Очистка сухим льдом

В этой статье объясняется, как работает очистка сухим льдом, в чём она сильна, каковы её ограничения и меры безопасности, а также какие инструменты использовать, когда стальную поверхность нужно очистить и профилировать под покрытие.

Очистка сухим льдом, или CO2-очистка, — это метод очистки, при котором твёрдый CO2 ускоряется в потоке сжатого воздуха и направляется на поверхность. По сравнению с другими методами струйной очистки это чистая технология: она удаляет грязь, масло, смазку, а также некоторые краски и покрытия, а поскольку сухой лёд сублимируется, отработанного абразива для сбора не остаётся. Утилизировать нужно только сами удалённые загрязнения, что значительно сокращает вторичные отходы.

Что такое очистка сухим льдом?

Очистка сухим льдом — это процесс, в котором для очистки поверхностей на высокой скорости подаются гранулы твёрдого диоксида углерода (CO2), известного как сухой лёд. Её также называют криогенной очисткой или CO2-очисткой. Когда гранулы попадают на поверхность, сухой лёд сублимируется (переходит из твёрдого состояния сразу в газообразное) и отделяет грязь, масло, смазку и другие загрязнения.

Процесс применяется на самых разных поверхностях, таких как металлические пресс-формы, оборудование, электротехнические изделия и конвейерные системы. Поскольку метод сухой и неабразивный, он широко применяется для промышленной очистки там, где нельзя повредить основание или где нежелательны вода и химикаты. Подробнее об ограничениях см. на странице Очистка сухим льдом: как она работает и чего не может.

Как работает очистка сухим льдом?

Очистка сухим льдом основана на принципе ускоренных частиц, которые ударяют по поверхности и сублимируются при контакте. Частицы твёрдого CO2 подаются на поверхность сжатым воздухом. В исследованиях описаны три совместно действующих механизма: термический шок, когда очень холодные гранулы охлаждают загрязнение, кинетическая энергия потока сжатого воздуха и сублимация гранул, расширение которых при переходе в газ помогает унести отделившийся материал.

Поскольку гранулы превращаются в газ, они не оставляют химических остатков и абразива, который пришлось бы убирать. Удалённая грязь или покрытие по-прежнему падает на пол или поднимается в воздух и должно быть собрано. Это делает очистку сухим льдом полезным методом очистки для многих промышленных и коммерческих задач, но это метод очистки, а не метод подготовки поверхности под покрытие стали.

Каковы преимущества очистки сухим льдом?

Главное преимущество очистки сухим льдом в том, что это неабразивная форма очистки. Она не повреждает очищаемую поверхность и при этом удаляет грязь и загрязнения. Она также не использует воду и чистящие химикаты, поэтому нет сточных вод или растворителей, требующих обработки, а изделия часто можно очищать на месте.

Каковы недостатки очистки сухим льдом?

• Стоимость и энергозатраты. Метод требует специального оборудования, обучения и больших объёмов сжатого воздуха. Получение сжатого воздуха и гранул энергоёмко.
• Поставки сухого льда. Сухой лёд изготавливают из уловленного диоксида углерода, и он непрерывно сублимируется при хранении, поэтому его необходимо производить или доставлять незадолго до использования. Гранулы также портятся при хранении, особенно во влажных условиях.
• Шум. Многие машины достигают около 120 дБ(А), поэтому защита органов слуха обязательна.
• Холод. Сильный холод может повлиять на чувствительные компоненты очищаемого изделия.
• Отсутствие профиля шероховатости. Будучи неабразивным, этот метод не делает основание шероховатым. Он не создаёт профиль шероховатости (анкерный профиль), необходимый большинству защитных покрытий, и не предназначен для удаления прочно сцепленной ржавчины или прокатной окалины.

Какое оборудование необходимо для очистки сухим льдом?

Для очистки сухим льдом требуется специальное оборудование: машина для очистки сухим льдом, источник сжатого воздуха большой производительности, шланг и сопло, ёмкость для хранения сухого льда и средства защиты. Это делает метод менее гибким, чем ручные механизированные инструменты, такие как наши Bristle Blaster® и MBX®, а стоимость оборудования высока, что является существенным недостатком для небольших работ.

Какой материал используется для очистки сухим льдом?

Для очистки сухим льдом используется твёрдый диоксид углерода (CO2), также известный как замороженный CO2. Машины, как правило, работают с небольшими гранулами обычно диаметром 3 мм и менее; некоторые машины строгают более крупные блоки на мелкие частицы для деликатной очистки.

Безопасна ли очистка сухим льдом?

Очистка сухим льдом позволяет обойтись без токсичных абразивов и чистящих химикатов, но имеет собственные опасности, которыми необходимо управлять:

• Удушье. Температура сухого льда около −78 °C (−109 °F), и он превращается в большие объёмы газообразного CO2. В плохо вентилируемых или замкнутых помещениях это может повысить концентрацию CO2 до опасного уровня; газ тяжелее воздуха и скапливается в низких местах.
• Холодовые ожоги. Контакт с сухим льдом или охлаждёнными им поверхностями может вызвать холодовые ожоги и обморожение.
• Шум и частицы. Высокий уровень шума требует защиты органов слуха, а удалённые загрязнения могут попадать в воздух, поэтому защита глаз и органов дыхания определяется оценкой рисков.

Очистка сухим льдом не создаёт вторичного абразива или стоков, что сохраняет низкую экологическую нагрузку при многих задачах промышленной очистки.

Каковы альтернативы очистке сухим льдом для подготовки поверхности?

Там, где цель — очистка, очистка сухим льдом конкурирует с такими методами, как очистка содой и другими материалами, описанными в статье 10 видов абразивоструйной очистки. Там, где цель — подготовка стали под защитное покрытие, поверхность необходимо очистить до чистого металла и профилировать, а для этого нужен инструмент другого типа.

Bristle Blaster® и MBX® от MontiPower® — ручные альтернативы струйному оборудованию. Благодаря специально разработанной технологии и запатентованным лентам они удаляют коррозию и покрытия без свободного абразива, что делает их практичными для небольших и труднодоступных участков, где организация любого процесса струйной очистки неэффективна.

Bristle Blaster® также создаёт профиль, сопоставимый с профилем после струйной очистки. В задокументированных испытаниях на стандартной стали он обеспечивает чистоту, сопоставимую с ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10, и профиль шероховатости 65–85 µm Rz; результаты зависят от марки стали, степени коррозии, ленты и техники работы. MBX® предназначен для кузовных панелей автомобилей и тонкого листа, где он удаляет ржавчину, краску и антикоррозионное покрытие днища; он не предназначен для подготовки конструкционной стали до класса защитных покрытий. Полное сравнение вариантов см. в статье альтернативы пескоструйной очистке стали.

Как работают щеточные инструменты MontiPower®?

Bristle Blaster® и MBX® — инструменты с ручным управлением, оснащённые вращающейся лентой из специально разработанных щетинок с заострёнными загнутыми кончиками.

Ленты вращаются с контролируемой скоростью, около 2 200 об/мин у Bristle Blaster® Ultimate Cordless. В Bristle Blaster® кончики щетинок на мгновение удерживаются ускоряющей планкой при каждом обороте. При освобождении они с высокой кинетической энергией ударяют по поверхности и сразу же отскакивают. Этот удар удаляет коррозию и покрытия и оставляет микровмятины на поверхности: это принцип bristle blasting. Это делает метод практичным способом подготовки поверхности во многих отраслях и альтернативой струйной очистке абразивами.

Альтернативы струйной очистке абразивами в разных отраслях

Традиционная абразивоструйная очистка может быть вредной для людей и окружающей среды из-за пыли, отработанного абразива и, при использовании некоторых материалов, респирабельного кристаллического кремнезёма. Поэтому инструменты без абразива, такие как Bristle Blaster®, хорошо подходят для подготовки поверхности в секторе судостроения и шельфа и в промышленности. Однако «без абразива» не означает «без пыли»: удаляемые ржавчина и покрытие всё равно превращаются в частицы, поэтому вытяжка и защита органов дыхания определяются оценкой рисков на объекте.

Важны также удобство и эффективность. В государственной инфраструктуре струйная очистка мостов, железнодорожных и автодорожных сооружений — это трудоёмкая работа, требующая много времени и выполняемая в условиях нехватки времени, и она подвергает рабочих воздействию мелких частиц. Для локального ремонта, сварных швов и небольших участков Bristle Blaster® может заменить значительную часть такой работы.

Часто задаваемые вопросы

Удаляет ли очистка сухим льдом ржавчину?

Очистка сухим льдом может удалить рыхлую ржавчину и поверхностные загрязнения, но она неабразивна и не предназначена для удаления прочно сцепленной ржавчины или прокатной окалины. Она также не создаёт профиль шероховатости, поэтому сталь, требующая защитного покрытия, обычно нуждается после неё в струйной очистке или ударном инструменте, таком как Bristle Blaster®.

Безопасна ли очистка сухим льдом?

Она исключает токсичные абразивы и химикаты, но имеет реальные опасности. Температура сухого льда около −78 °C, он может вызвать холодовые ожоги; сублимирующийся CO2 может накапливаться до опасных уровней в плохо вентилируемых или замкнутых помещениях; а машины могут достигать около 120 дБ(А). Необходимы вентиляция, при необходимости контроль газа, а также защита органов слуха и рук.

Создаёт ли очистка сухим льдом профиль поверхности под покрытие?

Нет. Очистка сухим льдом неабразивна и практически не меняет текстуру основания. Покрытиям, которым нужен профиль шероховатости, требуется метод, делающий сталь шероховатой, например абразивоструйная очистка или bristle blasting, который в задокументированных испытаниях даёт на стандартной стали профиль 65–85 µm Rz.

Для чего используется очистка сухим льдом?

Она в основном применяется для промышленной очистки: удаления смазки, масла, производственных остатков, разделительных составов и некоторых покрытий с пресс-форм, оборудования, электротехнических изделий и производственных линий, часто без разборки. Она подходит для работ, где нежелательны вода, химикаты или остатки абразива и нельзя повредить основание.