическим путем придавать шероховатость оцинкованной поверхности, что рекомендуется во многих случаях, сначала необходимо удалить с поверхности все загрязнения и водорастворимые соли, затрудняющие подготовку поверхности и окрасочные работы, Методы удаления загрязнений и жиров при-
ведены в ISO 12944-4.22 23

Подготовка горячецинкованных поверхностей заключается в следующем:

- поверхность должна быть подвергнута абразивно-струйной очистке, чтобы вся поверхность стала тусклой. Подходящими средствами очистки являются оксид алюминия, природный песок и кварц. Для оцинкованных поверхностей, предназначенных для погружения, окраска не рекомендуется;
- новые оцинкованные стальные конструкции подвергаются легкой абразивно-струйной очистке. Для подготовки поверхностей, ставших тусклыми вследствие окисления, достаточно промывки щелочными эмульсиями и промывки пресной водой.

Поверхности, покрытые грунтовкой с большим содержанием цинковой пыли, подготавливаются к последующему нанесению покрытия в соответствии со спецификацией лакокрасочного материала.

Обработка посредством химических превращений и травильной грунтовкой

Наиболее часто используемыми видами обработки посредством химических превращений на очищенных металлических поверхностях являются: фосфатирование, хроматирование, бесхромовая подготовка, анодирование алюминия, травление и окраска протравной грунтовкой.

Эти методы обработки улучшают адгезию лакокрасочного материала с металлической поверхностью и снижают скорость коррозии под покрытием.

♦ Железо- и цинк-фосфатные покрытия подходят для стальных, цинковых и алюминиевых поверхностей. Фосфатирование используется в основном для листовых продуктов, особенно в качестве метода подготовки для сушки в печи. Процесс фосфатирования создает плотно сцепленный, тонкий и мелкозернистый 
слой фосфатов на металлической поверхности. Металлические объекты обрабатываются после очистки с помощью фосфатного раствора, используя метод окунания, распыления или нанесения щеткой.

♦ Хроматирование – это метод подготовки поверхности, применяемый для сплавов и оцинкованных поверхностей. Металлические объекты обрабатываются после очистки с помощью хроматирующего раствора в соответствии с инструкциями поставщика химикатов. Существуют методы подготовки, не использующие 
хром, которые подходят для холоднокатаной стали и цинковых и алюминиевых поверхностей.

♦ Анодирование алюминия – это электролитическая подготовка. Объект погружается в анодирующую ванну, где на его поверхности под действием электрического тока формируется защитный слой окислов. Слой окислов отличается большой долговечностью и дает отличную защиту от коррозии. Анодирование алюминия обычно используется как подготовка в порошковых покрытиях.

♦ Травление подходит для стальных, цинковых, алюминиевых, свинцовых и медных поверхностей, а также для нержавеющих сталей. Травление может быть проведено методом электролиза, нанесения состава щеткой, погружения или распыления.

♦ Травильные грунтовки – это обычно двухкомпонентные поливинилбутиральные или эпоксидные краски, содержащие фосфорную кислоту или специальные агенты-отвердители и пигменты. Благодаря обработке, образуется тонкая пленка на металлической поверхности, улучшающая сцепление краски.

Таблица 4.2 Совместимость предварительных грунтовок с системами окраски (стандарт ISO 12944-5
Таблица 4.2 Совместимость предварительных грунтовок с системами окраски (стандарт ISO 12944-5
Таблица 4.3 Пригодность предварительных грунтовок, используемых с соответствующими системами окраски, для различных условий  воздействия окружающей среды (стандарт ISO 12944-5
Таблица 4.3 Пригодность предварительных грунтовок, используемых с соответствующими системами окраски, для различных условий воздействия окружающей среды (стандарт ISO 12944-5