Подготовка поверхности
Подготовка поверхности под окраску
Если спросить специалистов, что они считают самым важным условием надежной эксплуатации лакокрасочного покрытия, то большинство из них назовут подготовку поверхности. Безусловно, значение имеет все – и качество лакокрасочного материала, и качество нанесения, и правильно составленное техническое задание, но без хорошей подготовки поверхности у любого самого хорошего покрытия нет никаких шансов. Кстати, если обратиться к статистике преждевременных разрушений, то и в этом случае ответ будет тем же: причиной большинства разрушений является некачественная подготовка поверхности.
Ошибочно думать, что купив дорогой материал, можно пренебречь подготовкой поверхности. Конечно, существуют покрытия, которые можно наносить по ржавчине и по влаге, но, во-первых, не каждая краска позволяет это делать, а во-вторых, срок эксплуатации таких покрытий будет меньше, чем в случае выполнения качественной подготовки. Но даже и здесь нельзя просто нанести покрытие на ржавчину: существуют определенные критерии и стандарты, оговаривающие допустимость той или иной ржавчины под окраску.
Если обратиться к стоимости изготовления защитного покрытия, то основная доля трудоемкости и стоимости работ будет относиться к подготовке поверхности. Особенно это касается абразивоструйной подготовки поверхности: здесь трудоемкость и стоимость работ по подготовке поверхности может в разы превышать трудоемкость и стоимость окраски.
Но самое главное заключается в том, что качество подготовки поверхности определяет долговечность системы защитного покрытия. Чем качественнее подготовка, тем дольше будет служить покрытие. Работоспособность и долговечность защитного покрытия будут зависеть от наличия (остатков) прокатной окалины, ржавчины, солей, пыли, жировых и масляных загрязнений, а также от шероховатости поверхности.
Таким образом, подготовка поверхности является важным и значимым звеном процедуры изготовления защитного покрытия.
Последовательность работ при подготовке поверхности
Процесс подготовки поверхности включает в себя несколько этапов:
– предварительная подготовка металлической поверхности, в ходе которой устраняются такие дефекты, как сварочные брызги, поры, расслоения металла и т.п., и поверхность становится пригодной для нанесения покрытия;
– обезжиривание;
– обмыв водой под давлением (для удаления водорастворимых солей и загрязнений);
– очистка под окраску;
– уборка абразива (в случае абразивоструйной очистки);
– обеспыливание.
Возможно ли поменять местами какие-либо этапы этой последовательности? Ответ: нет, это невозможно – все работы должны выполняться именно в такой последовательности. Логика, в которой составлена этапность работ, состоит в следующем. В ходе обезжиривания удаляются масляные и жировые загрязнения, в том числе те, которые оказались на поверхности в результате предварительной подготовки металла. Далее выполняется обмыв водой и начинается очистка поверхности, свободной от всех поверхностных загрязнений. Если, например, выполнить обмыв перед обезжириванием, то струя воды разнесет жировые загрязнения по большей площади, после чего эти загрязнения будет сложнее обнаружить и удалить. Или если выполнять обезжиривание готовой под окраску поверхности, то при выполнении очистки неудаленные масляные и жировые загрязнения будут распределены по большей площади и с большой вероятностью не будут удалены. Удаление сварочных брызг, пор и других дефектов металла нельзя выполнять после очистки, поскольку для этих работ используется инструмент, оставляющий на поверхности масло.
Конечной целью подготовки поверхности является получение подложки, пригодной для нанесения покрытия.
Прокатная окалина
Поверхность горячекатаной стали покрыта прокатной окалиной – высокотемпературным оксидом железа, который образуется на металлургическом производстве при первом контакте произведенной стали с воздухом. В физическом смысле прокатная окалина представляет собой плотный слой черного или темно-серого цвета толщиной не более 1 мм.
Прокатная окалина на поверхности балок
На первый взгляд может показаться, что окалина имеет очень прочное сцепление со сталью. Однако, в действительности прокатная окалина является хрупкой структурой, которая легко растрескивается и отслаивается от поверхности стали в процессе эксплуатации металлоконструкции. Если на окалину было нанесено лакокрасочное покрытие, то окалина будет отслаиваться вместе с покрытием. Еще одной причиной, по которой прокатную окалину удаляют перед окраской, является то, что в гальванической паре окалина-сталь окалина имеет более положительный электрохимический потенциал, соответственно, в месте отслоения окалины будет происходить электрохимическая коррозия, в которой разрушаться сталь, причем в зависимости от площади отслоения коррозия может быть язвенной или питтинговой.
Необходимость удаления прокатной окалины доказана и на практике. Технические возможности для удаления окалины появились относительно недавно, примерно в 1970-1980гг., а до этого времени стальные конструкции окрашивали без удаления окалины. Результат такого подхода особенно показал себя в судостроении: заходившие впоследствии на доковый ремонт суда и корабли имели большие площади коррозионных разрушений, произошедших вследствие отслоения прокатной окалины.
В современном мире металлургические заводы могут поставлять сталь как с прокатной окалиной, так и без нее (в последнем случае металлургические заводы наносят защитное покрытие). На судостроительных заводах и заводах металлоконструкций основным способом удаления прокатной окалины является дробеметная обработка, которая выполняется на стадии деталей и до сборки в узлы (на судостроительных заводах дробемет входит в состав линии очистки стали). Кроме этого, могут применяться химическое и пламенное удаление окалины.
Контроль полноты удаления окалины выполняется одним из двух способов. Первый способ предусматривает визуальное сравнение очищенной поверхности с эталонами ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014.
Во втором случае применяется 10-15%-ный раствор медного купороса. Поверхность из углеродистой или легированной стали протирается ветошью, смоченной раствором медного купороса. Если прокатная окалина отсутствует, то поверхность после протирки покраснеет (купорос вступает в химическую реакцию со сталью с образованием меди, которая имеет красный цвет). Данный метод описан в ОСТ5.9829-93 «ЕСЗКС. Очистка от окалины и ржавчины корпусных конструкций и сталей».
После протирки медным купоросом поверхность имеет красный цвет, что указывает на отсутствие прокатной окалины.
Методы подготовки поверхности под окраску
Существует несколько методов подготовки поверхности под нанесение лакокрасочного покрытия, однако в промышленной окраске широко распространены три метода: механический, абразивоструйный и гидроструйный.
Механический метод подготовки поверхности
Механический метод предусматривает применение ручного и механизированного инструмента. Таким инструментом являются наждачная бумага, щетки, скребки, молотки, фрезы, зачистные машинки и игольчатые пистолеты. Благодаря своей доступности и низкой стоимости метод применяется для подготовки поверхности неответственных конструкций, для участков малой площади, а также в тех случаях, когда другие методы подготовки невозможны. К последним случаям можно отнести подготовку поверхности и окраску в условиях судна, буровой платформы и т.п.
Для новых конструкций применение механического метода затруднительно, поскольку на таких поверхностях присутствует слой прокатной окалины, которую невозможно удалить механически.
Выполнить качественную механическую подготовку поверхности сложно и трудоемко, но даже добившись этого, полученная степень очистки будет уступать той, которую можно добиться с помощью абразивного струйного метода.
Преимущества и недостатки механического метода описаны в таблице ниже.
Таблица 1. Преимущества и недостатки механической подготовки поверхности.
Абразивоструйный метод подготовки поверхности
Абразивоструйный метод предусматривает применение абразивных частиц, которые под давлением вылетают из сопла и за счет энергии удара очищают поверхность. В качестве абразива могут применяться стальная дробь, гранатовый песок, купершлак и прочее. Для выполнения абразивоструйной очистки требуется дорогостоящее оборудование, при этом метод позволяет добиться высокого качества очистки и, как следствие, обеспечивает большой срок службы покрытия. Сам метод тоже дорогостоящий, но именно абразивоструйная очистка применяется для ответственных конструкций, эксплуатируемых в агрессивных условиях и рассчитанных на эксплуатацию в течение длительного срока. При этом существенный вклад в долговечность покрытия делает шероховатость поверхности, создаваемая абразивом.
Абразивоструйная подготовка поверхности предполагает выполнение сопутствующих операций по обеспыливанию и уборке абразива, что увеличивает общую трудоемкость и удорожает подготовку поверхности.
Таблица 2. Преимущества и недостатки абразивоструйного метода подготовки поверхности.
Гидроструйный метод подготовки поверхности
Гидроструйный метод представляет собой обработку поверхности струей воды под высоким давлением, при этом различные загрязнения удаляются с поверхности за счет энергии удара и действия воды.
Подробную информацию о гидроструйном методе можно изучить по ссылке.
Выбор метода подготовки поверхности
В технической документации на каждый проект указаны степени подготовки различных поверхностей. Имея эту информацию, легко понять, какой метод подготовки поверхности должен применяться:
Sa – абразивная струйная очистка (ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014);
St – очистка ручным механическим инструментом (ГОСТ Р ИСО 8501-1-2014);
Wa – гидроструйная очистка (ISO 8501-4: 2020);
Степени 1-4 – струйная, ручная и механизированная очистка (ГОСТ 9.402-2004).
В соответствии с ГОСТ 9.402 степень очистки поверхности зависит от условий эксплуатации покрытия: чем агрессивнее условия эксплуатации, тем лучше должна быть подготовка поверхности. Соответственно, по заданным условиям эксплуатации можно приблизительно представить, какой будет подготовка поверхности, хотя в целом стандарт допускает несколько степеней очистки для одних и тех условий.
В тех случаях, когда степень подготовки не указана, можно руководствоваться следующими соображениями:
- Если покрытие будет эксплуатироваться в агрессивных условиях или требуется длительный срок службы, то для подготовки поверхности должен использоваться абразивоструйный метод;
- В ограниченных условиях, при отсутствии оборудования, на малой площади обычно применяется механическая подготовка поверхности;
- При наличии экологических требований, а также при наличии требований по искробезопасности применяется гидроструйная очистка.