Czyszczenie stali nierdzewnej

Metody czyszczenia stali nierdzewnej:

Aby właściwie przygotować powierzchnię blachy do nanoszenia powłoki ochronnej należy pamiętać o wielu czynnikach. Dla każdego rodzaju warstw wierzchnich i powłok ochronnych, a także metody ich nakładania niezbędne jest odpowiednie przygotowanie powierzchni podłoża na które dana warstwa jest nanoszona, a mianowicie:

• oczyszczenie powierzchni, czyli usunięcie zanieczyszczeń, zgorzeliny i innych produktów korozyjnych,
• odtłuszczenie,
• usunięcie zadziorów, nierówności,
• nadanie powierzchni wymaganej gładkości.

Tak więc przed nałożeniem warstwy powierzchniowej, powierzchnia blachy w zasadzie powinna być pozbawiona wszelkich zanieczyszczeń.
Niewłaściwe bowiem przygotowanie powierzchni przed utworzeniem warstwy wierzchniej bądź powłoki ochronnej powoduje wiele ujemnych skutków takich jak:

• zmniejszenie przyczepności powłoki do podłoża,
• zmniejszenie gładkości powierzchni,
• rozwój korozji podpowłokowej

Metody oczyszczania mechanicznego:

I. Oczyszczanie za pomocą narzędzi:

Oczyszczanie powierzchni blach stalowych może być przeprowadzane za pomocą narzędzi ręcznych bądź zmechanizowanych. Oczyszczanie za pomocą narządzi ręcznych jest pracochłonne, żmudne i mało efektywne. W związku z tym stosuje się je jako uzupełnienie innych metod oczyszczania powierzchni blach stalowych, jak i w przypadkach szczególnych np. oczyszczanie powierzchni trudno dostępnych. Proces oczyszczania przeprowadza się więc również za pomocą narzędzi zmechanizowanych, z napędem elektrycznym lub pneumatycznym. Ich użycie podnosi wydajność i szybkość oczyszczania oraz pozwala na uzyskiwanie wyższych stopni oczyszczania.

Młotkowanie:

Odmianą zmechanizowanego młotkowania jest tzw. odbijanie, realizowane za pomocą narzędzi obrotowych, zaopatrzonych na obwodzie w wahliwie osadzone młoteczki, kułaki lub luźno osadzone pierścienie czy uzębione koronki. Narzędzia te napędzane wałkiem giętkim są szczególnie przydatne do oczyszczania wnętrza rur. Zabieg ten stosuje się głównie przy zgrubnym oczyszczaniu konstrukcji stalowych i odlewów żeliwnych przed zastosowaniem innych, bardziej dokładnych metod odczyszczania. Powierzchnie stalowe czyszczone młotkami pneumatycznymi mogą wykazywać, w zależności od siły uderzenia i nierówności na powierzchni bijaków, wiele głębszych lub płytszych nacięć (pęknięć). Nacięcia te mogą spełniać rolę karbów albo mikrokarbów i powodować spiętrzenie naprężeń w tych miejscach. Jest to zjawisko niekorzystne z uwagi na możliwość stymulowania w warunkach zagrożenia korozyjnego, zjawisk korozji naprężeniowej.

Skrobanie:

Skrobanie znalazło więc przede wszystkim zastosowanie w pracach remontowych. Oczyszczone za pomocą skrobaków powierzchnie metalowe wymagają dodatkowo szczotkowania lub szlifowania.

Szczotkowanie:

Szczotkowanie przeprowadza się za pomocą ręcznych szczotek drucianych lub szczotek mechanicznych – napędzanych elektrycznie albo pneumatycznie, przy czym szczotkowanie zmechanizowane jest zdecydowanie efektywniejsze od „ręcznego”. Metoda ta jest często stosowana jako dodatkowa po oczyszczaniu powierzchni blach stalowych lub podłoża metalu innymi metodami.

Iglicowanie:

Metoda oczyszczania powierzchni, która uzupełnia skrobanie oraz szczotkowanie i polega na usuwaniu resztek produktów korozyjnych z drobnych wżerów korozyjnych za pomocą tzw. iglic, tj. napędzanych pneumatycznie cienkich prętów stalowych o zaostrzonych końcach – pojedynczych lub zespołowych.

Szlifowanie:

Szlifowanie przeprowadza się za pomocą szlifierek posiadających najczęściej elastyczne tarcze ścierne, które są albo osadzane bezpośrednio na osi silnika, albo też połączone z nim za pomocą giętkiego wałka. Powierzchnie stalowe oczyszczone elastycznymi tarczami ściernymi są gładkie, z niewielkimi rysami pochodzącymi od ziarenek ścierniwa. Często jest stosowane szlifowanie za pomocą zmechanizowanych taśm ściernych, zarówno przy ręcznym operowaniu przedmiotem. jak i w specjalnych agregatach lub liniach zmechanizowanych.

Polerowanie:

W obu przypadkach stosuje się je dla próbek uprzednio szlifowanych, najczęściej przeznaczonych do dalszych badań. Celem polerowania jest usunięcie rys powstałych podczas szlifowania. W przypadku polerowania mechanicznego stosuje się obrotowe tarcze polerskie pokryte filcem i zwilżone wodną zawiesiną Al2O3, Fe2O3 lub Cr2O3, a także pasty diamentowe o bardzo małej ziarnistości. Sam przebieg polerowania musi być przeprowadzony z dużą dokładnością tak aby nie utworzyć umocnionej warstwy powierzchniowej tzw. warstwy Bilby’ego, wywołanej zbyt dużym naciskiem obrabianego przedmiotu na tarczę polerską.

II. Oczyszczanie strumieniowo-ścierne:

Po tej obróbce otrzymuje się powierzchnie metalicznie czyste, pozbawione wszelkich zanieczyszczeń stałych jak tlenków, pozostałości lakierów i farb. Metody te nie pozwalają jednak na usunięcie olejów, smarów, emulsji, śladów kwasów i alkalii oraz grafitu, smarów ciągarskich i past polerskich. Stąd też niejednokrotnie wynika konieczność przeprowadzania wstępnej obróbki chemicznej (odtłuszczania lub zobojętniania), jeszcze przed obróbką strumieniowo-ścierną.

Sama zasada tej metody oczyszczania polega na tym, że ziarna materiału ściernego unoszone w strumieniu gazu, cieczy lub gazu i cieczy, o dużej prędkości, zostają skierowane na przeznaczoną do oczyszczenia powierzchnią. Pomimo swej małej masy, poszczególne ziarna posiadają znaczną energię kinetyczną, która wystarcza do wykonania pracy czyszczenia. W zależności od sposobu naprowadzania ścierniwa można wyróżnić obróbkę strumieniowo-ścierną, pneumatyczną lub wirnikową.

III. Metody oczyszczania luźnym ścierniwem:

Oczyszczanie tą metodą polega na umieszczeniu partii drobnych przedmiotów i ścierniwa – tworzących, tzw. wsad, w pojemniku specjalnego urządzenia, a następnie wprawieniu tego pojemnika w ruch obrotowy lub wibracyjny.

Znaną i powszechnie stosowaną w tym zakresie metodą jest obróbka w bębnach obrotowych o osi poziomej, gdzie oczyszczanie następuje w wyniku mechanicznego ścierania przez ścierniwo produktów zanieczyszczenia na powierzchni odczyszczanego przedmiotu. Ponieważ w bębnie obrotowym istnieje niewielki obszar kontaktu ścierniwa z powierzchniami oczyszczanego przedmiotu, to proces takiej obróbki trwa dosyć długo (zwykle kilka godzin). Znacznie lepsze efekty uzyskuje się w urządzeniach wibracyjnych. Intensywność procesu czyszczenia w tych urządzeniach jest kilkakrotnie większa, niż w bębnach obrotowych, ponieważ proces usuwania zanieczyszczeń następuje w całej masie wsadu. W urządzeniach wibracyjnych wsad zwilżany jest z reguły roztworem mieszanki chemicznej, której skład zależy od rodzaju obróbki i materiału obrabianego.

 Metody chemicznego i elektrochemicznego oczyszczania powierzchni:

Podstawowe operacje chemicznego i elektrochemicznego oczyszczania podłoża to:

Odtłuszczanie:

Celem tej operacji jest usunięcie z powierzchni podłoża różnego rodzaju zanieczyszczeń pochodzenia organicznego tj. tłuszcze, oleje, smaru, woski itp.

Obecność ich na powierzchni wpływa bowiem niekorzystnie na skuteczność innych metod oczyszczania (np. piaskowanie, śrutowanie), a przede wszystkim na przyczepność powłoki ochronnej.Operacje odtłuszczania dzielimy na:

Odtłuszczanie w rozpuszczalnikach organicznych:

Najprostszą i zarazem najmniej skuteczną metodą jest mechaniczne przecieranie zatłuszczonych miejsc pędzlem lub skrawkami materiału nasyconymi rozpuszczalnikiem. Najbardziej skuteczne jest odtłuszczanie w parach rozpuszczalników. Proces ten prowadzi się w specjalnych komorach. Rozpuszczalniki stosowane do odtłuszczania to m.in.: benzyna i nafta.

Odtłuszczanie w roztworach alkalicznych:

Polega on na zmydlaniu tłuszczów roślinnych i zwierzęcych oraz zemulgowaniu olejów mineralnych przez alkalia. Ponieważ same alkalia nie powodują dostatecznego zemulgowania oleju, do roztworu dodaje się małe ilości emulgatorów. Zabieg odtłuszczania przeprowadza się najczęściej przez zanurzenie blachy w wannach stalowych zaopatrzonych w urządzenia do ogrzewania i mieszania. Temperatura kąpieli myjącej to 70 ÷ 90 [˚C], a czas odtłuszczania wynosi kilka minut. Jeżeli po odtłuszczaniu ma nastąpić trawienie lub fosforowanie, to przedmiot należy najpierw opłukać w zimnej i ciepłej wodzie. Jeżeli po odtłuszczaniu ma nastąpić malowanie, należy dokładnie usunąć z powierzchni alkalia (niedokładne ich usunięcie zmniejsza trwałość nanoszonej później powłoki).

Odtłuszczanie emulsyjne:

Są dwie metody odtłuszczania emulsyjnego:

• Przez zanurzenie przedmiotów do rozpuszczalników zawierających mieszaninę emulgatorów i następnie wypłukanie zanieczyszczeń strumieniem wody. Rozpuszczalnik z emulgatorem usuwają z powierzchni metalu tłuszcze, woda natomiast wymywa ślady związków chemicznych, pozostałości po obróbce cieplnej i mechanicznej metalu. Metoda ta jest stosowana głównie do usuwania z powierzchni smarów, olejów, tłuszczów , resztek past polerskich, osadów, sadzy kurzu. Po zakończeniu odtłuszczania płucze się wyrób w strumieniu zimnej lub gorącej wody.
• Przez zanurzenie lub natrysk na złuszczone powierzchnie emulsji zawierającej aktywną kompozycję emulgatorów oraz zemulgowany w wodzie rozpuszczalnik organiczny. W metodzie tej kąpiel ma słabsze działanie, lecz wystarczające do uzyskania czystej powierzchni. Stosuje się ją do usuwania z powierzchni metalu olejów, resztek olejowych emulsji chłodzących, opiłek, pyłów i innych luźno związanych zanieczyszczeń mechanicznych.

Odtłuszczanie elektrolityczne:

Polega na zemulgowaniu tłuszczów i olejów za pomocą wydzielających się w procesie elektrolizy pęcherzyków gazów: wodoru na katodzie i tlenu na anodzie. Blachy umieszcza się w wannie z roztworem alkalicznym jako katodę lub jako anodę i poddaje działaniu prądu stałego – o napięciu 5 ÷ 12 [V].

Trawienie:

Celem trawienia jest usunięcie tlenków z powierzchni metali za pomocą roztworów kwasów, wodorosoli lub alkaliów.

Trawienie chemiczne:

Polega na zanurzeniu przedmiotów w odpowiednich roztworach kwasów lub alkaliów

Zachodzi reakcja z tlenkami znajdującymi się na powierzchni danego metalu. W przypadku wyrobów stalowych trawienie chemiczne polega na usuwaniu rdzy oraz zgorzeliny za pomocą kwasów mineralnych.

Trawienie elektrolityczne:

.

Podczas trawienia katodowego następuje redukcja tlenków metalu za pomocą wydzielającego się wodoru. Przejawia on również działanie mechaniczne – odrywa tlenki od powierzchni metalu, ułatwiając w ten sposób proces trawienia. Przy trawieniu anodowym na powierzchni metalu zachodzi jego elektrolityczne rozpuszczanie oraz mechaniczne odrywanie tlenków w wyniku wydzielania się tlenu. Podstawowym składnikiem elektrolitu do trawienia elektrolitycznego jest z reguły kwas siarkowy o różnym stężeniu.

Polerowanie:

Zapewnia uzyskanie powierzchni podłoża o najwyższym stopniu czystości i gładkości. Polerowanie może być realizowane także na drodze chemicznej lub elektrolitycznej, przy czym najwyższy stopień czystości powierzchni podłoża metalicznego i gładkości uzyskuje się po polerowaniu elektrolitycznym. Polerowanie, zwłaszcza elektrolityczne jest poprzedzone polerowaniem mechanicznym.

Polerowanie chemiczne:

W czasie polerowania rozpuszczeniu ulegają jedynie wierzchołki nierówności, a wgłębienia pozostają bez zmian. Media polerujące są różne, a ich skład zależy od typu metalu podłoża.

Polerowanie elektrolityczne:

Stosowane elektrolity stanowią zwykle mieszaninę związków utleniających oraz kwasów dobranych w odniesieniu do danego metalu bądź stopu podłoża.

Termiczne oczyszczanie powierzchni:

Metoda ta polega na tym, że oczyszczaną powierzchnię stalową, pokrytą śladami korozji, zgorzeliny, starą powłoką malarską lub innymi zanieczyszczeniami, poddaje się działaniu płomienia pochodzącego z palnika gazowego. Nagrzewanie oczyszczonej powierzchni powoduje pękanie zgorzeliny, spalanie lub spulchnianie substancji organicznych czy starej powłoki malarskiej.

W wyniku tego procesu powstałe zanieczyszczenia dają się już łatwo usunąć różnymi metodami oczyszczania mechanicznego. Z uwagi na możliwość odkształceń cieplnych, metody tej nie należy stosować do blach cienkich – o grubości poniżej ok. 4 [mm]. Klasycznymi metodami oczyszczania termicznego nie uzyskuje się zbyt wysokich stopni czystości oczyszczanej powierzchni.

W praktyce przy ocenie jakości oczyszczonej powierzchni uwzględnia się takie czynniki, jak:

• wygląd ogólny powierzchni,
• pozostałości zgorzeliny,
• ślady korozji,
• inne zanieczyszczenia.