Dr. Prepper — editie 3
Normen voor mechanische oppervlaktevoorbereiding met elektrisch gereedschap definiëren
In deze 3e editie van Dr. Prepper hebben we Roman Dankiw en Daniel Fosdike uitgenodigd om hun kennis en ervaring te delen.
Roman Dankiw is Principal Inspection Consultant bij Asset Inspection Consultants Pty LTd, Adelaide, en Daniel Fosdike is Senior Structural Engineer bij ASC Shipbuilding, Adelaide, Australië.
Deze ‘RED PAPER’ onderzoekt de huidige mechanische methoden voor oppervlaktevoorbereiding met elektrisch gereedschap en de bijbehorende normen, om de eisen te helpen definiëren voor applicateurs die minder kostbare en eenvoudigere inspectiemethoden gebruiken.
De regelmatig verschijnende RED PAPER van MontiPower®. Vol feiten die leuk zijn om te weten - en die je moet weten - over de meest optimale oppervlaktevoorbereiding sinds 1987.
Reiniging van staaloppervlakken met elektrisch gereedschap vóór het aanbrengen van een coating is bij scheepsbouwprojecten in bepaalde omstandigheden toegestaan. Met name waar abrasief stralen risico's oplevert voor geïnstalleerde elektrische en mechanische apparatuur ter plaatse, waar de toegang voor abrasief stralen beperkt is, of bij kleine spotreparaties.
De specificatie-eis voor mechanisch voorbereide oppervlakken (Power tool Clean) is dat het oppervlak voldoet aan St3 van AS 1627,2 en in kritieke zones (bilges, ondergedompelde tanks) een consistent hoekig oppervlakteprofiel van 50-100 micron heeft. Deze eis moet waarborgen dat de voorbereide zones niet gepolijst zijn, conform de aanbeveling van de verffabrikant.
De norm voor reiniging met elektrisch gereedschap die is gespecificeerd in AS1627.2 St3
, specificeert als zodanig geen oppervlakteprofiel en verwijst naar beschrijvingen van de reinheid, met fotografische normen als visuele hulpmiddelen.
Het meten van het oppervlakteprofiel met replicatape (Testex)
over talrijke plaatselijke reparatiezones is een kostbaar en arbeidsintensief inspectieproces. Talrijke spotreparaties zijn nodig in bilges en ondergedompelde tankruimtes vanwege coatingschade die is ontstaan tijdens de bouw en bij consolidatieverbindingen.
Abrasief stralen is in deze ruimtes niet praktisch vanwege de geïnstalleerde machines en apparatuur, en in besloten ruimtes is slechts beperkte afzuiging van stof/abrasief mogelijk.
Proeven op platen van verschillende materiaalkwaliteiten en met verschillende voorbereidingsmethoden met elektrisch gereedschap werden gebruikt om metingen met replicatape te vergelijken met het visuele uiterlijk en de textuur. Er werd een coating van ongeveer 200-300 micron slijtvaste aluminiumepoxy aangebracht, die in de bilges en machineruimtes wordt gebruikt. Deze coating werd later beoordeeld met pull-off-hechtingstests om de hechtingsprestaties van de coating op verschillend voorbereide oppervlakken vast te stellen.
Testplaten (ongeveer 200mm x 200mm x 5mm) werden vervaardigd uit 3 verschillende materiaalkwaliteiten die in het project worden gebruikt. Deze hebben verschillende hardheidseigenschappen, die doorgaans van invloed zijn op de vereiste reinigingsgraad:
De beginconditie van de platen was Grade A-B volgens AS 1627 Part 4, en ze werden voorbereid met roterende machinegereedschappen met 3 verschillende schuurschijven, om een oppervlakteprofiel van ongeveer 50 micron te bereiken, gemeten met replicatape:
SLIJPER SCHUURSCHIJF
#36 KORREL
LAMELLENSCHIJF SLIJPER
#40 KORREL
BRISTLE BLASTER®-BAND
Alle 3 platen van verschillende materiaalkwaliteit werden bewerkt met de 3 verschillende schuurschijven, waarbij een gritstraalcomparator werd geplaatst om een idee te krijgen van de textuur door met de hand te voelen in plaats van visueel.
Nadat de oppervlakken waren voorbereid, werden ze gecoat met 200-300 micron van de slijtvaste aluminium-epoxycoating. Op de uitgeharde coating werden (na één week) drie pull-off-testdollies gelijmd.
Alle 9 platen werden onderworpen aan pull-off-hechtingstests
, waarbij de meeste breuken cohesief in de coating optraden en bij elke voorbereidingsmethode een klein percentage, minder dan <20% van de dolly-oppervlakken, adhesief bezweek op het voorbereide oppervlak.
De hechtingswaarden lagen bij alle voorbereidingsmethoden ruim boven de minimumeis van 5 Mpa voor de coating. De Bristle Blaster® gaf minder spreiding in de pull-off-hechtingswaarden dan de andere 2 methoden (zie grafiek). De Bristle Blaster® gaf een spreiding van ongeveer 2-3Mpa, terwijl de spreiding bij de slijper met korrel #36 en de lamellenschijfslijper met korrel #40 groter was (ongeveer 5Mpa).
Bij vergelijking van de voorbereidingsmethoden en hechtingswaarden over de 3 verschillende materiaalgroepen lagen de hechtingswaarden van DH 36 in de lagere bereiken, terwijl de pull-off-hechtingswaarden van de materialen van kwaliteit 250 en DH 55 in de hogere bereiken lagen.
De waarden van het
oppervlakteprofiel van de
BRISTLE BLASTER® lagen consistent boven 50 MICRONDe andere methoden maten daarentegen profielen van 30- 40 micron, onder de aanbeveling van de fabrikant.
De lagere gemeten profielen van de slijpschijven leverden echter nog steeds conforme hechtingswaarden op.
De normen voor reiniging met elektrisch gereedschap die door de verffabrikant zijn gespecificeerd, noemen het volgende als acceptabel voor spot- of plaatselijke reparaties:
PT(JSRA SPSS:1984)-
SSPC-SP11-
Sommige coatingspecificaties in de scheepsbouw noemen echter AS1627.2 St3 (ISO 8501-1) als toepasselijke norm voor reiniging met elektrisch gereedschap, wat niet consistent is met de aanbevelingen van de coatingfabrikant.
Bij vergelijking van de 3 normen specificeert alleen SSPC-SP11 een minimumwaarde voor het oppervlakteprofiel van 1 mill (25 micron).
SSPC-SP11 sectie 3,4 biedt eenduidiger methoden voor oppervlaktevoorbereiding om een oppervlakteprofiel te produceren en verwijst naar het gebruik van replicatape om het oppervlakteprofiel te meten, zoals beschreven in sectie A.6. De beelden van de visuele norm (VIS-3) zijn consistent met de beschrijvingen, en de kwaliteit van de foto's van de voorbereiding is zeer goed.
De JSRA SPSS biedt eveneens foto's van goede kwaliteit die consistent zijn met de beschrijvingen van de oppervlaktevoorbereiding, echter zonder vermelding van waarden voor het oppervlakteprofiel.
Bij vergelijking van de in de proef gebruikte methoden voor oppervlaktevoorbereiding gaf de Bristle Blaster®-schijf het betere oppervlakteprofiel en een consistentere oppervlaktetextuur dan de roterende lamellen- en schuurschijven. De Bristle Blaster® is beter geschikt voor het voorbereiden van lassen en randen, doordat de draadtanden flexibeler zijn en vormen en contouren beter volgen.
Het visuele uiterlijk volgens de mechanische voorbereidingsnormen ISO 8501-1, SSPC-SP11 en JSRA SPSS verschilt aanzienlijk, met name bij ISO 8501-1, waar de beschrijving voor St3-voorbereiding in vergelijking met de afbeelding
niet consistent is met ‘zeer grondige reiniging die een metaalglans oplevert’.
De roterende en schuurschijven gaven een minder diep profiel dan de Bristle Blaster®, maar zagen er visueel helderder en glanzender uit, wat wijst op een sterker polijstend effect.
De resultaten van de pull-off-hechtingstest tonen geen duidelijke correlatie tussen de pull-off-hechtingswaarden van de 3 voorbereidingsmethoden en de profielhoogte (micron), zoals weergegeven in figuur 11, behalve dat het bereik (de spreiding) van de hechtingswaarden voor de Bristle Blaster® smaller was dan voor de slijpschijven.
De hechtingswaarden over de 3 verschillende materiaalkwaliteiten vertoonden geen duidelijke groeperingen, behalve dat DH36-materiaal bij alle voorbereidingsmethoden de laagste band van hechtingswaarden liet zien. Er kon geen duidelijke verklaring worden gevonden waarom de materialen van kwaliteit 250 en DH55 hogere hechtingswaarden opleverden dan DH36, aangezien het materiaal van kwaliteit 250 een zachtere hardheidsgraad heeft, terwijl DH55 de hardste kwaliteit is.
Het uiterlijk van het Bristle Blaster®-oppervlak komt sterk overeen met de gritcomparator en met de gemeten waarden van het oppervlakteprofiel op de testplaten.
De Bristle Blaster® was in staat om op blank staal een consistent profiel te produceren dat voldoet aan de coatingspecificatie voor de scheepsbouw, gaf consistentere hechtingseigenschappen van de coating over diverse materiaalkwaliteiten, en is beter geschikt voor lassen en contouren.
De fotografische normen van SSPC, AS/ISO en JSRA wijken sterk af van het uiterlijk dat in de proeven werd waargenomen.
De SSPC-SP11-norm en de bijbehorende fotografische beelden van SSPC-VIS 3 bieden betere mogelijkheden voor visuele beoordeling van voorbereide oppervlakken, dankzij representatievere beelden en meer gedetailleerde informatie in de fotografische normen.
Coatingspecificaties voor de scheepsbouw moeten zo worden opgesteld dat ze consistent zijn
met de aanbevelingen van de coatingfabrikant, om consistentie en duidelijkheid te waarborgen over de acceptatiecriteria voor oppervlaktevoorbereiding. De fotografische norm ISO 8501-1 wordt niet geschikt geacht als vervanging van SSPC-SP11 of JSRA SPPS, omdat de beeldkwaliteit van St3 (reiniging met elektrisch gereedschap) niet consistent is met de beschrijving ‘zeer grondige reiniging die een metaalglans oplevert’. De textuur van de Bristle Blaster® komt sterk overeen met de gritcomparator en kan bij plaatselijke of spotreparaties op blank staal worden gebruikt in plaats van replicatape voor de beoordeling van het profiel van de oppervlaktevoorbereiding.
Roman Dankiw, Principal Inspection Consultant bij Asset Inspection Consultants Pty LTd, Adelaide.Roman heeft meer dan 35 jaar inspectie-ervaring in de bouw en het onderhoud van schepen, onderzeeërs, olie- en gasfaciliteiten, pijpleidingen en civiele constructies. Zijn bedrijf Asset Inspection Consultants levert inspectiediensten aan de industrie. Roman beschikt over inspectiecertificeringen voor coatings (NACE level 3), lassen (WTIA, IIW), drukapparatuur (AICIP) en brandwerendheid & isolatie (Icorr level 2). Roman is voorzitter van de onlangs heropgerichte ACA Defence Technical Group en is voormalig nationaal voorzitter van de ACA (2010).
Daniel Fosdike, Senior Structural Engineer bij ASC Shipbuilding, Adelaide, Australië.Daniel is Senior Engineer voor materialen en coatings bij ASC Shipbuilding en heeft in belangrijke mate bijgedragen aan het verzamelen en ordenen van de technische gegevens voor deze paper.
In deze rol is Daniel verantwoordelijk voor corrosiepreventie op de Hobart Class Air Warfare Destroyers die momenteel in aanbouw zijn voor de Royal Australian Navy. Daniel is co-voorzitter van de ACA Defence Technical Group en lid van het ACASA Branch Committee. Daniel is tevens NACE Level 3 Coating Inspector.
REFERENTIES:
AS1627.2- Metaalafwerking - Voorbereiding en voorbehandeling van oppervlakken Deel 2: Reiniging met elektrisch gereedschap.
AS3894.5- Beproeving ter plaatse van beschermende coatings, methode 5: Bepaling van het oppervlakteprofiel.
ISO 4624- Verven en vernissen - Pull-off-test voor hechting.
Japanese Shipbuilding Research Association (JSRA)- Norm voor de voorbereiding van staaloppervlakken vóór het schilderen
The Society for Protective Coatings - Specificatie voor oppervlaktevoorbereiding nr. 11 - Reiniging met elektrisch gereedschap tot op blank metaal.