Leitfaden zur umweltfreundlichen Walzzunderentfernung

„Umweltfreundlich“ wird in der Oberflächenvorbereitung oft recht beliebig verwendet. Dieser Leitfaden macht den Begriff messbar. Er vergleicht Methoden zur Walzzunderentfernung danach, was sie hinterlassen (Abfallströme, Emissionen und Exposition der Beschäftigten), und danach, ob sie dennoch eine Oberfläche liefern, auf die sich die Beschichtung verlassen kann. Eine Methode, die Abfall spart, aber Walzhaut unter der Beschichtung zurücklässt, ist nicht nachhaltig; der Stahl muss dann viel früher erneut vorbereitet werden.

Was eine Methode zur Walzzunderentfernung umweltfreundlicher macht

1. Sekundärabfall. Alles, was dem Prozess hinzugefügt wird (Strahlmittel, Säure, Wasser), wird durch das entfernte Material verunreinigt und muss gesammelt und entsorgt werden. Weniger zugeführtes Material bedeutet weniger Abfall.
2. Einstufung als gefährlich. Entferntes Material, das Blei, Chromate oder andere regulierte Stoffe enthält, kann den gesamten Abfallstrom zu gefährlichem Abfall machen. Je größer der Strom, desto größer das Problem.
3. Exposition der Beschäftigten. Alveolengängiger Staub und Quarz, Umgang mit Säure, Lärm und Rauch.
4. Energie und Logistik. Kompressoren, Pumpenaggregate, Einhausung, Transport von Medien zur Baustelle und von Abfall ab der Baustelle.
5. Lebensdauer der Beschichtung. Eine Oberfläche, die ihre Beschichtung länger hält, vermeidet wiederholte Vorbereitung, wiederholten Abfall und wiederholte Beschichtung. Das ist oft der größte Umweltfaktor überhaupt.

Methoden zur Walzzunderentfernung im Vergleich der Umweltauswirkungen

Strahlen mit Strahlmittel

Wirksam und schnell auf großen Flächen, doch jede verwendete Tonne Strahlmittel wird zu Abfall, vermischt mit dem entfernten Zunder und der Beschichtung – es sei denn, es handelt sich um ein recycelbares metallisches Strahlmittel in einem geschlossenen Rückgewinnungssystem. Eine Einhausung ist nötig, damit Staub und Abtrag nicht entweichen. Wo quarzhaltiges Strahlmittel verwendet oder quarzhaltige Untergründe gestrahlt werden, ist die Exposition geregelt: Der zulässige Expositionsgrenzwert der OSHA für alveolengängiges kristallines Siliziumdioxid beträgt 50 µg/m³ (8-Stunden-TWA), der verbindliche EU-Grenzwert nach Richtlinie (EU) 2017/2398 liegt bei 0,1 mg/m³. Siehe die Gefahren des Sandstrahlens und Strahlen mit Strahlmittel.

Beizen

Beim Beizen wird Walzhaut in einem Säurebad aufgelöst. In Stahlwerken und Betrieben mit Säurerückgewinnung ist das effizient, ein Verfahren für den Feldeinsatz ist es jedoch nicht. Die verbrauchte Säure ist ein regulierter Abfall: In den USA ist verbrauchte Beizlauge aus der Stahlveredelung als gefährlicher Abfall K062 gelistet. Gebeizter Stahl hat kein Rauheitsprofil, und bei hochfesten Stählen besteht das Risiko der Wasserstoffversprödung.

Wasserstrahlen

Kein Strahlmittel und kein Staub, und sehr wirksam beim Entfernen löslicher Salze. Doch das Wasser nimmt alles Entfernte auf und muss aufgefangen und aufbereitet werden, und die Ausrüstung ist ein großes Pumpenaggregat mit hohem Kraftstoff- oder Strombedarf. Wasserstrahlen nach WJ-1 lässt keine Walzhaut zurück, doch der Standard hält fest, dass es „nicht das primäre Rauheitsprofil erzeugt“; neuer Stahl mit Walzhaut benötigt daher normalerweise zusätzlich einen Profilierungsschritt. Siehe Wasserstrahlstandards.

Laserablation

Kein Medium und kein Wasser. Das entfernte Material wird zu Rauch und Partikeln, die abgesaugt werden müssen. KTA-Tator merkt an, dass Laserablation „intakte Walzhaut nicht produktiv entfernt“, was ihre Rolle hier einschränkt.

Flammstrahlen

Kein Medium, aber es verbrennt Brennstoff, ist eine Heißarbeit, kann dünnen Stahl verziehen und erzeugt kein Profil. Es wurde weitgehend durch mechanische Verfahren ersetzt.

Schlagende Maschinenwerkzeuge (Bristle Blasting)

Es werden weder Strahlmittel noch Säure oder Wasser hinzugefügt. Der Abfall besteht aus dem entfernten Zunder und der Beschichtung sowie verschlissenen Bändern. Ein einzelner Bediener trägt die Ausrüstung zur Arbeitsstelle, es gibt also keinen Strahlkessel, keine Strahlmittelanlieferung und keine Einhausung. Die Oberfläche erhält gleichzeitig ein Rauheitsprofil: 65–85 µm Rz (2,6–3,3 mil) auf Standard-API-5L-Stahl in dokumentierten Tests, bei einer Reinheit vergleichbar mit Sa 2½ / SSPC-SP 10. Die Ergebnisse variieren je nach Stahl, Rostgrad, Band und Technik.

Da das Verfahren selbst keine Gefahrstoffe einbringt, nennt der Leitfaden zur Oberflächenvorbereitung von MontiPower als Beispiel Stahlbrücken, die per Bristle Blasting bearbeitet werden, während der Personenzugverkehr weiterläuft. (Was Sie entfernen, ist eine separate Frage; siehe unten.) Bei einer kleinflächigen Reparatur verzeichnete Wales & West Utilities insgesamt 45 Personenminuten mit Bristle Blasting gegenüber 260 beim Sandstrahlen, wobei ein Großteil des Unterschieds auf Auf- und Abbau der Strahlarbeiten entfiel (Feldversuch).

Abfall und Exposition auf einen Blick

Strahlmittelfrei heißt nicht staubfrei

Mechanische Verfahren beseitigen das Strahlmittel, nicht das Material. Walzhaut, Rost und Beschichtung, die Sie entfernen, werden weiterhin zu Partikeln, und die Bedienungsanleitungen von MontiPower halten fest, dass „die bei der Arbeit abgeriebenen Teile gesundheitsschädlich sind“ und eine Staubmaske erfordern. So verringern Sie die Exposition:

• Bringen Sie, wo verfügbar, eine Absaugung an. Der Bristle Blaster® Pneumatic nimmt einen Staubabsaugaufsatz (ZU-021) mit einem 35,5-mm-Sauganschluss auf.
• Wählen Sie den Atemschutz anhand der Gefährdungsbeurteilung für Beschichtung, Untergrund und Standort. Altbeschichtungen mit Blei oder Chromaten erfordern spezielle Schutzmaßnahmen; siehe Chrom 6.
• Sammeln Sie entferntes Material und verschlissene Bänder und entsorgen Sie sie gemäß den örtlichen Abfallvorschriften. Ist die entfernte Beschichtung gefährlich, gilt das auch für den gesammelten Abtrag, doch die Menge ist nur ein Bruchteil eines Strahlabfallstroms.
• Halten Sie brennbare Materialien von der Arbeitsstelle fern: Bei der Bearbeitung von Stahl können Funken entstehen.

Checkliste für eine umweltgerechte Arbeitsanweisung zur Walzzunderentfernung

1. Geben Sie den geforderten Reinheitsgrad und das Profil laut Beschichtungsdatenblatt an (zum Beispiel SSPC-SP 11 mit einem Profil von mindestens 25 µm).
2. Wählen Sie die Methode, die diesen Grad mit dem geringsten zugeführten Material erreicht.
3. Ermitteln Sie vor Arbeitsbeginn gefährliche Bestandteile in vorhandenen Beschichtungen.
4. Planen Sie Absaugung, Sammlung und Entsorgung von entferntem Material und Verbrauchsmaterialien.
5. Legen Sie Atem-, Gehör- und Augenschutz anhand der Gefährdungsbeurteilung fest.
6. Prüfen Sie vor dem Beschichten Reinheit, Profil und, sofern gefordert, lösliche Salze, damit die Arbeit nur einmal erledigt werden muss.

Weiterführende Lektüre: Mechanisches Entzundern von Walzhaut verstehen, Walzhaut von kleinen Stahlflächen entfernen, Der vollständige Leitfaden zu Strahlalternativen für Stahl und der Ansatz von MontiPower zum Thema Nachhaltigkeit.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die umweltfreundlichste Methode, Walzhaut zu entfernen?

Für Beschichtungsarbeiten fügt ein schlagendes Maschinenwerkzeug wie Bristle Blasting weder Strahlmittel noch Säure oder Wasser hinzu, sodass sich der Abfall auf das entfernte Material und verschlissene Bänder beschränkt – und es erzeugt das Rauheitsprofil im selben Arbeitsgang.

Ist Beizen umweltfreundlich?

Beizen ist in einem Werk mit Säurerückgewinnung effizient, doch die verbrauchte Säure ist ein regulierter Abfall (K062 in den USA), das Verfahren ist im Feld nicht praktikabel und hinterlässt kein Rauheitsprofil.

Ist staubfreies Strahlen umweltfreundlich?

Nass- und Vakuumstrahlen verringern den luftgetragenen Staub, verwenden aber weiterhin Strahlmittel, das als mit Wasser vermischter Abfall anfällt oder zur Wiederverwendung zurückgewonnen wird. Siehe staubfreies Strahlen und Vakuumstrahlen.

Erzeugt Bristle Blasting Staub?

Ja. Es entsteht kein Strahlmittelstaub, aber entfernter Zunder, Rost und entfernte Beschichtung werden zu luftgetragenen Partikeln. Verwenden Sie, wo verfügbar, eine Absaugung und den Atemschutz, den Ihre Gefährdungsbeurteilung verlangt.