  |
Пескоструйная обработка Очистка поверхности струйными методами Очистка поверхности струйными методами |
|
 Данная статья была написана в первую очередь для специалистов-производственников, занятых в области очистки поверхностей: как металлов, так и не металлов. Казалось бы струйным методам очистки и подготовки поверхности уже много лет, есть ГОСТ 9.402, который хоть как-то регламентирует пескоструйный процесс, но, как не раз автор статьи на собственном опыте убеждался, понимания работы, знания данной техники и технологий есть далеко не у всех. Это сказывается в первую очередь на себестоимости очистки (подготовки) поверхности, на производительности, на сроке эксплуатации оборудования.
В пескоструйной технике и технологиях переплетаются знания в областях: техническая газодинамика, газовая динамика двухфазных сред, теория пневмотранспорта, теория сопла и т.д. Именно пересечение целого ряда научных направлений позволяют создавать более совершенную технику и оборудование.1. Влияние свойств удаляемых покрытий на качество и производительность. Очень часто в рекламных проспектах на пескоструйное оборудование, на сайтах в Интернет, встречается такой параметр, как расход абразива на единицу площади и производительность очистки, которые вызывают недоумение. К чему, к каким поверхностям данные параметры приведены? Если это слабая коррозия, здесь может быть один расход и одна производительность, но если это наплывы трубной, резинобитумной изоляции толщиной до 150 мм (автор занимается технологиями очистки магистральных трубопроводов), да ещё с хорошо сохранившейся адгезией, то здесь будут совсем другие цифры. Организации, приобретая то или иное оборудование, исходя из не расшифрованных параметров, потом сталкиваются с горькой реальностью. За счет чего происходит очистка поверхностей, какова физика процесса удаления покрытий? Это хорошо видно на примере работы гидроклинера (очистка поверхности водой высокого давления), при удалении старой трубной изоляции. На трубах с сохранившейся адгезией продукты удаления пленочной изоляции выглядят полосками разной длины и шириной 8 – 15 мм. Как оказалось, 8 – 15 мм это сфокусированный шаг между осями сопел гидроклинера (расстояние между осями сопел на поверхности очищаемой трубы колеблется в зависимости от её диаметра). То есть усилием прямого удара режется пленка до подложки, но отслоение и отрыв производится отраженным ударом. Полимерные материалы пластичные, идет демпфирование (гашение) прямого удара и потеря скорости при отражении. В гидроклинере на Копейском Заводе Изоляции Труб при давлении Р = 1500 атм отраженный удар не рвет пленку, а происходит процесс отслаивания на определенное расстояние, в противном случае наблюдалось бы пылеобразование покрытий. Многие полимерные материалы (в том числе и защитные пленки) имеют большое значение коэффициента относительного удлинения, а рвать защитные покрытия до молекулярного уровня далеко не простая задача. По ГОСТ Р 51164 – 98 «Адгезия к стали при температуре Т = 293К (20С)» Fадг = 20 Н/см. Эмпирические, полуэмпирические расчеты показывают, что силу (отраженный удар) достаточную для адгезионного отрыва пленки от стали можно достичь при давлениях Р = 1200 атм. Совсем другая картина наблюдается при удалении битумных покрытий. В большинстве своём (за редким исключением) из-за больших сроков эксплуатации происходит разрушение монолитной структуры покрытия (растрескивание, отслоение), и при воздействии водяной струи (прямого и отраженного удара) изоляция разбивается в пылевидную фракцию. При сравнении пескоструйных методов очистки и гидроочистки оказалось, что сами процессы очень схожи, различие только в том, что гидроочистка непрерывного действия, а пескоструйные методы периодического (возможно апериодического) действия. То есть водяная струя течет непрерывно, а вот частицы в воздушно-абразивном потоке перемещаются с разной плотностью и с разной равномерностью заполнения в объеме газа. Но работа, совершаемая абразивной частицей в воздушном потоке, аналогична водяной струе. Прямой удар стремится прошить покрытие, отраженный удар уносит продукты удаления. И вот здесь основным фактором становится скорость полета абразива, и её достаточность для конкретного типа, толщины, свойств покрытий. То есть основополагающими факторами при выборе того или иного оборудования являются:
2. Свойства абразивного материала. Специалисты ООО «...» проводили очистку поверхности металла разными абразивами: кварцевый песок, электрокорунд, шлаки металлургических производств и т.д. В данной статье не будет приводится подробный анализ результатов испытаний, это является конфиденциальной информацией. Но всё же на отдельных параметрах хотелось бы остановиться. Основными параметрами при выборе типа абразива являются: удельная плотность, ударная вязкость и фракционный состав.Удельная плотность. Как уже говорилось выше, для производительной очистки поверхности требуется хорошая ударная нагрузка, которая характеризуется двумя величинами: массой и скоростью абразивной частицы (импульс силы). Чем больше масса частицы (удельная плотность) при одинаковых размерах, тем мощнее удар. Ударная вязкость. Этот параметр оказался одним из главных, как частица держит удар. Из физики - упругий, не упругий удар, мы знаем, что на частицу при ударе воздействует удвоенная сила, и очень важно, когда она начнет разрушаться: при первом контакте с поверхностью удаляемого покрытия, при проникновении сквозь толщину покрытия или уже при ударе о подложку (поверхность металла). Фракционный состав. Во многих регламентирующих документах указывается фракционный состав абразива диаметр 0,5 – 1,5 мм, это не совсем правильно с точки зрения очистки поверхности. Специалисты ООО «...» давно уже для себя разделяют: есть отдельный режим очистки и удаления старых покрытий с поверхности, и есть отдельный режим подготовки поверхности перед нанесением новых покрытий. Толщина удаляемого покрытия разная, и может иметь незначительную толщину в пределах 0,5 мм. Анализируя работу нескольких предприятий, которые достаточно давно работают в области антикоррозионных технологий, мы обратили внимание, что рабочие собирают вторичную пылевидную фракцию абразива (где это возможно) и повторно засыпают её в пескоструйный аппарат. Операторы в один голос заявляли, что используя пыль, количество абразива на единицу площади идет значительно меньше, чем при использовании ГОСТовского фракционного состава, особенно при удалении тонких покрытий. Мы проверили эти рекомендации. Действительно, используя пылевидную фракцию абразива, расход на единицу площади на 30-35% меньше, причём, это относится и к покрытиям, имеющим толщину больше, чем 0,5 мм. Вывод: из всех испытанных абразивов при очистке поверхности металла, лучше всего себя зарекомендовали шлаки металлургических производств, они имеют самую высокую удельную плотность, по сравнению с другими абразивами (высокое содержание железа). Для эффективной очистки поверхности должна быть смесь 50 на 50 (пылевидная фракция + гостовская фракция). 3.Физика процесса работы пескоструйного сопла. При проведении анализа работы пескоструйных сопел российского и импортного производства, стало понятно, что для задач удаления старых трубных покрытий они мало пригодны. Как уже говорилось выше, для удаления старой трубной изоляции требуется удар, но серийно выпускаемые пескоструйные сопла разогнать абразив до нужных скоростей не могут. Почему? 4. Сопловое устройство. После проведения целого ряда исследований и проверок специалисты ООО «КПМ» совместно с ЧО ИТЦ ООО «Уралтрансгаз» разработали и создали сопловое устройство, которое позволяет разогнать абразив при полностью открытых вентилях регулировки подачи абразива в пескоструйных аппаратах до максимально возможных скоростей для конкретного оборудования. Сопловое устройство имеет длину около 1 метра. Внутренний профиль СУ рассчитан и изготовлен в соответствии с последними опубликованными теоретическими разработками в области аэродинамики авиационного сопла. Именно внутренний профиль СУ (цилиндрический канал – труба не работает) позволил разогнать частицы абразива до максимально возможной скорости при стандартных условиях для газа. В результате, при проведении сравнительных испытаний производительность соплового устройства оказалось в 3 – 4 раза выше, чем у аналогичного пескоструйного сопла фирмы «Boride», а расход абразива в 3 – 4 раза меньше. Именно высокая скорость разгона абразива позволила резко поднять производительность и уменьшить его расход. Отсюда себестоимость очистки резко снизилась По материалам А. Зульков (Большие возможности технологии "пескоструй" ) |
Теги / Tags: очистка поверхности струйными методами пескоструй расход образива поверхность стекло стекла очистить производительность очистка поверхностей физика давление продукт