книги из ГПНТБ / Искра Е.В. Технология окраски судов учеб. пособие

ванну, а очищают струями раствора, подаваемого под давлением. Такая очистка значительно выгоднее, чем травление. Скорость

личение скорости травления связано с постоянным обновлением пограничного с обрабатываемой поверхностью слоя травильного раствора. При струйном методе очистки вследствие применения менее концентрированных растворов улучшаются условия труда, уменьшается наводораживание металла, при этом на его поверх­ ности не остается шлама.

Оч и с т к а ф о с ф о р н о й к и с л о т о й эффективна только при наличии на поверхности рыхлой ржавчины, так как окалина ею практически не растворяется. Поэтому такой способ применяют при очистке холоднокатаной стали.

и углублений.

Оптимальным составом раствора, используемого для травления с помощью ультразвука, считают 10%-ный раствор серной кис­ лоты, содержащий 3—4% поваренной соли. При травлении в соля­ ной кислоте использование ультразвука значительно ускоряет про­ цесс, максимальная скорость которого достигается при концентра­

лых, нейтральных и щелочных растворах. Эти способы отличаются друг от друга схемой включения очищаемых листов или деталей, которые могут быть катодом, анодом или в одном процессе по­ переменно анодом и катодом.

При катодном травлении электролитом служит раствор кислот, а листы металла или очищаемое изделие являются катодом. Аноды делают из свинца, сплава его с 6— 10% сурьмы, высококремни­ стого чугуна, графита и др. В качестве электролита используют смесь серной и соляной кислот. При травлении на катоде происхо­ дит разряд ионов водорода, атомы которого, реагируя с окислами металла, восстанавливают их. Газообразный водород оказывает механическое воздействие на пленку окислов, разрыхляет ее и уда­ ляет с поверхности катода. При таком травлении почти исключена опасность перетравливания металла. Однако применение катодного травления ограничено, так как заметно наводораживаются поверх­ ностные слои металла.

При анодном травлении окислы и окалина удаляются с поверх­ ности в результате растворения металла, находящегося под ними. Анодный способ используется для очистки листов, проката и де­ талей из простой и легированной стали.

120

В связи с тем, что при анодном травлении не наблюдается водородной хрупкости, а очищенные поверхности приобретают слегка шероховатую поверхность, что улучшает адгезию наноси­ мых покрытий, оно распространено больше, чем катодное. Этот процесс требует тщательного соблюдения режима работы, потому что поверхность может быть перетравлена или протравлена не­ равномерно. Недостатком анодного травления является образова­ ние труднорастворимого шлама.

Очистка с помощью п р е о б р а з о в а т е л е й р ж а в ч и н ы основана на взаимодействии содержащихся в них компонентов со ржавчиной, имеющейся на окрашиваемой поверхности. В резуль­ тате этого образуются соединения, которые являются пассива­ торами или входят в пленкообразующую основу наносимого по­ крытия в качестве пигмента. В некоторых типах преобразователей * содержащиеся в них компоненты играют роль отвердителя. Об­ работка поверхности преобразователями не исключает необходи­ мости нанесения грунта, если сам преобразователь не является грунтом.

Преобразователь ржавчины рекомендуется применять на судах, построенных из неочищенного или плохо очищенного от ржавчины металла, а также на судах, срок постройки которых был длитель­ ным и на металле вновь появилась ржавчина.

В настоящее время известно очень большое число преобразо­ вателей различного типа. Разработка и испытание их еще не за­ кончены, поэтому не отработана и технология применения.

Исследуется возможность использования в судостроении преоб­ разователей следующих типов: на основе фосфорной кислоты

121

Таблица 23

Состав некоторых преобразователей ржавчины, содержащих желтую кровяную соль

Состав, %, преобразователей марок

Компоненты

Эффективность преобразователей, содержащих фосфорную кис­ лоту, зависит от толщины ржавчины и от того, насколько полно окислы железа прореагируют с этой кислотой. Поэтому очень важно применить такой преобразователь, в котором кислоты содер­ жалось бы ровно столько, сколько ее необходимо для того, чтобы перевести всю имеющуюся на металле ржавчину в фосфорнокислые соединения — третичный фосфат окисного железа, нерастворимый в воде, и добиться высокого качества очистки. При избытке фос­ форной кислоты под образовавшейся защитной пленкой будет про­ должаться реакция с металлом, сопровождающаяся выделением водорода и разрушением пленки. При недостатке кислоты часть ржавчины под защитной пленкой останется без изменения и в даль-

122

нейшем явится причиной быстрого разрушения защитного покры­ тия и развития коррозии. Следовательно, и избыток и недостаток кислоты в преобразователях недопустимы.

Преобразователи пытаются использовать для очистки металла не только от ржавчины, но и от окалины, а также для очистки рыхлых слоев ржавчины толщиной более 100 мкм. Однако ни в том, ни в другом случае достичь положительного эффекта не удается.

Действие преобразователей ржавчины, имеющих в своем со­ ставе эпоксидную смолу, основано на том, что остатки непрореаги­ ровавшей ортофосфорной кислоты связываются эпоксидной смо­ лой, для которой эта кислота является отвердителем.

Недостаток преобразователей, содержащих желтую или крас­ ную кровяную соль, в том, что образующиеся при их действии берлинская лазурь или турнбулева синь интенсивно проникают практически через все покрытия. В результате сквозь пленки кра­ сок светлых тонов быстро начинают проступать синие или голу­ бые пятна, ухудшающие внешний вид покрытия.

При использовании состава КП поверхность через 24—30 часов после обработки нейтрализуют. С этой целью на нее наносят слой ацетонового раствора мономера фурфурола ФА. К окраске при­ ступают после высыхания слоя этого мономера.

Для обработки поверхности с небольшим налетом ржавчины можно применять преобразователь с дубильным экстрактом.

К числу преобразователей ржавчины относится и водоэмуль­ сионный грунт. Его можно использовать только при наличии на окрашиваемой поверхности легкого налета ржавчины. Такой грунт может быть приготовлен на месте применения; его состав (в про­ центах) :

Характерной особенностью этого грунта является лучшая адге­ зия к поверхностям, покрытым легким налетом ржавчины, чем к чистому металлу.

Хорошие результаты были получены при использовании пре­ образователей ржавчины на основе танина при последующем по­ крытии поверхностей смолой ФАЭД-8 и окраске. Этот способ осо­ бенно рекомендуется применять при окраске конструкций, доступ­ ных для осмотра и ремонта.

Предполагается, что, использовав раствор, состоящий из одного литра 10%-ной соляной кислоты, 10 см3 25%-ного аммиака, 16 см3 40%-ного формалина и 5 г этилового спирта, можно отказаться от очистки до металлического блеска. Хорошие результаты были получены при последовательной обработке ржавых поверхностей двухкомпонентными составами. Вначале поверхность обрабаты­ вают раствором из 160 г ортофосфорной кислоты и 20 г желтой кровяной соли в литре воды. По истечении 6—24 часов окрашивае­

124

мую поверхность очищают скребками и наносят на нее состав, содержащий 70% эпоксидной смолы и 30% толуола.

Интересен преобразователь «Королесс». Он состоит из стабили­ затора ржавчины и специального грунта. Нанесение стабилизатора способствует переводу гематита в более коррозионно-устойчивый магнетит (Fe30 4 ). Перед обработкой этим составом рыхлая ржав­

чина и непрочно держащаяся окалина должны быть полностью удалены.

Имеющиеся экспериментальные данные пока не подтверждают высказываемых предположений о возможности очистки металла от ржавчины толщиной более 100 мкм преобразователями ржав­ чины. После обработки такой поверхности преобразователем ка­ чество последующей окраски оказывается неудовлетворительным. Значительно ухудшается адгезия, увеличивается водопроницае­ мость, снижаются эластичность и сопротивление удару. Поэтому заменять очистку поверхностей обработкой их преобразователями пока не следует.

§ 19

Аппараты и инструмент для очистки окрашиваемых поверхностей стальных судов

Впрактике судостроения и особенно судоремонта нередко бы­ вает необходимо использовать металл, не очищенный от окалины.

Вэтом случае очистку корпуса, секций, конструкций или листов можно производить с помощью специальных установок, аппаратов

иинструментов.

Аппараты и инструмент для механизированной очистки

Гидропескоструйные установки, отличающиеся высокой произ­ водительностью, широко применяют в судостроении. Однако при использовании гидропескоструйных установок, работающих под давлением 100—200 атм требуется соблюдать специальные меры предосторожности. Поэтому чаще применяют установки, в которые подается вода под давлением не более 10 атм, а гидроабразивная смесь распыляется сжатым воздухом под давлением 5—6 атм. Распыление осуществляется соплами эжектирующего или нагне­ тательного типа.

Качество гидроабразивной очистки зависит от выбора абразив­ ного материала. Песок является наиболее дешевым, но не лучшим материалом. В ряде стран его заменяют абразивами с удельным весом больше 3 (карбид бора, карбид кремния и т. п.).

Как показали опыты, использовать дробь при гидропескоструй­ ной очистке не следует, так как она ржавеет и слипается.

Производительность установок зависит от размера частиц аб­ разива, скорости их движения, расстояния распылителя до очищае­ мой поверхности, угла, под которым направлен распылитель, и концентрации смеси.

125

Если необходимо удалить толстую окалину, ржавчину, старую краску, шпаклевку, толщина которых превышает .200 мкм, то очистку рекомендуется проводить в два этапа. Вначале поверх­ ность обработать крупнозернистым абразивом, а затем более мелким.

Гидропескоструйные аппараты широко применяются на судо­ ремонтных предприятиях для очистки наружной поверхности кор­ пусов от обрастания, старой краски, удаления ржавчины и остат­ ков окалины.

При очистке с помощью такой установки наружной обшивки судна с клепаным корпусом, на котором имелись язвы коррозион­ ного характера глубиной до 2,5 мм, была достигнута следующая производительность: при очистке днища— 14,3 м2/ч, при очистке бортов — 21 м2/ч. Расход песка составлял 25—27 кг/м2.

В настоящее время ведутся работы по модернизации распыливающих головок, что позволит повысить эффективность работы гид­ ропескоструйных установок.

Гидропескоструйные аппараты имеют ряд недостатков: их нельзя эксплуатировать на открытом воздухе зимой; для того чтобы они не выходили из строя, требуется очень тщательная подготовка песка; в процессе работы загрязняется стапель-палуба дока, судо­ вые и доковые механизмы, акватория вблизи дока; рабочие вы­ нуждены все время находиться в условиях повышенной влаж­ ности воздуха.

Существующие дробеструйные и дробеметные установки раз­ личаются по своему конструктивному решению.

Независимо от конструкции, установка для дробеструйной очистки должна состоять из:

—дробеструйного аппарата, с помощью которого осуществ­ ляется подача металлического песка;

—циклона, позволяющего улавливать пригодные для дальней­

шего использования частицы песка;

— циклона с отстойником, поглощающего выделяющуюся в про­ цессе очистки мелкую пыль и отработанную дробь.

Многолетний опыт показал, что для очистки стальных листов и профильного проката можно применять дробь или металличе­ ский песок следующих марок: дробь чугунная литая (ДЧЛ); дробь чугунная колотая (ДЧК), дробь стальная литая (ДСЛ ); дробь стальная колотая (ДСК); дробь стальная рубленая из проволоки (ДСР).

В судостроении применяют как круглую, так и колотую дробь. Наличие на последней острых граней способствует более быстрой очистке поверхности. Лучше всего использовать дробь или песок № 0,5—1,5. Материалы более мелкой грануляции плохо удаляют окалину, более крупной — грубо очищают поверхность, придают ей неравномерную шероховатость.

Для того чтобы обеспечить высокое качество подготовки по­ верхности, марки дроби выбирают в зависимости от типа очищае­ мого металла. Поэтому рекомендуется использовать при очистке

126

углеродистых сталей — дробь ДЧК № 0,5—0,8; низколегированных сталей — дробь ДЧК № 0,8— 1,0; легированных сталей — дробь ДЧК № 0,8— 1,5; высокопрочных сталей — дробь ДЧК № 1,0— 1,5; алюминиево-магниевых сплавов — дробь ДЧК № 0,3—0,5.

При очистке дробь не следует доводить до полного износа: в процессе работы дробины раскалываются, острые грани скруг­ ляются, размеры дробин уменьшаются. Это вызывает неравномер­ ную очистку. Поэтому нужно периоди­ чески добавлять в камеру новую дробь.

При определении количества дроби, необходимой для выполнения годовой программы, следует учитывать, что безвозвратные потери дроби при очи­ стке углеродистых и низколегирован­ ных сталей в дробеметных камерах составляют примерно 100— 120 г на 1 м2 очищаемой площади. Потери дро­ беструйных аппаратов на 10— 15% больше вследствие уноса дроби.

Дробеструйные установки, принцип работы которых практически аналоги­ чен пескоструйным, свободны от боль­ шинства перечисленных выше недо­ статков последних. Они могут быть использованы для очистки от окалины, ржавчины и старой краски.

Все существующие дробеструйные установки разделяются на два типа:

снагнетательной или всасывающей

воздушной системой. Установки с нагнетательной системой более производительны, они бывают периодического и непрерывного действия. Однако такие установки также недостаточно гигиеничны: выходящий из сопла воздух разносит по цеху образующуюся при очистке пыль, несмотря на интенсивный местный отсос. Поэтому на заводах предпочитают использовать установки с вакуумной си­ стемой.

Очистку судовых секций, блоков и корпусов достраивающихся судов производят с помощью дробеструйных установок или беспыльных аппаратов. Очистку кромок, мест под сварные соедине­ ния, а также участков, где вследствие повреждения защитного покрытия началось интенсивное ржавление, выполняют с помощью

малогабаритных дробеструйных пистолетов (рис. 31). Они обес­ печивают хорошую очистку горизонтальных, вертикальных, пото­ лочных, цилиндрических и гофрированных поверхностей, но произ­ водительность их сравнительно невелика. Небольшие участки хо­ рошо очищают двухступенчатые дробеструйные пистолеты эжек­ торного типа (рис. 32).

127

Для очистки площадей большего размера используют самоход­ ные дробеструйные установки различных типов.

Дробеструйный аппарат АД-1 смонтирован на тележке и со­ стоит из верхней, нижней и смесительной камеры, сепаратора, эжектора, циклона, воздухоочистителя, пульта управления и комплекта рабочих головок, в который входят головки для плоских поверхностей, для внутренних углов, для внешних углов, для внутреннего трехгранного угла, для гофрированных поверх­ ностей.

Сжатый воздух

Эти головки могут быть использованы для очистки любых по­ верхностей, а также мест стыкования продольного набора с попе­ речным. Для обработки кромок листов толщиной от 5 до 40 мм применяют головку специального типа. Она состоит из корпуса, щетки и роликов, которые устайавливают в зависимости от тол­ щины обрабатываемого металла. К корпусу головки подводят на­ порный рукав от смесительной камеры и вытяжной рукав от сепа­ ратора.

Дробеструйный беспыльный передвижной аппарат АД-2 при­ меняют в тех случаях, когда требуется большая производитель­ ность, чем аппарата АД-1. Он предназначен для удаления с любых поверхностей окалины, ржавчины, старой краски и других загряз­ нений. Аппарат АД-2 представляет собой смонтированную на те­ лежке конструкцию, передвигающуюся вдоль обрабатываемых по­

128

верхностей. У аппарата есть ряд недостатков: он может работать только при повышенном давлении воздуха (6—7 атм) и сравни­ тельно большом расходе воздуха (до 9,5 м3/мин).

Аппарат дробеструйный беспыльный переносной АД-3 предна­ значен для очистки поверхностей в особенно стесненных местах, а также для зачистки кромок и мест под сварные соединения. По­ дача дроби производится путем всасывания.

Аппарат дробеструйный беспыльный передвижной АД-5 пред­ назначен для очистки поверхностей в труднодоступных местах, за­ чистки кромок и поверхностей под сварные соединения. Подача дроби осуществляется путем нагнетания.

Самоходный дробеметный аппарат СД-1 применяется только в горизонтальном положении при очистке тонколистовой стали, удалении загрязнений с плакированной поверхности двухслойных сталей, очистке сварных полотнищ. Он смонтирован на самоходной тележке с приводом от пневмодвигателя.

Рассмотренные аппараты и установки применять во внутрен­ них помещениях нельзя. Для этих целей служит малогабаритный ручной беспыльный пистолет ПД-1. С его помощью можно хорошо очищать не только гладкие и гофрированные вертикальные, гори­ зонтальные и потолочные поверхности, но и углы, благодаря нали­ чию комплекта сменных рабочих головок.

Аппараты и инструмент, используемые при термическом способе очистки

Поверхности нагревают многопламенными кислородно-ацетиле­ новыми горелками ГАЗ-1, УР, СУ или используют для этих це­ лей модернизированные резаки типа РВП-48, ГВП-49. Для очистки узких поверхностей предназначена горелка № 6. Кроме того, можно применять керосиново-кислородные горелки, сконструированные на базе керосинореза К-44, или др.

Для интенсификации процесса и увеличения производительно­ сти в пламя горелки вводят стальной пруток диаметром 4—5 мм и длиной 500—600 мм. Производительность при термической очистке достигает 20 м2/ч, удельный расход газа 0,1—0,4 м3/ч. Основной недостаток метода — невозможность использования его для очистки высокоуглеродистых, легированных и нержавеющих сталей.

Особое значение имеет температура обрабатываемой поверх­ ности, которая может быть причиной изменения свойств металла, разрушения изоляции или покрытия на эксплуатирующихся судах. При правильном режиме обработки температура на поверхности не должна превышать 150° С. Поэтому, чтобы не ухудшать качества металла, термическую очистку не рекомендуется применять для ли­ стов тоньше 4 мм. При больших размерах листов с ребрами жест­ кости из тонких профилей, а также листов толщиной менее 6 мм не рекомендуется применять газопламенную очистку.

Если на поверхности металла имеются очень толстые слои ржав­ чины, то обработку горелками повторяют несколько раз.

129