Việc phun cát bề mặt của ống thép thực sự hoạt động như thế nào?

Việc chuẩn bị bề mặt hiếm khi nhận được sự chú ý xứng đáng trong các cuộc thảo luận về mua sắm ống thép, tuy nhiên, nó được cho là yếu tố quyết định lớn nhất về việc liệu hệ thống phủ có kéo dài tuổi thọ thiết kế của đường ống hay bị hỏng trong vòng vài năm. Phần này xem xét cụ thể về quá trình phun mài mòn - quá trình cơ học giúp bề mặt ống sẵn sàng cho FBE, 3PE hoặc bất kỳ hệ thống lớp phủ nào khác thực sự liên kết.

Ống thép chống ăn mòn 3PE-

Ống LSAW Epoxy ngoại quan kết hợp

Ống LSAW FBE

Lớp phủ không bám dính vào thép thông qua tiếp xúc đơn giản - nó liên kết về mặt cơ học và hóa học với bất kỳ điều kiện bề mặt nào được áp dụng. Cặn nghiền, rỉ sét, cặn dầu và thậm chí cả bụi mịn giữa thép và lớp phủ đóng vai trò như một rào cản ngăn cản độ bám dính thích hợp.

Các nghiên cứu độc lập trong ngành sơn phủ luôn cho rằng phần lớn các hư hỏng sớm của lớp phủ là do việc chuẩn bị bề mặt không đầy đủ chứ không phải do bản thân vật liệu phủ. Hệ thống FBE hoặc 3PE cao cấp được áp dụng trên bề mặt được phun cát không đúng cách sẽ hoạt động kém hơn lớp phủ-trung cấp được áp dụng trên lớp phủ được chuẩn bị chính xác - bước chuẩn bị bề mặt đặt ra giới hạn cho mọi thứ tiếp theo.

Đây là lý do tại sao các thông số kỹ thuật về chuẩn bị bề mặt tồn tại dưới dạng chi tiết đơn hàng theo hợp đồng riêng, tách biệt với thông số kỹ thuật về lớp phủ. Một đơn đặt hàng ống có thể đáp ứng mọi yêu cầu về hóa học và cơ học trong tiêu chuẩn thép của nó nhưng vẫn không thể sử dụng được nếu bước nổ mìn trước khi phủ được thực hiện vội vàng hoặc-không được chỉ định.

Phun mài mòn hoạt động dựa trên nguyên lý vật lý đơn giản: đẩy các hạt cứng ở tốc độ cao lên bề mặt thép để loại bỏ một cách cơ học cặn nhà máy, rỉ sét và cặn lớp phủ cũ, đồng thời làm nhám thép trần để tạo ra bề mặt mà lớp phủ mới có thể bám vào.

Không khí nén,{0}}không dầu đẩy chất mài mòn qua vòi phun với vận tốc thường trong khoảng 60–110 m/s. Trên các dây chuyền sản xuất đường ống hiện đại, đây không phải là thao tác thủ công với người vận hành dẫn đường ống - hầu hết các nhà máy đều chạy đường ống qua một buồng kiểu bánh xe xoay kín,-trong đó có nhiều bánh xe nổ hoặc vòi phun bắn liên tục khi đường ống đi qua, mang lại kết quả 360-độ nhất quán thay vì khả năng thay đổi của nổ mìn cầm tay.

Không phải tất cả chất mài mòn đều có thể thay thế cho nhau và sự lựa chọn sẽ ảnh hưởng đến cả kết quả làm sạch và hình dạng bề mặt còn sót lại:

• Hạt thép- các hạt góc cạnh cắt mạnh và tạo ra bề mặt sắc nét, góc cạnh; được ưu tiên khi neo cơ học tối đa cho lớp phủ được ưu tiên
• Bắn thép- các hạt tròn giúp làm sạch hiệu quả nhưng để lại bề mặt mịn hơn, tròn trịa hơn; thường được pha trộn với đá mài để cân bằng tốc độ làm sạch với độ sắc nét của mặt cắt
• Xỉ đồng và xỉ than- chất mài mòn khoáng chất-sử dụng một lần, phổ biến khi việc tái chế vật liệu thép là không thực tế; thường tạo ra biên dạng thấp hơn, ít góc cạnh hơn so với vật liệu thép
• ngọc hồng lựu- chất mài mòn khoáng chất cứng hơn,-ít bụi hơn được sử dụng ở những nơi có tính nhất quán về mặt cấu hình và hàm lượng silic tự do thấp, kể cả trong các cài đặt nhạy cảm-môi trường kèm theo
• Oxit nhôm- chất mài mòn cứng, mịn được sử dụng cho các nhiệm vụ làm sạch nhẹ hơn hoặc khi cần có bề mặt hoàn thiện mịn hơn thay vì cấu hình mạnh

Mạt thép và đạn bắn chiếm ưu thế trong các dây chuyền phủ ống công nghiệp vì vật liệu có thể phục hồi từ tính và tái sử dụng, giúp duy trì-các hoạt động quy mô lớn tiết kiệm - chất mài mòn khoáng chất thường được dành riêng cho công việc chỉnh sửa hiện trường-hoặc các cơ sở không có hệ thống phục hồi.

Độ sạch được phân loại chứ không phải nhị phân - một đường ống có thể bị "nổ" mà vẫn không đáp ứng được cấp độ mà thông số kỹ thuật lớp phủ thực sự yêu cầu.

Các ký hiệu SSPC tương đương (SP7, SP6, SP10, SP5 tương ứng) mô tả bốn cấp giống nhau theo hệ thống tiêu chuẩn Bắc Mỹ. Hầu hết các thông số kỹ thuật lớp phủ đường ống choFBEhoặc3PEyêu cầu Sa2.5 làm yêu cầu cơ bản, trong đó Sa3 dành riêng cho-các môi trường dịch vụ có hiệu suất cao hoặc có tính ăn mòn cao, nơi mọi vết ố còn sót lại đều không thể chấp nhận được. Việc chỉ định "được phun cát" mà không đặt tên cấp độ sẽ để lại kết quả độ sạch thực tế cho sự đánh giá của người vận hành máy phun chứ không phải là một tiêu chuẩn có thể kiểm chứng được.

Sự sạch sẽ và hình dáng là hai kết quả riêng biệt của cùng một quá trình và cả hai đều quan trọng một cách độc lập. Cấu hình bề mặt đề cập đến độ nhám từ đỉnh-đến-thung lũng mà vụ nổ để lại phía sau - thường được đo bằng micromet hoặc mils -, mang lại cho lớp phủ một chìa khóa cơ học để bám chặt thay vì một bề mặt nhẵn mà nó chỉ có thể bám dính về mặt hóa học.

Biên dạng quá nông sẽ làm thiếu lớp phủ neo cơ học, dẫn đến mất liên kết dưới tác dụng của ứng suất hoặc chu kỳ nhiệt. Biên dạng quá sâu sẽ để lại các đỉnh có thể xuyên qua một lớp màng phủ mỏng, tạo ra các lỗ (lỗ kim) tại các điểm chính xác nhằm bảo vệ thép. Các nhà sản xuất lớp phủ công bố phạm vi cấu hình mục tiêu cho mỗi sản phẩm - thường là 50–100 micromet cho hệ thống FBE - và các thông số nổ (loại mài mòn, kích thước, áp suất không khí, thời gian dừng) được điều chỉnh để đạt phạm vi đó thay vì chỉ phun cho đến khi bề mặt trông sạch sẽ.

• Nổ mở (di động)- công việc vòi phun cầm tay-được sử dụng để chỉnh sửa, sửa chữa tại hiện trường và các sản phẩm có hình dạng nhỏ-theo lô hoặc{4}}không đều; chất lượng kết quả phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật và tính nhất quán của người vận hành
• Hệ thống phòng nổ/tủ- một buồng kín nơi người vận hành phun nổ các bộ phận chứa bụi và thu hồi hoàn toàn chất mài mòn; được sử dụng để xử lý hàng loạt các phụ kiện, mặt bích và các đoạn ống ngắn hơn
• Đường ống xe lăn tự động- ống đi liên tục qua một buồng có nhiều bánh xe ly tâm được bố trí để bao phủ toàn bộ chu vi; đây là phương pháp tiêu chuẩn cho việc xử lý trước dây chuyền-phủ vì nó mang lại độ bao phủ và biên dạng đồng nhất ở tốc độ sản xuất, với chất mài mòn được thu hồi, sàng lọc và tuần hoàn liên tục

Dây chuyền phủ FBE và 3PE ứng dụng trong nhà máy được xây dựng dựa trên phương pháp tự động hóa này, đặc biệt vì việc phun cát thủ công gây ra sự biến đổi bề mặt mà quy trình phủ liên tục không thể chịu đựng được ở quy mô lớn.

Việc xác minh chất lượng vụ nổ không phải là một quyết định đánh giá trực quan tại một cơ sở được vận hành đúng cách - mà dựa vào các bước kiểm tra có thể đo lường được:

• So sánh trực quan- tài liệu tham khảo ảnh tiêu chuẩn (theo ISO 8501-1 hoặc SSPC-VIS) được sử dụng để so sánh bề mặt được phun cát với cấp độ sạch được chỉ định trong điều kiện ánh sáng thích hợp
• Máy đo biên dạng bề mặt- phương pháp định hình loại kim-hoặc băng sao chép đo chiều cao từ đỉnh-đến-thung lũng so với phạm vi mục tiêu của nhà sản xuất lớp phủ
• Kiểm tra bụi và ô nhiễm- thử nghiệm nâng băng nhạy áp-hoặc kiểm tra thổi không khí-xác nhận mức bụi còn lại nằm trong dung sai ứng dụng của lớp phủ
• Kiểm tra muối hòa tan- máy đo độ dẫn điện hoặc bộ dụng cụ kiểm tra bản vá phát hiện ô nhiễm clorua bề mặt, có thể gây phồng rộp lớp phủ (phồng rộp thẩm thấu) ngay cả trên bề mặt sạch sẽ, được định hình chính xác

Bỏ qua kiểm tra ô nhiễm muối là một lỗ hổng phổ biến - một bề mặt có thể vượt qua kiểm tra độ sạch bằng mắt và kiểm tra biên dạng trong khi vẫn mang đủ clorua hòa tan để khiến lớp phủ sớm bị hỏng trong nhiều tháng sử dụng.

• rỉ sét- quá trình oxy hóa bề mặt bắt đầu trong vòng vài giờ sau khi phun cát trong điều kiện ẩm ướt, trước khi sơn lớp phủ; sự chậm trễ giữa quá trình nổ mìn và sơn phủ là một khoảng thời gian quan trọng của quy trình, không phải là sự thuận tiện trong việc lập kế hoạch
• Đang-nổ nổ- thời gian dừng không đủ hoặc vảy lá bị mài mòn hoặc tàn dư rỉ sét, thường gặp nhất ở đầu ống hoặc đường nối hàn, nơi khó đạt được độ phủ vụ nổ về mặt hình học hơn
• Quá{0}}nổ nổ- độ sâu biên dạng quá mức do mài mòn quá lớn hoặc áp suất quá cao, có nguy cơ làm thủng lớp phủ ở các điểm cao nhất
• nhúng mài mòn- mảnh phương tiện bám trên bề mặt thép, thường là do chất mài mòn đã bị phân hủy quá mức qua quá trình tái chế nhiều lần mà không được sàng lọc đầy đủ
• Cấu hình không nhất quán trên thân ống- độ mòn bánh xe không đồng đều hoặc các vòi phun bị lệch trên dây chuyền tự động tạo ra độ dốc biên dạng thay vì kết quả đồng nhất

Các hệ thống lớp phủ khác nhau xác định các yêu cầu nổ khác nhau và coi "nổ tới Sa2.5" như một câu trả lời phổ quát đã bỏ qua điểm là mỗi lớp phủ có mức tối ưu riêng:

• Lớp phủ FBE thường yêu cầu tối thiểu Sa2,5 với biên dạng 50–100 micromet được kiểm soát chặt chẽ, vì FBE chủ yếu dựa vào neo cơ học để bám dính
• Hệ thống 3PE yêu cầu mức độ sạch tương tự nhưng thường chỉ định cấu hình thô hơn một chút để giúp lớp dính dính vào thép bên dưới lớp phủ ngoài bằng polyetylen
• Mạ kẽm thường không sử dụng phương pháp phun mài mòn vì quá trình chuẩn bị chính của nó là - tẩy trong axit là phương pháp tiêu chuẩn - mặc dù phương pháp phun cát có thể được sử dụng trước các hệ thống song công kết hợp mạ điện với lớp phủ trên cùng

Người mua chỉ định một hệ thống phủ mà không xác nhận yêu cầu nổ đi kèm với nó đang để lại một biến số quan trọng đối với hoạt động mặc định của người ứng dụng thay vì thông số kỹ thuật đã được xác minh.

Vụ nổ mài mòn tạo ra bụi trong không khí đáng kể và tùy thuộc vào loại mài mòn, có thể tạo ra rủi ro phơi nhiễm silic tinh thể hô hấp cho người vận hành. Các hệ thống tự động khép kín có khả năng thu gom bụi được ưa chuộng không chỉ vì tính đồng nhất về chất lượng bề mặt mà còn vì chúng ngăn chặn sự phơi nhiễm này hiệu quả hơn nhiều so với nổ mìn lộ thiên. Bụi đã qua mài mòn và thu gom cũng cần được xử lý hoặc tái chế đúng cách, đặc biệt khi vật liệu bị loại bỏ bao gồm cặn sơn cũ hoặc sơn chứa kim loại nặng-từ quá trình sửa chữa và bảo trì thay vì sản xuất đường ống mới. Các cơ sở hoạt động theo hệ thống quản lý an toàn lao động và môi trường được công nhận thường ghi lại tốc độ thu hồi mài mòn và kiểm soát phát thải bụi như một phần của quy trình vận hành tiêu chuẩn chứ không phải là hoạt động tuân thủ-một lần.

Khoảng thời gian giữa phun cát và sơn phủ là một chi tiết đặc điểm kỹ thuật riêng chứ không chỉ là một ưu tiên về lịch trình. Trong điều kiện ẩm ướt hoặc ven biển, thép mới được thổi có thể bắt đầu xuất hiện vết gỉ sét rõ ràng trong vòng hai đến bốn giờ; trong điều kiện khô ráo, khoảng thời gian đó có thể kéo dài đến hết ca hoặc hơn. Thông số kỹ thuật của lớp phủ thường xác định độ trễ tối đa cho phép và vượt quá nó có nghĩa là bề mặt không còn đáp ứng được cấp độ sạch mà nó đã được đánh giá là - mặc dù không hề làm gì với nó trong thời gian đó.

Đây là lý do thực tế khiến các dây chuyền phủ-ứng dụng của nhà máy được xây dựng thành một chuỗi liên tục thay vì các hoạt động riêng biệt: đường ống di chuyển từ buồng nổ trực tiếp vào trạm phủ trong vòng vài phút, loại bỏ gần như hoàn toàn cửa sổ rỉ sét. Công việc sửa chữa và phủ-áp dụng tại hiện trường không có được điều xa xỉ này, đó là lý do tại sao đội ngũ hiện trường được đào tạo để phủ trong một cửa sổ được kiểm soát chặt chẽ sau khi phun nổ, đôi khi-xác minh lại cấp độ sạch ngay trước khi thi công thay vì dựa vào đợt kiểm tra vụ nổ ban đầu.

Khi cửa sổ bị hỏng, cách khắc phục đúng đắn duy nhất là-nổ lại, chứ không chỉ đơn giản là lau bề mặt hoặc chấp nhận quá trình oxy hóa bề mặt nhẹ như một biện pháp thẩm mỹ. Việc-nổ lại sẽ tiêu tốn chất mài mòn, tăng thêm thời gian chu kỳ và trên dây chuyền sản xuất sẽ trì hoãn toàn bộ lô phía sau nó -, đó là lý do tại sao lịch trình thực tế giữa trạm nổ và trạm phủ được coi là tham số kiểm soát quy trình trên các dây chuyền-hoạt động tốt chứ không phải là một suy nghĩ lại được đưa vào sau thực tế.

Chuẩn bị bề mặt trông giống như một bước sơ bộ trong tiến trình của dự án, nhưng trên thực tế, đó là yếu tố quyết định liệu mỗi đô la chi cho hệ thống phủ sau đó có thực sự mang lại hiệu quả trong thời gian sử dụng hay không.