Dr. Prepper — Ausgabe 3
Definition mechanischer Oberflächenvorbereitungsstandards mit Elektrowerkzeugen
In dieser 3. Ausgabe von Dr. Prepper haben wir Roman Dankiw und Daniel Fosdike eingeladen, ihr Wissen und ihre Erfahrungen zu teilen.
Roman Dankiw ist leitender Inspektionsberater bei Asset Inspection Consultants Pty LTd, Adelaide, und Daniel Fosdike ist leitender Statiker bei ASC Shipbuilding, Adelaide, Australien.
Dieses „RED PAPER“ untersucht aktuelle mechanische Oberflächenvorbereitungsverfahren mit Elektrowerkzeugen und Standards, um die Anforderungen an Anwender zu definieren, die kostengünstigere und einfachere Inspektionsmethoden verwenden.
Das reguläre RED PAPER von MontiPower®. Voller wissenswerter – und notwendiger – Fakten über die optimale Oberflächenvorbereitung seit 1987.
Die Reinigung von Stahloberflächen mit Elektrowerkzeugen vor dem Auftragen von Beschichtungen ist unter bestimmten Umständen bei Schiffbauprojekten zulässig. Insbesondere dort, wo abrasives Strahlen Gefahren für installierte elektrische und mechanische Geräte vor Ort darstellt und wo der Zugang für abrasives Strahlen eingeschränkt ist oder für kleine Punktschäden.
Die Spezifikationsanforderung für mechanisch vorbereitete (mit Elektrowerkzeugen gereinigte) Oberflächen ist, dass die Oberfläche St3 gemäß AS 1627.2 erfüllt und ein konsistentes, winkliges Oberflächenprofil von 50-100 Mikrometern in kritischen Bereichen (Bilgen, eingetauchte Tanks) aufweist. Diese Anforderung soll sicherstellen, dass die vorbereiteten Bereiche nicht poliert sind, wie es die Empfehlung des Lackherstellers vorschreibt.
Der in AS1627.2 St3 spezifizierte Reinigungsstandard für Elektrowerkzeuge
, spezifiziert als solches kein Oberflächenprofil und verweist auf Reinheitsbeschreibungen mit bildlichen Standards als visuelle Hilfsmittel.
Die Messung des Oberflächenprofils mit Abformband (Testex)
über zahlreiche lokalisierte Reparaturstellen hinweg stellt einen kostspieligen und arbeitsintensiven Inspektionsprozess dar. Zahlreiche Punktreparaturen sind in Bilgen und eingetauchten Tankräumen aufgrund von Beschichtungsschäden während des Baus und der Konsolidierungsfugen erforderlich.
Abrasives Strahlen ist in diesen Bereichen aufgrund der installierten Maschinen und Geräte nicht praktikabel, und eine begrenzte Staub-/Abrasivabsaugung ist in beengten Räumen möglich.
Versuche an Platten unterschiedlicher Materialgüte und verschiedene Oberflächenvorbereitungsmethoden mit Elektrowerkzeugen wurden verwendet, um Abformbandmessungen mit visuellem Aussehen und Textur zu vergleichen. Eine Beschichtung von ca. 200-300 Mikrometern abriebfestem Aluminium-Epoxidharz wurde aufgetragen, das in Bilgen und Maschinenräumen verwendet wird. Diese Beschichtung wurde später mit Haftzugversuchen bewertet, um die Haftfestigkeit der Beschichtung auf unterschiedlich vorbereiteten Oberflächen zu ermitteln.
Testplatten (ca. 200 mm x 200 mm x 5 mm) wurden aus 3 verschiedenen Materialgüten hergestellt, die im Projekt verwendet wurden. Sie weisen unterschiedliche Härteeigenschaften auf, was normalerweise den erforderlichen Reinigungsgrad beeinflusst:
Der Ausgangszustand der Platten war Grad A-B gemäß AS 1627 Teil 4 und wurden mit rotierenden Maschinenwerkzeugen unter Verwendung von 3 verschiedenen Schleifscheiben vorbereitet, um ein ungefähres 50-Mikrometer-Oberflächenprofil mit Abformband zu erreichen:
SCHLEIFER SCHLEIFSCHEIBE
#36 KORN
FÄCHERSCHEIBE SCHLEIFER
#40 KORN
BRISTLE BLASTER® BAND
Alle 3 Platten unterschiedlicher Materialgüte wurden den 3 verschiedenen Schleifscheiben unterzogen, wobei ein Körnungskomparator platziert wurde, um eine Vorstellung vom taktilen Gefühl der Textur und nicht vom visuellen zu erhalten.
Nachdem die Oberflächen vorbereitet waren, wurden sie mit 200-300 Mikrometern der aluminiumabriebfesten Epoxidbeschichtung beschichtet. Drei Haftzugprüfpuppen wurden auf die ausgehärtete Beschichtung (nach einer Woche) geklebt.
Alle 9 Platten wurden Haftzugprüfungen unterzogen
, wobei die meisten Versagen kohäsiv in der Beschichtung auftraten, mit einem geringen Prozentsatz von weniger als 20 % der Puppenflächen, die adhäsive Versagen an den vorbereiteten Oberflächen für jede Vorbereitungsmethode zeigten.
Die Haftwerte lagen bei allen Vorbereitungsmethoden deutlich über dem Mindestwert von 5 MPa für die Beschichtung. Der Bristle Blaster® zeigte eine geringere Streuung der Haftzugwerte als die beiden anderen Methoden (siehe Grafik). Der Bristle Blaster® zeigte eine Streuung von etwa 2-3 MPa, während die Streuung des #36er Kornschleifers und der #40er Fächerschleifscheibe größer war (etwa 5 MPa).
Beim Vergleich der Vorbereitungsmethoden und Haftwerte über die 3 verschiedenen Materialgruppen hinweg schienen die DH 36 Haftwerte im unteren Haftbereich zu liegen, wobei die 250er und DH 55er Materialgüten höhere Haftzugwerte aufwiesen.
Das Oberflächenprofil
Werte des
BRISTLE BLASTER® lagen durchweg über 50 MIKRONWährend die anderen Methoden Profile im Bereich von 30-40 Mikron maßen, was unter der Empfehlung des Herstellers lag.
Allerdings konnten die niedriger gemessenen Profile der Schleifscheiben immer noch konforme Haftwerte erzeugen.
Die vom Lackhersteller spezifizierten Reinigungsstandards für Elektrowerkzeuge führen Folgendes als akzeptabel für Punkt- oder lokale Reparaturen auf:
PT(JSRA SPSS:1984)-
SSPC-SP11-
Einige Schiffbaubeschichtungsspezifikationen listen jedoch den anwendbaren Standard für die Reinigung mit Elektrowerkzeugen als AS1627.2 St3 (ISO 8501-1 auf), was nicht mit den Empfehlungen des Beschichtungsherstellers übereinstimmt.
Beim Vergleich der 3 Standards spezifiziert nur der SSPC-SP11 einen minimalen Oberflächenprofilwert von 1 mil (25 Mikrometer).
Abschnitt 3.4 von SSPC-SP11 enthält detailliertere Methoden zur Oberflächenvorbereitung zur Erzeugung eines Oberflächenprofils und verweist auf die Verwendung von Abformband zur Messung des Oberflächenprofils, wie in Abschnitt A.6 beschrieben. Die Bilder des visuellen Standards (VIS-3) stimmen mit den Beschreibungen überein, wobei die Qualität der Vorbereitungsfotos sehr gut ist.
Die JSRA SPSS liefert auch qualitativ hochwertige Fotografien, die mit den Beschreibungen der Oberflächenvorbereitung übereinstimmen, jedoch ohne Erwähnung von Oberflächenprofilwerten.
Beim Vergleich der in der Studie verwendeten Oberflächenvorbereitungsmethoden ergab die Bristle Blaster®-Scheibe ein besseres Oberflächenprofil und eine konsistentere Oberflächentextur als die rotierenden Fächer- und Schleifscheiben. Der Bristle Blaster® eignet sich besser zum Vorbereiten von Schweißnähten und Kanten, da die Drahtzinken flexibler sind, um Formen und Konturen zu folgen.
Die visuellen Erscheinungsbilder der mechanischen Vorbereitungsstandards ISO 8501-1, SSPC-SP11 und JSRA SPSS unterscheiden sich erheblich, insbesondere bei ISO 8501-1, wo die Beschreibung für die St3-Vorbereitung im Vergleich zum Bild
nicht mit „sehr gründlicher Reinigung mit metallischem Glanz“ übereinstimmt.
Die Rotations- und Schleifscheiben ergaben ein geringeres Profil im Vergleich zum Bristle Blaster®, sahen aber visuell heller und glänzender aus, was auf einen stärkeren Poliereffekt hindeutet.
Die Ergebnisse des Haftzugversuchs zeigen keine klare Korrelation zwischen den Haftzugwerten der 3 Vorbereitungsmethoden und der Profilhöhe (Mikrometer), wie in Abbildung 11 dargestellt, außer dass die Streuung der Haftwerte für den Bristle Blaster® im Vergleich zu den Schleifscheiben geringer war.
Die Adhäsionswerte der drei verschiedenen Materialgüten zeigten keine eindeutigen Gruppierungen, außer dass das DH36-Material die niedrigste Bandbreite an Adhäsionswerten über alle Vorbereitungsmethoden hinweg aufwies. Es konnte keine klare Erklärung dafür abgeleitet werden, warum die Materialgüten 250 und DH55 höhere Adhäsionswerte als DH36 lieferten, obwohl das Material der Güte 250 einen geringeren Härtegrad aufweist, verglichen mit DH55, das den höchsten Härtegrad besitzt.
Das Oberflächenbild des Bristle Blasters® ähnelt stark dem Körnungskomparator und den gemessenen Oberflächenprofilwerten auf den Testplatten.
Der Bristle Blaster® konnte ein konsistentes Profil erzeugen, das die Schiffbaubeschichtungsspezifikation auf blankem Stahl erfüllt, und konsistentere Beschichtungshaftungseigenschaften über eine Vielzahl von Materialgüten hinweg aufweisen, und eignet sich besser für Schweißnähte und Konturen.
Der Vergleich der bildlichen Standards von SSPC, AS/ISO und JSRA weicht stark von den in den Versuchen gezeigten Erscheinungsbildern ab.
Der SSPC-SP11-Standard und die entsprechenden bildlichen Darstellungen von SSPC-VIS 3 bieten eine bessere Möglichkeit zur visuellen Beurteilung vorbereiteter Oberflächen, da sie bessere repräsentative Bilder und detailliertere Informationen in den bildlichen Standards enthalten.
Schiffbaubeschichtungsspezifikationen müssen so formuliert sein, dass sie konsistent sind
mit den Empfehlungen des Beschichtungsherstellers, um Konsistenz und Klarheit bei den Abnahmekriterien für Oberflächenvorbereitungen zu gewährleisten. Der ISO 8501-1 Bildstandard wird nicht als geeignet angesehen, anstelle von SSPC-SP11 oder JSRA SPPS verwendet zu werden, da die Bildqualität der St3-Elektrowerkzeugreinigung nicht mit ihrer Beschreibung „sehr gründliche Reinigung mit metallischem Glanz“ übereinstimmt. Die Bristle Blaster® Textur ähnelt stark dem Grit-Vergleichsmaßstab und kann anstelle der Verwendung von Abformband zur Bewertung des Oberflächenprofils bei lokalen oder punktuellen Reparaturen auf blankem Stahl verwendet werden.
Roman Dankiw, leitender Inspektionsberater bei Asset Inspection Consultants Pty LTd, Adelaide.Roman Dankiw verfügt über 35 Jahre Erfahrung in der Inspektion von Schiffen, U-Booten, Öl- und Gasanlagen, Pipelines und zivilen Bauwerken. Sein Unternehmen Asset Inspection Consultants bietet Inspektionsdienstleistungen für die Industrie an. Roman besitzt Zertifizierungen in den Bereichen Beschichtungen (NACE Level 3), Schweißen (WTIA, IIW), Druckgeräte (AICIP) und Brandschutz & Isolierung (Icorr Level 2). Roman ist Vorsitzender der kürzlich reformierten ACA Defence Technical Group und ehemaliger ACA-Nationalpräsident (2010).
Daniel Fosdike, leitender Statiker bei ASC Shipbuilding, Adelaide, Australien.Daniel ist der leitende Ingenieur für Materialien und Beschichtungen bei ASC Shipbuilding, der maßgeblich an der Sammlung und Zusammenstellung technischer Daten für dieses Papier beteiligt war.
In dieser Funktion ist Daniel für die Korrosionsschutzmaßnahmen an den Zerstörern der Hobart-Klasse verantwortlich, die derzeit für die Royal Australian Navy gebaut werden. Daniel ist Co-Vorsitzender der ACA Defence Technical Group und Mitglied des ACASA Branch Committee. Daniel ist außerdem ein NACE Level 3 Beschichtungsinspektor.
REFERENZEN:
AS1627.2- Metallveredelung - Vorbereitung und Vorbehandlung von Oberflächen Teil 2: Reinigung mit Elektrowerkzeugen.
AS3894.5- Baustellenprüfung von Schutzbeschichtungen, Methode 5: Bestimmung des Oberflächenprofils.
ISO 4624- Anstrichstoffe und Lacke - Haftzugversuch.
Japanese Shipbuilding Research Association (JSRA) – Standard für die Vorbereitung von Stahloberflächen vor dem Lackieren
Die Gesellschaft für Schutzbeschichtungen - Oberflächenvorbereitungsspezifikation Nr. 11 - Reinigung von Elektrowerkzeugen bis zum blanken Metall.