1. Importanza del pretrattamento superficiale
Lo scopo del pretrattamento superficiale è quello di far sì che la superficie da rivestire raggiunga la qualità di rimozione della ruggine e la rugosità richieste dal rivestimento selezionato, garantendo al contempo una buona adesione tra la superficie da rivestire e lo strato di rivestimento. Il metodo e l'indice di pretrattamento superficiale sono determinati dal tipo di strato di rivestimento. Il reparto addetto all'implementazione del pretrattamento superficiale deve disporre di attrezzature e personale tecnico adeguati, e tutti i pretrattamenti superficiali devono essere sottoposti a supervisione e ispezione tecnica specifica. Per comprendere correttamente il pretrattamento superficiale, è necessario innanzitutto comprendere appieno i fattori che ne influenzano il processo. La freccia verticale spessa collega l'oggetto da spruzzare con lo scopo della spruzzatura. Le frecce collegate a sinistra e a destra della freccia spessa indicano i fattori che entrano in gioco per raggiungere lo scopo previsto. Il metodo di spruzzatura, l'abrasivo e il veicolo per il trasporto dell'abrasivo vengono selezionati in base alle caratteristiche, al tipo e alle dimensioni del pezzo da spruzzare, nonché allo scopo previsto dopo la spruzzatura. Poiché i fattori influenti coinvolti sono numerosi, è necessario procedere con molta cautela. Nella costruzione dello strato anticorrosione delle condotte, si dice "30% materiale e 70% costruzione", a dimostrazione dell'importanza della costruzione. Nel processo di costruzione, il pretrattamento superficiale dei tubi in acciaio (il più elementare è la "rimozione della ruggine") è la massima priorità e la sua qualità è direttamente correlata alla qualità e alla durata dello strato di rivestimento. In letteratura sono presenti statistiche di questo tipo, che indicano come il trattamento superficiale sia il fattore più importante tra i tanti che influenzano la durata dello strato di rivestimento.
Analizzando i costi dello strato di rivestimento, il costo del trattamento superficiale rappresenta generalmente circa il 50%. Lo strato di rivestimento del rivestimento interno anti-attrito è costituito da un film sottile, un numero limitato di strati e una piccola quantità di vernice, quindi il costo del trattamento superficiale è più elevato, circa il 70%. Pertanto, nella progettazione e costruzione del rivestimento interno anti-attrito, è necessario prestare particolare attenzione alla qualità del pretrattamento superficiale.
2. Principali fattori che influenzano la qualità dello strato di copertura
2.1 L'influenza delle scaglie di ossido: nelle condizioni di alta temperatura di laminazione e saldatura, sulla superficie del tubo di acciaio si genera naturalmente uno strato di scaglie di ossido. Il suo componente principale è una miscela di ossidi di ferro. Da un punto di vista strutturale, si compone di circa tre strati: lo strato più esterno è Fe3O4 o Fe2O3, lo strato intermedio è FcO e Fe3O4 e quello più vicino alla superficie dell'acciaio è FeO. Sotto l'influenza di condizioni ambientali esterne, come temperatura, umidità, forze esterne, ossigeno e sale, queste scaglie di ossido si screpolano, si staccano e si staccano. Se non vengono rimosse completamente, avranno tre principali effetti distruttivi sullo strato di copertura: in primo luogo, il potenziale dell'elettrodo delle scaglie di ossido è di 0,26 V più positivo di quello dell'acciaio, esponendo la superficie dell'acciaio nel punto in cui le scaglie di ossido si staccano e le crepe diventano l'anodo della cella galvanica e subiscono corrosione; in secondo luogo, il vapore acqueo si condensa facilmente nelle crepe delle scaglie di ossido. Se al suo interno si scioglie SO2, si può generare solfato ferroso, che aumenta la conduttività dell'elettrolita e favorisce la corrosione; in secondo luogo, le incrostazioni di ossido che non sono state rimosse ma si sono staccate possono staccarsi e gonfiarsi completamente quando la temperatura della tubazione oscilla notevolmente, causando la rottura e il distacco dello strato di rivestimento.
2.2 L'influenza dello sporco superficiale: lo sporco qui menzionato si riferisce ai prodotti della ruggine e alla polvere che non sono stati completamente rimossi dalla superficie del tubo in acciaio. Dovrebbe includere anche le particelle residue che non sono state pulite sulla superficie del tubo in acciaio dopo il trattamento superficiale e la nuova ruggine che non è stata rivestita entro il tempo specificato dopo il trattamento superficiale. A causa della loro presenza, è difficile ottenere un rivestimento liscio e uniforme, indebolendo la sua adesione al substrato, in modo che il rivestimento non possa entrare in contatto diretto con la superficie dell'acciaio, con conseguente riduzione dell'adesione del rivestimento e compromissione della sua durata utile.
2.3 L'influenza dei sali solubili: quando sulla superficie dell'acciaio sotto il rivestimento sono presenti sali solubili, a causa delle diverse pressioni osmotiche all'interno e all'esterno del rivestimento, l'umidità presente nell'aria penetra nel rivestimento per raggiungere la superficie dell'acciaio e combinarsi con i sali solubili, causando corrosione sulla superficie dell'acciaio e distaccando il rivestimento. Tra questi, il cloruro è il sale solubile più importante. Grazie alla sua elevata capacità di penetrazione, è specificato nella norma Q/SYXQ11 "Condizioni tecniche supplementari per lo strato di rivestimento anti-attrito sulla parete interna del gasdotto Ovest-Est", in particolare per i tubi in acciaio spediti via mare e i tubi in acciaio immagazzinati in zone costiere per un certo periodo di tempo; questo punto merita di essere sottolineato.
2.4 Effetto della rugosità: l'adesione tra il rivestimento e la superficie del tubo in acciaio è determinata dall'attrazione reciproca tra i gruppi polari nelle molecole del rivestimento e le molecole della superficie metallica. Oltre agli effetti fisici (forza di dispersione, forza di induzione e forza di orientamento), è principalmente di natura meccanica. Dopo che la superficie del tubo in acciaio viene trattata con spruzzatura abrasiva (sabbiatura), la rugosità superficiale aumenta significativamente e l'area superficiale del metallo può persino aumentare di 20 volte. Con l'aumento della rugosità, l'area superficiale aumenta significativamente e l'adesione tra il rivestimento e la superficie del tubo in acciaio aumenta di conseguenza. Quando l'abrasivo spruzzato (sabbiato) presenta bordi e angoli, la superficie metallica trattata con esso non solo aumenta l'area superficiale, ma fornisce anche una geometria superficiale adatta all'adesione del rivestimento, che favorisce l'attrazione molecolare e l'ancoraggio meccanico.
Tuttavia, anche una rugosità superficiale irragionevole può danneggiare il rivestimento. Ad esempio, se la rugosità è eccessiva, aumenterà anche la quantità di rivestimento necessaria per riempire la "cavità" del modello di ancoraggio. Anche le cavità troppo profonde tendono a causare bolle, che influiscono direttamente sulla qualità del rivestimento. Inoltre, quando il rivestimento è sottile, la punta della cresta può facilmente esporre la superficie, compromettendo l'integrità del rivestimento e causando corrosione per vaiolatura.
Per il rivestimento interno anti-attrito, è necessario che la rugosità superficiale della parete interna del tubo in acciaio sia di circa 30-50 μm dopo il trattamento superficiale. La rugosità superficiale dipende da parametri di processo quali granulometria, forma, materiale, velocità di spruzzatura e tempo di azione dell'abrasivo; tra questi, la granulometria dell'abrasivo ha il maggiore impatto sulla rugosità.
Esistono molti metodi per il trattamento superficiale. Il più ragionevole per le condotte è il metodo a spruzzo (proiettile), comunemente utilizzato. Questo perché l'impatto violento dell'abrasivo può aumentare la resistenza alla fatica del materiale di circa l'80%; anche la durezza superficiale viene migliorata in misura variabile; può anche eliminare le tensioni interne in corrispondenza della saldatura, migliorando significativamente la resistenza alla corrosione dell'acciaio.
3. Requisiti di base per il trattamento superficiale dei tappi: il trattamento superficiale dei tubi in acciaio segue solitamente standard tecnici. I paesi industrialmente sviluppati hanno formulato progressivamente i propri standard di qualità per la rimozione della ruggine. Il più noto di questi è lo standard industriale svedese SIS 055900 "Standard per la rimozione della ruggine superficiale dei materiali in acciaio prima della verniciatura", da tempo adottato da paesi di tutto il mondo. L'Organizzazione Internazionale per la Normazione ha formulato la norma ISO 8501-1 "Pretrattamento dei materiali in acciaio prima della verniciatura con rivestimenti e prodotti correlati - Valutazione visiva della pulizia superficiale - Parte 1: Grado di ruggine e grado di rimozione della ruggine di materiali in acciaio non rivestiti e materiali in acciaio dopo la completa rimozione del rivestimento originale" secondo la norma svedese. Il mio paese ha anche formulato la norma GB 8923 "Grado di ruggine e grado di rimozione della ruggine dei materiali in acciaio prima della verniciatura" relativa agli standard ISO. L'industria petrolifera ha anche formulato la norma SY/T 0407 "Specifiche per il pretrattamento superficiale dei materiali in acciaio prima della verniciatura" da utilizzare insieme alla norma GB 8923. Ecco alcuni estratti dai punti chiave della norma.
3.1 GB 8923 “Grado di ruggine e grado di rimozione della ruggine dalle superfici in acciaio prima della verniciatura”: GB 8923 “Grado di ruggine e grado di rimozione della ruggine dalle superfici in acciaio prima della verniciatura” si concentra sulla classificazione dei gradi di ruggine e dei gradi di rimozione della ruggine, sulla valutazione visiva e sull'uso di foto a colori di campioni standard.
(1) Grado di ruggine Prima della rimozione della ruggine, lo stato di ruggine originale della superficie dell'acciaio è diviso in quattro gradi, rappresentati da A, B, C e D. Dopo la rimozione della ruggine, dovrebbe essere confrontato con il grado di ruggine originale:
Una superficie in acciaio completamente ricoperta di ossido e quasi priva di ruggine;
B Superficie in acciaio arrugginita e con parte delle scaglie di ossido staccate;
C Superficie in acciaio che ha perso la crosta di ossido a causa della ruggine, oppure può essere raschiata via e presenta una piccola quantità di vaiolatura;
D Superficie in acciaio completamente scrostata dalle scaglie di ossido a causa della ruggine e con vaiolatura diffusa. (2) Livello di rimozione della ruggine GB 8923 "Livello di ruggine e livello di rimozione della ruggine delle superfici in acciaio prima della verniciatura" distingue i livelli di rimozione della ruggine in base ai diversi metodi di rimozione della ruggine e quindi fornisce livelli diversi a seconda dei diversi metodi. "Sa", "St" e "Fl" rappresentano rispettivamente la rimozione della ruggine a spruzzo (sabbiatura), la rimozione della ruggine manuale ed elettrica e la rimozione della ruggine a fiamma. I numeri arabi dopo le lettere indicano il grado di rimozione della ruggine. ① La rimozione della ruggine a spruzzo o sabbiatura è rappresentata da "Sa" ed è suddivisa in quattro livelli, descritti di seguito. Sa1 Rimozione della ruggine leggera a spruzzo o sabbiatura: non devono essere presenti grasso e sporco visibili sulla superficie in acciaio, né scaglie di ossido, ruggine e rivestimento debolmente attaccati. Sa2 Rimozione completa della ruggine a spruzzo o sabbiatura: non devono essere presenti grasso e sporco visibili sulla superficie in acciaio, e scaglie di ossido, ruggine e rivestimento sono stati sostanzialmente rimossi, e i residui devono essere saldamente attaccati. Sa2.5 Sabbiatura molto accurata e rimozione della ruggine tramite sabbiatura: sulla superficie dell'acciaio non devono essere visibili grasso, sporco, ossido, ruggine o rivestimenti e le eventuali tracce rimanenti devono essere solo lievi macchie o strisce. Sa3 Rimozione della ruggine tramite spruzzatura o sabbiatura che rende la superficie dell'acciaio pulita: sulla superficie dell'acciaio non devono essere visibili grasso, sporco, ossido, ruggine o rivestimenti e la superficie deve mostrare un colore metallico uniforme.
② Rimozione della ruggine con utensili manuali ed elettrici Indicata con “St”, la norma GB 8923 fornisce due livelli, ovvero:
St2 Rimozione completa della ruggine con utensili manuali ed elettrici: sulla superficie dell'acciaio non devono essere visibili grasso e sporco, né scaglie di ossido, ruggine o rivestimenti allentati.
St3 Rimozione completa della ruggine con utensili manuali ed elettrici: non devono essere presenti grasso e sporco visibili sulla superficie dell'acciaio, né scaglie di ossido, ruggine o rivestimenti distaccati. La rimozione della ruggine deve essere più accurata rispetto a St2 e la superficie della parte esposta del substrato deve presentare una lucentezza metallica.
3. Rimozione della ruggine da fiamma Indicata con "F1", la rimozione della ruggine da fiamma dovrebbe includere l'uso di una spazzola metallica motorizzata per rimuovere i prodotti attaccati alla superficie dell'acciaio dopo l'operazione di riscaldamento a fiamma. La norma fornisce un solo grado:
F1 Rimozione della ruggine dalla fiamma: la superficie dell'acciaio deve essere priva di ossidazioni, ruggine, rivestimenti e altri elementi attaccati; eventuali tracce rimanenti devono essere solo scolorimenti superficiali (ombre di colori diversi).
(3) Valutazione del grado di ruggine e del grado di rimozione della ruggine Il metodo di valutazione e i requisiti della valutazione visiva e delle foto standard sono forniti in GB 8923. Quando si valuta il grado di ruggine, il grado di ruggine indicato nella foto del corrispondente grado di ruggine più grave viene utilizzato come risultato della valutazione; quando si valuta il grado di rimozione della ruggine, il grado di rimozione della ruggine indicato nella foto che è più vicino all'aspetto della superficie dell'acciaio viene utilizzato come risultato della valutazione. Molti fattori influenzano la valutazione visiva del grado di rimozione della ruggine delle superfici in acciaio, tra cui i seguenti: ① Abrasivi utilizzati per la rimozione della ruggine a spruzzo o a sabbiatura e utensili utilizzati per la rimozione della ruggine manuale ed elettrica; ② Stato di ruggine delle superfici in acciaio che non appartengono al grado di ruggine standard; ③ Il colore dell'acciaio stesso; ④ Differenze nella rugosità di varie parti dovute a diversi gradi di corrosione; ⑤ Superficie irregolare, come depressioni; ⑥ Graffi dell'utensile; ⑦ Illuminazione non uniforme; ⑧ Ombre causate da diversi angoli di impatto dell'abrasivo sulla superficie durante la rimozione della ruggine mediante spruzzatura o sabbiatura; ⑨ Abrasivi incorporati nella superficie.
3.2 SY/T 0407 "Specifiche per la preparazione superficiale dei materiali in acciaio prima della verniciatura": questa specifica deve essere utilizzata in combinazione con GB 8923 e la maggior parte del suo contenuto è redatto in base allo standard SSPC dell'American Steel Structure Painting Committee. In combinazione con i contenuti pertinenti relativi ai requisiti del processo di riduzione della resistenza aerodinamica delle condotte, di seguito una breve introduzione:
(1) Trattamento superficiale prima e dopo la rimozione della ruggine mediante sabbiatura Prima di procedere alla rimozione della ruggine mediante sabbiatura, rimuovere l'olio, il grasso e lo sporco visibili dalla superficie dell'acciaio. Dopo la rimozione della ruggine e prima della verniciatura, utilizzare un soffiatore d'aria asciutto e senza maniche, un aspirapolvere o una spazzolatura per rimuovere la ruggine e la polvere galleggianti sulla superficie del pezzo. La superficie dell'acciaio dopo la rimozione della ruggine mediante sabbiatura deve essere verniciata prima che venga contaminata. Se la superficie dell'acciaio è contaminata prima della verniciatura, deve essere pulita nuovamente.
(2) Selezione degli abrasivi In base ai risultati del test di spruzzatura, la sabbia di zirconio e i granuli di filo metallico sono i migliori abrasivi, il corindone è il peggiore, mentre i granuli di ghisa frantumata e due tipi di corindone fuso si collocano in una posizione intermedia. L'effetto di rimozione della ruggine superficiale del corindone è molto lento e scarso e produce un'intensa emissione di polvere. I granuli di filo metallico sono particolarmente adatti per la rimozione della ruggine da sezioni trasversali delicate, e anche la sabbia ha un buon effetto di rimozione della ruggine, ma entrambi producono polvere. Per il corindone fuso, il volume di abrasivo erogato è quasi solo la metà di quello della sabbia di zirconio, dei granuli di ghisa frantumata e dei granuli di filo metallico. Per lo stesso lavoro di rimozione della ruggine, il volume di abrasivo di ferro richiesto è da 2 a 3 volte inferiore a quello dei materiali minerali, ovvero le particelle pesanti hanno un effetto di rimozione della ruggine migliore rispetto alle particelle leggere. Il tempo di spruzzatura richiesto per un certo effetto di rimozione della ruggine è correlato all'abrasivo selezionato. L'effetto di rimozione della ruggine per unità di tempo diminuisce nel seguente ordine: sabbia, sabbia di zircone, granuli di ghisa frantumati, granuli di filo da 0,65, granuli di filo da 0,97, corindone fuso 0,72, corindone fuso 0,75 e corindone. In condizioni operative reali, i granuli di filo da 0,65 rimuovono la ruggine più velocemente dei granuli di filo da 0,97. Gli abrasivi devono essere selezionati in base al grado di acciaio, al tipo, al grado di ruggine originale, al tipo di rivestimento utilizzato, al metodo di rimozione della ruggine e alla rugosità superficiale richiesta per il rivestimento. Abrasivi metallici come graniglia di acciaio fuso, graniglia di ghisa, sabbia di acciaio fuso, sabbia di ghisa e segmenti di filo di acciaio possono essere utilizzati per la rimozione della ruggine a spruzzo (a getto). In base ai requisiti del sistema di rivestimento per la profondità di ancoraggio sulla superficie dell'acciaio, fare riferimento alla Tabella 5-2 per selezionare gli abrasivi. Si noti che la durezza della graniglia di acciaio nella tabella è HRC 40-50 e la durezza della sabbia di acciaio è HRC 55-60. La profondità di ancoraggio tipica indicata nella tabella rappresenta la rugosità superficiale massima e media che ci si aspetta di ottenere in buone condizioni di spruzzo (proiettile) (girante o ugello). L'appendice standard fornisce le specifiche, la composizione, la durezza e altri requisiti prestazionali del segmento di filo d'acciaio. Nel trattamento superficiale, l'aggiunta di una certa quantità di segmenti di filo d'acciaio all'abrasivo può produrre netti "picchi e valli" di rugosità, il che è molto utile per aumentare l'adesione meccanica tra il film di rivestimento e la superficie dell'acciaio. Il consumo di abrasivi è determinato dalla durata dell'abrasivo, un concetto difficile da definire. Di solito si basa sulla frammentazione dell'abrasivo. In ingegneria, il termine "tempo di utilizzo" viene utilizzato per indicare la durata dell'abrasivo, che ne determina il costo relativo.
3.3 GB/T13288 “Valutazione del livello di rugosità superficiale dell'acciaio prima della verniciatura”: questa norma si applica alle superfici in acciaio il cui livello di rimozione della ruggine dopo la sabbiatura abrasiva metallica o non metallica e la sabbiatura è superiore a Sa2,5 in GB 8923 “Livello di ruggine e livello di rimozione della ruggine della superficie in acciaio prima della verniciatura”. La rugosità superficiale formata dopo la sabbiatura abrasiva e la sabbiatura prima della verniciatura è suddivisa in tre livelli di rugosità.
L'influenza dei parametri di rugosità sullo strato di rivestimento dipende dai seguenti fattori:
①Aumenta la superficie, migliora l'adesione del rivestimento e migliora lo stato di attivazione della superficie;
②Influenzano la quantità di rivestimento;
3. Influenzano l'effetto protettivo dello strato di copertura e l'esposizione del picco.
L'entità della rugosità dipende dai seguenti fattori:
①Il tipo e le specifiche dell'abrasivo;
2. La velocità di spruzzatura e l'angolo dell'abrasivo;
3. La portata e il tempo di azione dell'abrasivo spruzzato;
④Il tipo, la durezza e la struttura superficiale del pezzo stesso.
3.4 Standard di prova per il cloruro solubile: la norma ISO 8502-2 "Determinazione di laboratorio del cloruro su superfici pulite" specifica un metodo di prova per il cloruro solubile sulle superfici in acciaio. Questo metodo consiste nel pulire prima una determinata area della superficie in acciaio e poi utilizzare il metodo di titolazione del nitrato mercurico con blu di difenilcarbazone-bromofenolo come indicatore per analizzare e determinare il cloruro raccolto nell'acciaio pulito. Inoltre, tra gli standard correlati figurano la norma ISO 8502-5 "Rilevamento del cloruro sulla superficie dell'acciaio da verniciare - Metodo del tubo di rilevamento degli ioni cloruro", la norma ISO 8502-6 "Metodo di campionamento per impurità solubili su superfici da verniciare" e la norma ISO 8502-7 "Analisi delle impurità solubili su superfici da verniciare - Metodo di analisi del campo di ioni cloruro".
4. Pretrattamento della superficie interna dei tubi in acciaio
Per garantire la qualità e la durata del rivestimento interno, la superficie del rivestimento deve essere accuratamente pretrattata prima del rivestimento. Rispetto al rivestimento anticorrosivo, il rivestimento interno anti-attrito è più sottile, quindi la rugosità superficiale dovrebbe essere di grado fine (F). Secondo i requisiti dello standard Q/SY xQ11, il grado di rimozione della ruggine è Sa2.5 e la rugosità dovrebbe essere compresa tra 30 e 50 μm.
Tra i diversi metodi di trattamento superficiale, la spruzzatura (sabbiatura) sulla parete interna della tubazione è la più adatta. La scelta specifica deve essere basata sul diametro del tubo e sulle condizioni dell'attrezzatura. La pallinatura può essere utilizzata per tubi di grande diametro, mentre la sabbiatura può essere utilizzata per tubi di piccolo diametro (ad esempio inferiori a 762 mm). Il Netherlands Metal Research Institute ha condotto uno studio specifico sulla rimozione della ruggine mediante spruzzatura e ritiene che tale rimozione possa essere considerata una sorta di effetto abrasivo che si prevede possa essere ottenuto tramite erosione. I seguenti punti sono proposti per la tecnologia di rimozione della ruggine mediante spruzzatura.
(1) La velocità delle particelle spruzzate è determinante per l'energia cinetica delle particelle ed è fortemente influenzata dalle particelle di rimbalzo. La velocità delle particelle è funzione della distanza di spruzzatura. (2) L'angolo del getto determina il grado di collisione delle particelle durante la spruzzatura, che è massimo quando l'angolo del getto è di 45°. (3) La dimensione delle particelle è estremamente importante per l'uniformità della rimozione della ruggine. Per raggiungere lo scopo previsto, è necessario che le particelle abbiano una dimensione ottimale. La dimensione delle particelle dipende in larga misura dalle proprietà dello strato superficiale (scaglia di laminazione, ruggine o crosta di fusione) e dalle condizioni della superficie sottostante.
4.1 Granigliatura: la granigliatura è il processo che utilizza la forza centrifuga generata dalla rotazione ad alta velocità delle pale della macchina granigliatrice per sparare abrasivi (graniglia d'acciaio, segmenti di filo d'acciaio, sabbia d'acciaio angolare, ecc.) a una velocità lineare molto elevata sulla superficie della parete interna del tubo trattato, producendo un effetto di battitura e molatura, rimuovendo le scaglie e la ruggine superficiali, esponendo la superficie al colore metallico originale e fornendo una rugosità che ha la capacità di ancorare la vernice. La granigliatura non solo può rimuovere le scaglie e la ruggine dalla superficie del tubo in acciaio, ma anche rinforzare la superficie del tubo in acciaio, eliminare le tensioni residue e migliorare la resistenza alla fatica e alla corrosione sotto sforzo. La granigliatura ha un elevato utilizzo di abrasivo, una rapida velocità di rimozione della ruggine e un costo contenuto, ed è adatta per operazioni su larga scala. Pertanto, la granigliatura è la prima scelta per il trattamento della superficie interna dei tubi in acciaio. I requisiti del processo di granigliatura sono: preriscaldamento dei tubi in acciaio, rimozione della ruggine tramite granigliatura e pulizia della superficie.
(1) Preriscaldamento di tubi in acciaio: il preriscaldamento consiste nel riscaldare la superficie interna del tubo per rimuovere l'umidità e una parte di olio dalla superficie. I metodi di preriscaldamento includono il riscaldamento a induzione a media frequenza, il riscaldamento a fiamma e il riscaldamento a spruzzo di acqua calda. Nella scelta del metodo, è necessario adattarlo alle condizioni locali, essere economico e ragionevole e compatibile con la linea di assemblaggio.
① Il riscaldamento a media frequenza ha una struttura semplice. La bobina di induzione è installata sul rullo, il che non occupa spazio e consuma meno energia. Tuttavia, il riscaldamento a media frequenza non è molto efficace nella rimozione di olio e detriti dalla superficie.
2. Il riscaldamento a fiamma consiste nel bruciare gas liquefatto pulito e riscaldare direttamente la superficie interna del tubo di acciaio con fiamme, che possono bruciare l'umidità superficiale. Il presupposto di questo metodo è che ci sia una sufficiente quantità di gas liquefatto.
3. Il riscaldamento a spruzzo di acqua calda è efficace per rimuovere olio e rifiuti, ma l'attrezzatura è complessa e richiede una fonte di vapore, una pompa per l'acqua calda e una stanza di ventilazione per l'evaporazione dell'acqua calda, che occupa un'ampia area.
(2) Granigliatura e rimozione della ruggine: sulla linea di produzione, il processo di granigliatura viene eseguito in una cabina di granigliatura, composta da una testa di granigliatura, un dispositivo di circolazione dell'abrasivo, un dispositivo di pulizia dell'abrasivo e un dispositivo di ventilazione e rimozione della polvere. Quando il tubo in acciaio entra nella cabina di granigliatura, le lame della testa di granigliatura ruotano ad alta velocità azionate dal motore, generando una forte forza centrifuga. Sotto l'azione della forza centrifuga, l'abrasivo accelera lungo la lama fino a quando non viene espulso. L'abrasivo espulso forma un flusso a ventaglio e colpisce la superficie interna del tubo in acciaio per rimuovere ossido e ruggine. Dopo l'espulsione dell'abrasivo, il sistema di circolazione dell'abrasivo ricicla e setaccia l'abrasivo usato e lo trasferisce all'estremità di alimentazione per il riutilizzo.
(3) Pulizia superficiale: i tubi in acciaio sottoposti a pallinatura contengono polvere abrasiva, residui di ruggine e altro sporco, che devono essere puliti. In alcuni dispositivi di vecchia generazione, i tubi in acciaio vengono inclinati per eliminare i residui. Questa operazione richiede molta potenza e una certa quantità di tempo, quindi è raramente utilizzata nei dispositivi moderni. Il nuovo metodo di pulizia consiste nel soffiare con aria compressa o aspirapolvere. Con l'aumento della consapevolezza in materia di salute, sicurezza e ambiente, è necessario installare dispositivi di ventilazione e rimozione della polvere nella linea di produzione delle operazioni di pallinatura per assorbire la polvere generata durante il processo di pallinatura e separare e recuperare gli abrasivi.
(4) Abrasivi: gli abrasivi utilizzati per la pallinatura sono principalmente graniglia di ferro, graniglia di acciaio, segmenti di filo d'acciaio e sabbia d'acciaio angolare. Dal punto di vista economico e pratico, la graniglia di acciaio è migliore, mentre dal punto di vista dell'effetto di pallinatura, i segmenti di filo d'acciaio sono migliori. L'abrasivo ideale per la pallinatura dovrebbe essere costituito da graniglia di acciaio più segmenti di filo d'acciaio o da graniglia di acciaio più sabbia d'acciaio, con un rapporto da 1:1 a 2:1.
4.2 Trattamento di sabbiatura (pallina): Il trattamento di sabbiatura (pallina) utilizza aria compressa come potenza per spruzzare abrasivi (sabbia o graniglia) a una certa velocità sulla superficie dell'acciaio da trattare. Sotto l'impatto e la macinazione degli abrasivi, le incrostazioni di ossido, i prodotti della ruggine e altre impurità presenti sulla superficie metallica vengono rimossi. Il dispositivo di trattamento di sabbiatura (pallina) generalmente comprende: un sistema di erogazione di aria compressa (elaborazione, stoccaggio); ugello, tubo flessibile, sistema di ricircolo per il recupero dell'abrasivo; sistema di controllo elettronico dell'illuminazione di trazione; sistema di rimozione della polvere e sistema di alimentazione di aria e sabbia. Molti fattori influenzano l'effetto di rimozione della ruggine della sabbiatura (pallina), come la pressione dell'aria, il tipo e le specifiche degli abrasivi, l'angolo di spruzzo e la velocità degli abrasivi, la distanza dall'ugello alla superficie dell'acciaio, ecc. Gli abrasivi devono essere selezionati in base ai requisiti del trattamento superficiale e allo stato originale della superficie dell'acciaio. Solitamente si possono utilizzare graniglia d'acciaio, segmenti di filo d'acciaio, sabbia d'acciaio angolare, sabbia di quarzo o una loro miscela. I requisiti relativi al livello di rimozione della ruggine e alla rugosità superficiale della sabbiatura (pallinatura) sono coerenti con i contenuti dell'ispezione di qualità e con gli standard sopra menzionati. Dai risultati, gli effetti della sabbiatura (pallinatura) e della granigliatura sono gli stessi. I principali fattori per la scelta del metodo sono l'economicità e le condizioni. Ad esempio, quando il diametro del tubo è inferiore a 762 mm, la distanza tra la testa di sabbiatura e la superficie trattata non è sufficiente, quindi non è possibile utilizzare la granigliatura e si deve ricorrere alla sabbiatura (pallinatura). La sabbiatura (pallinatura) è una tecnologia matura e le sue attrezzature sono state anche commercializzate. Quando si seleziona il pretrattamento della superficie interna della tubazione, questo può essere utilizzato con piccole modifiche.
4.3 Operazione di pulizia: la superficie trattata con sabbiatura (pallinatura) deve essere pulita con una spazzola, aria compressa o un aspirapolvere. Per pulire la ruggine e le particelle abrasive fini che si staccano dalla superficie dalle depressioni dei "picchi e valli" del modello di ancoraggio. Per i tubi in acciaio a bocca larga, si adotta solitamente il metodo di spurgo. Esistono due metodi: uno consiste nell'utilizzare un aspirapolvere a grande cilindrata per aspirare la polvere principale e i granuli di acciaio durante il processo di rimozione della ruggine durante la sabbiatura. Prima che la polvere fine rimanente venga spruzzata all'interno, accendere la fonte d'aria della pistola a spruzzo, che inizierà a spurgare la superficie interna del tubo in acciaio. La pistola a spruzzo soffia da un'estremità del tubo in acciaio all'altra estremità e la polvere viene aspirata dall'aspirapolvere all'estremità opposta. Un altro metodo consiste nell'utilizzare un dispositivo di colata per sollevare il tubo d'acciaio a una certa angolazione, in modo che i grani d'acciaio scivolino verso il basso nel dispositivo di recupero, quindi spurgare la parete interna del tubo d'acciaio e utilizzare un aspirapolvere per aspirare la polvere fine. Se si tratta di una superficie trattata a umido, deve essere risciacquata con acqua dolce con una quantità sufficiente di inibitore di corrosione, oppure risciacquata prima con acqua dolce e poi passivata. Se necessario, utilizzare una spazzola per un ulteriore trattamento per rimuovere tutti i residui.
5. Controllo qualità: il controllo qualità del trattamento superficiale interno dei tubi in acciaio si basa su due aspetti principali: pulizia e rugosità.
5.1 Pulizia: secondo i requisiti delle norme ISO 8501-1 e GB 8923, la superficie interna del tubo in acciaio con rivestimento anti-attrito deve raggiungere il livello Sa2,5 dopo il trattamento. Questo livello è definito come: la superficie in acciaio deve essere priva di grasso visibile, sporco, scaglie, ruggine, vernice e altri elementi aggressivi, e le eventuali tracce residue devono essere rappresentate solo da lievi macchie o strisce. Questo requisito di pulizia può essere ispezionato visivamente. Inoltre, la norma ISO 8502 fornisce anche un metodo per rilevare la pulizia della superficie.
La norma ISO8502-1 fornisce un metodo di rilevamento dei sali di ferro solubili rimasti sulla superficie dell'acciaio trattato. Il metodo principale consiste nel pulire la superficie dell'acciaio con acqua, sciogliere il sale di ferro solubile in acqua e quindi utilizzare la 2,2-bipiridina come indicatore per misurare la soluzione detergente raccolta mediante colorimetria. L'indicatore di riferimento è che quando il contenuto di ioni di ferro sulla superficie dell'acciaio è inferiore a 15 mg/m²/, si può ritenere che non vi sarà alcun impatto significativo sul rivestimento.
La norma ISO 8502-2 fornisce un metodo di prova di laboratorio per il contenuto di ossidi idrosolubili sulla superficie dei tubi in acciaio. Questo metodo può essere utilizzato per la superficie dei tubi in acciaio prima e dopo il trattamento superficiale. Il metodo prevede che una determinata area della superficie in acciaio venga prima pulita con un volume noto di acqua, l'acqua di pulizia venga raccolta e quindi il cloruro nella soluzione detergente raccolta venga analizzato e determinato mediante il metodo di titolazione con nitrato mercurico con blu di difenilcarbazone-bromofenolo come indicatore. Durante il processo di titolazione, gli ioni di mercurio reagiscono con gli ioni di ossigeno liberi per generare HgCl2. Dopo che gli ioni cloruro sono stati consumati, gli ioni di mercurio in eccesso appaiono viola nell'indicatore misto, indicando che il processo di titolazione è terminato. Per quanto riguarda questo test, Q/SY XQ11 fa riferimento a un indicatore di 20 mg/m2 di standard esteri pertinenti. Tuttavia, questo indicatore si riferisce alla necessità o meno di risciacquare la superficie del tubo in acciaio prima del trattamento superficiale. Secondo i requisiti delle norme ISO, è necessario effettuare nuovamente il test dopo la pulizia. La Tabella 5-5 riporta l'indice dei requisiti delle norme estere per il contenuto di sale sulla superficie dei tubi in acciaio.
La norma ISO 8502-3 è uno standard per la valutazione del grado di contaminazione da polvere sulla superficie dell'acciaio da verniciare. La norma suddivide il grado di contaminazione da polvere sulla superficie dell'acciaio in cinque livelli, definiti da grafici standard; il metodo di rilevamento consiste nell'applicare un nastro adesivo sulla superficie dell'acciaio da testare e quindi confrontare il nastro polveroso con il grafico standard per determinare il livello di contaminazione da polvere sulla superficie dell'acciaio. La norma ISO 8502-4 è un metodo per valutare la possibilità di condensa sulla superficie dell'acciaio prima della verniciatura. Questo metodo misura il punto di rugiada nelle corrispondenti condizioni ambientali misurando la temperatura e l'umidità relativa dell'aria ambiente, quindi misura la temperatura superficiale dell'acciaio e valuta la possibilità di condensa superficiale dalla differenza tra il punto di rugiada e il punto di rugiada. Per i rivestimenti a base di solvente, la temperatura superficiale del tubo in acciaio da verniciare deve essere superiore di oltre 3 °C alla temperatura del punto di rugiada ambiente.
Inoltre, l'Organizzazione internazionale per la normazione ISO/TC35/SCl2 ha formulato anche altri standard pertinenti sui metodi di prova della pulizia delle superfici, oltre agli standard ISO 8502-5, ISO 8502-6 e ISO 8502-7 sopra menzionati, ci sono: ISO 8502-8 Analisi delle impurità solubili sulla superficie da verniciare - metodo di analisi in loco del solfato; ISO 8502-9 Analisi delle impurità solubili sulla superficie da verniciare - metodo di analisi in loco del sale di ferro; ISO 8502-10 Analisi delle impurità solubili sulla superficie da verniciare - metodo di analisi in loco del grasso; ISO 8502-11 Analisi delle impurità solubili sulla superficie da verniciare - metodo di analisi in loco dell'umidità.
Rugosità: la norma GB 13288, redatta in base alla norma ISO, prevede disposizioni specifiche per la valutazione della rugosità dopo il trattamento superficiale. Le fasi sono: rimuovere polvere e detriti dalla superficie, selezionare il campione di confronto della rugosità appropriato (campione "G" e campione "S") in base all'abrasivo e posizionarlo vicino a un determinato punto di misura sulla superficie dell'acciaio da testare per il confronto visivo. Il grado di rugosità indicato dal campione più vicino all'aspetto della superficie dell'acciaio è il grado di valutazione. Se per la valutazione si utilizza una lente d'ingrandimento, l'aspetto del campione e la superficie dell'acciaio da testare devono essere osservati contemporaneamente nella lente d'ingrandimento. Se la valutazione visiva risulta difficoltosa, è possibile utilizzare l'unghia del pollice o il pollice e l'indice per impugnare lo stilo di legno e spostarlo su diverse parti della superficie testata; il campione di confronto e il grado di rugosità indicato dal tocco più vicino costituiscono il risultato della valutazione. Il campione di confronto di riferimento per la rugosità superficiale è una piastra piana divisa in quattro parti, ciascuna con una rugosità superficiale di riferimento specificata. Il valore di riferimento della rugosità del campione di confronto della rugosità superficiale deve essere conforme alle disposizioni della Tabella 5-6 e la sua pulizia superficiale intuitiva non deve essere inferiore a Sa2,5. Il campione che riflette le caratteristiche di rugosità superficiale ottenute mediante sabbiatura con abrasivi angolari (GRIT) è denominato campione "G"; il campione che riflette le caratteristiche di rugosità superficiale ottenute mediante sabbiatura con abrasivi pallinati (SHOT) è denominato campione "S". Esistono numerosi metodi per testare la rugosità superficiale. Anche il metodo del comparatore di rugosità è comunemente utilizzato in produzione. Il comparatore di rugosità Keane-tator è uno strumento comunemente utilizzato. È costituito da una sagoma standard con cinque settori convergenti. I cinque settori sono distribuiti a forma di stella a cinque punte e al centro della stella a cinque punte è presente un foro. Ogni settore rappresenta una sagoma standard di rugosità. Quando si utilizza questa sagoma, posizionare la sagoma sulla superficie da testare e utilizzare una speciale lente di ingrandimento posizionata sopra il foro centrale per confrontare la superficie da testare con il settore standard e determinare il valore di rugosità superficiale. Questo metodo è semplice e facile da usare, non richiede strumenti complessi e i risultati del test sono affidabili. Il metodo della carta abrasiva è un altro metodo di prova comunemente utilizzato. Utilizza uno speciale nastro abrasivo. Quando lo si utilizza, staccare il supporto di carta, posizionare il lato in lattice del nastro sulla superficie in acciaio e strofinare il retro del nastro con uno strumento liscio o un altro utensile smussato con movimenti circolari fino a quando la superficie non diventa di un grigio uniforme. Rimuovere il nastro e utilizzare un micrometro a molla per misurare lo spessore del nastro abrasivo. Per ottenere l'altezza di rugosità sulla pellicola, sottrarre 50,8 μm dalla lettura del micrometro per compensare lo spessore dello strato di cuscinetto della pellicola. Lo strumento deve essere calibrato durante la misurazione. Questo metodo è illustrato nel metodo C della norma ASTM D 4417. Questo metodo è semplice e facile da usare e l'impronta di sfregamento può essere conservata in modo permanente come archivio nel processo di produzione.
Data di pubblicazione: 17-12-2024