Dr. Prepper — выпуск 3
Определение стандартов механической подготовки поверхности механизированным инструментом
В этом третьем выпуске Dr. Prepper мы пригласили Романа Данкива и Даниэля Фосдайка поделиться своими знаниями и опытом.
Роман Данкив — главный консультант по инспекции в Asset Inspection Consultants Pty LTd, Аделаида, а Даниэль Фосдайк — старший инженер-конструктор ASC Shipbuilding, Аделаида, Австралия.
В этом «RED PAPER» рассматриваются современные методы механической подготовки поверхности механизированным инструментом и соответствующие стандарты, чтобы помочь определить требования для исполнителей с использованием менее затратных и более простых методов инспекции.
Регулярный RED PAPER от MontiPower®. Полезные и необходимые факты об оптимальной подготовке поверхности с 1987 года.
Очистка стальных поверхностей механизированным инструментом перед нанесением покрытия в определённых случаях допускается в судостроительных проектах. В частности, там, где абразивоструйная очистка создаёт опасность для установленного на месте электрического и механического оборудования, где доступ для абразивоструйной очистки ограничен, или при небольшом локальном ремонте.
Согласно спецификации, механически подготовленные поверхности (очистка механизированным инструментом) должны соответствовать степени St3 по AS 1627.2 и иметь стабильный угловатый профиль шероховатости 50–100 мкм в критических зонах (льяла, погружённые цистерны). Это требование гарантирует, что подготовленные участки не будут отполированы, как того требуют рекомендации производителя лакокрасочного материала.
Стандарт очистки механизированным инструментом AS1627.2 St3
, не устанавливает профиль шероховатости как таковой и ссылается на описания степени очистки с фотоэталонами в качестве визуальных ориентиров.
Измерение профиля шероховатости с помощью реплика-ленты (Testex)
на многочисленных участках локального ремонта — затратный и трудоёмкий процесс инспекции. Многочисленный локальный ремонт необходим в льялах и погружённых цистернах из-за повреждений покрытия, полученных во время строительства, и на стыках при сборке.
Абразивоструйная очистка в этих пространствах нецелесообразна из-за установленных механизмов и оборудования, а в ограниченных пространствах возможно лишь ограниченное удаление пыли и абразива.
Для сравнения показаний реплика-ленты с внешним видом и текстурой поверхности были проведены испытания на пластинах из материалов разных марок с использованием различных методов очистки механизированным инструментом. Было нанесено покрытие толщиной около 200–300 мкм из абразивостойкого алюминиевого эпоксидного материала, который применяется в льялах и машинных отделениях. Затем это покрытие оценивалось методом испытаний на адгезию отрывом, чтобы определить адгезию покрытия к поверхностям, подготовленным разными способами.
Испытательные пластины (примерно 200 мм × 200 мм × 5 мм) были изготовлены из трёх разных марок материала, используемых в проекте. Они различаются по твёрдости, что обычно влияет на требуемую степень очистки:
Исходное состояние пластин соответствовало степени A–B по AS 1627, часть 4; их подготовили вращающимся механизированным инструментом с тремя разными абразивными дисками для получения профиля шероховатости около 50 мкм по реплика-ленте:
ШЛИФМАШИНА ШЛИФОВАЛЬНЫЙ ДИСК
ЗЕРНИСТОСТЬ #36
ЛЕПЕСТКОВЫЙ ДИСК ШЛИФМАШИНА
ЗЕРНИСТОСТЬ #40
ЛЕНТА BRISTLE BLASTER®
Пластины всех трёх марок материала были обработаны тремя разными абразивными дисками; при этом использовался компаратор для абразивоструйной очистки, чтобы оценить текстуру на ощупь, а не визуально.
После подготовки поверхности были покрыты алюминиевым абразивостойким эпоксидным покрытием толщиной 200–300 мкм. К отверждённому покрытию (через одну неделю) были приклеены по три грибка для испытаний на отрыв.
Все 9 пластин прошли испытания на адгезию отрывом
, причём большинство разрушений носило когезионный характер в покрытии, и лишь у небольшой доли — менее <20% площади грибков — наблюдалось адгезионное разрушение по подготовленной поверхности для каждого метода подготовки.
Значения адгезии при всех методах подготовки значительно превышали минимальное требование 5 МПа для покрытия. Bristle Blaster® показал меньший разброс значений адгезии при отрыве, чем два других метода (см. график). У Bristle Blaster® разброс составил около 2–3 МПа, тогда как у шлифмашины с зернистостью #36 и лепесткового диска с зернистостью #40 он был больше (около 5 МПа).
При сравнении методов подготовки и значений адгезии для трёх групп материалов значения адгезии для DH 36 оказались в нижнем диапазоне, а значения адгезии при отрыве для материалов марок 250 и DH 55 — в верхнем.
Значения профиля шероховатости
для
BRISTLE BLASTER® были стабильно выше 50 МКМТогда как при других методах измеренный профиль составлял 30–40 мкм, что ниже рекомендации производителя.
Тем не менее более низкий измеренный профиль после шлифовальных дисков всё же обеспечивал соответствующие требованиям значения адгезии.
Стандарты очистки механизированным инструментом, указанные производителем лакокрасочного материала, признают допустимыми для локального ремонта следующие:
PT(JSRA SPSS:1984)-
SSPC-SP11-
Однако в некоторых судостроительных спецификациях на покрытия в качестве применимого стандарта очистки механизированным инструментом указан AS1627.2 St3 (ISO 8501-1), что не согласуется с рекомендациями производителя покрытия.
При сравнении трёх стандартов только SSPC-SP11 устанавливает минимальное значение профиля шероховатости — 1 mil (25 мкм).
Раздел 3.4 SSPC-SP11 даёт более чёткое описание методов подготовки поверхности для создания профиля шероховатости и ссылается на использование реплика-ленты для его измерения, как подробно описано в разделе A.6. Изображения визуального стандарта (VIS-3) соответствуют описаниям, а качество фотографий подготовки очень высокое.
JSRA SPSS также содержит качественные фотографии, соответствующие описаниям подготовки поверхности, однако без упоминания значений профиля шероховатости.
При сравнении методов подготовки поверхности, использованных в испытании, диск Bristle Blaster® обеспечил лучший профиль шероховатости и более стабильную текстуру поверхности, чем вращающиеся лепестковые и шлифовальные диски. Bristle Blaster® лучше подходит для подготовки сварных швов и кромок, поскольку его проволочные зубцы более гибкие и следуют формам и контурам.
Внешний вид поверхности по стандартам механической подготовки ISO 8501-1, SSPC-SP11 и JSRA SPSS существенно различается, особенно по ISO 8501-1, где описание подготовки St3 в сравнении с изображением
не соответствует формулировке «очень тщательная очистка, дающая металлический блеск».
Вращающиеся и шлифовальные диски дали меньший профиль по сравнению с Bristle Blaster®, но визуально поверхность выглядела ярче и блестящее, что указывает на более выраженный полирующий эффект.
Результаты испытаний на адгезию отрывом не показывают явной корреляции между значениями адгезии при отрыве для трёх методов подготовки и высотой профиля (мкм), как показано на рисунке 11, за исключением того, что диапазон (разброс) значений адгезии для Bristle Blaster® был уже, чем для шлифовальных дисков.
Значения адгезии для трёх марок материала не образовывали выраженных групп, за исключением материала DH36, показавшего самый низкий диапазон значений адгезии при всех методах подготовки. Не удалось найти однозначного объяснения, почему материалы марки 250 и DH55 давали более высокие значения адгезии, чем DH36, учитывая, что марка 250 относится к более мягким, а DH55 — к самой твёрдой.
Внешний вид поверхности после Bristle Blaster® близко соответствует компаратору для абразивоструйной очистки и измеренным значениям профиля шероховатости на испытательных пластинах.
Bristle Blaster® позволил получить стабильный профиль, соответствующий судостроительной спецификации на покрытия, на чистой стали, а также более стабильную адгезию покрытия на материалах различных марок; кроме того, он лучше подходит для сварных швов и контуров.
Фотоэталоны SSPC, AS/ISO и JSRA значительно отличаются от внешнего вида поверхностей, полученных в испытаниях.
Стандарт SSPC-SP11 и соответствующие фотоэталоны SSPC-VIS 3 дают больше возможностей для визуальной оценки подготовленных поверхностей благодаря более репрезентативным изображениям и более подробной информации в фотоэталонах.
Судостроительные спецификации на покрытия должны составляться в соответствии
с рекомендациями производителя покрытия, чтобы обеспечить единообразие и ясность критериев приёмки подготовки поверхности. Фотоэталон ISO 8501-1 не считается пригодным для использования вместо SSPC-SP11 или JSRA SPPS, поскольку качество изображения очистки механизированным инструментом St3 не соответствует его описанию «очень тщательная очистка, дающая металлический блеск». Текстура после Bristle Blaster® близко соответствует компаратору для абразивоструйной очистки и может использоваться вместо реплика-ленты для оценки профиля шероховатости при локальном ремонте на чистой стали.
Роман Данкив, главный консультант по инспекции Asset Inspection Consultants Pty LTd, Аделаида.Роман имеет более 35 лет опыта инспекции в строительстве и обслуживании судов, подводных лодок, нефтегазовых объектов, трубопроводов и гражданских сооружений. Его компания Asset Inspection Consultants оказывает услуги инспекции промышленным предприятиям. Роман имеет сертификаты инспектора по покрытиям (NACE level 3), сварке (WTIA, IIW), оборудованию под давлением (AICIP), а также огнезащите и изоляции (Icorr level 2). Роман — председатель недавно реорганизованной ACA Defence Technical Group и бывший национальный президент ACA (2010).
Даниэль Фосдайк, старший инженер-конструктор ASC Shipbuilding, Аделаида, Австралия.Даниэль — старший инженер по материалам и покрытиям в ASC Shipbuilding, который оказал большую помощь в сборе и обобщении технических данных для этой статьи.
В этой должности Даниэль отвечает за защиту от коррозии эсминцев ПВО класса Hobart, которые в настоящее время строятся для Королевских ВМС Австралии. Даниэль — сопредседатель ACA Defence Technical Group и член комитета отделения ACASA. Он также является инспектором по покрытиям NACE Level 3.
ЛИТЕРАТУРА:
AS1627.2 — Отделка металлов. Подготовка и предварительная обработка поверхностей. Часть 2: Очистка механизированным инструментом.
AS3894.5 — Полевые испытания защитных покрытий, метод 5: Определение профиля шероховатости.
ISO 4624 — Краски и лаки. Испытание на адгезию методом отрыва.
Japanese Shipbuilding Research Association (JSRA) — Стандарт подготовки стальной поверхности перед окрашиванием
The Society for Protective Coatings — Спецификация подготовки поверхности № 11 — Очистка механизированным инструментом до чистого металла.