Бластинг – очистка льдом металлоконструкций

Очистка металлических поверхностей от нагара, шлаков, очаговой ржавчины, грязи, масляных и прочих загрязнений – задача не из легких. Ведь применение химических препаратов опасно для человека и отрицательно влияет на экологическую обстановку в районе работ. Кроме того, растворители изменяют химический состав металла на его поверхности. Недостаток пескоструйной обработки, прежде всего, связан с невозможностью полноценной чистки поверхностей, в особенности сложной формы. Чистка вручную более-менее эффективна, однако требует колоссальных трудозатрат. Мойка водой под давлением подходит далеко не для всех марок стали. Остается один вариант – сухой лед.

Технологию очистки сухим льдом нельзя назвать новой – первый патент на установку Dry-ice blasting получен американской компанией Cold Jet в 1986 году. За последние 20 лет сухой лед широко используется для очистки металлических поверхностей на различных предприятиях США и Европы. Метод бластинга универсален и экономически выгоден по двум причинам: мелкодисперсные частицы сухого льда не являются абразивом, т.е. не повреждают поверхности при контакте и не оставляют вторичного отхода; высокоскоростной поток частиц сухого льда воздействует на металлические поверхности двумя типами энергий – кинетической и тепловой.

Криогенный бластинг и его принцип действия

Температура частиц сухого льда, состоящих из замороженного диоксида углерода (СО₂), значительно ниже, чем у обрабатываемой поверхности и составляет -79^оС. Посылаемые пушкой высокого давления на деталь, тысячи гранул льда сталкиваются с ней и мгновенно понижают поверхностную температуру. В результате термического шока любые поверхностные загрязнения утрачивают прочность прилегания к металлу и легко отслаиваются под ударами следующих ледяных частиц. С научной точки зрения этот процесс объясняется так: скачкообразное нарастание температурного градиента приводит к резкой потере адгезии между загрязнителем и металлической поверхностью, поскольку их коэффициенты линейного расширения различны. Охлаждаются лишь поверхностные слои объектов из металла, снижения механической прочности их общей конструкции при этом не происходит.

При контакте каждой гранулы сухого льда с объектом обработки к ней поступает большое количество теплоты. Теплообмен вызывает мгновенный нагрев твердого диоксида углерода и он переходит в состояние газа с 700-кратным расширением объема. Расширяясь, углекислый газ активно проникает в поры между металлической либо иной достаточно плотной поверхностью и слоями загрязнителей, из-за продолжающегося расширения он действует подобно клину и отрывает загрязнители.

Устранение частиц загрязнителя, чья адгезия была ослаблена в ходе низкотемпературного воздействия сухим льдом, обеспечивает дальнейшее проведение работ по бластингу. Частицы сухого льда на выходе из распыляющего устройства (пистолета) обладают скоростными характеристиками, близкими к скорости звука (около 300 м/с) – их кинетическая энергия буквально срывает пласты загрязнителя, одновременно ослабляя адгезию грязевых слоев, расположенных ниже.

Очаги ржавчины счищаются с металлических конструкций с применением бластинга точно так же, как и иные типы загрязнителей. Единственное условие – металлическая поверхность не должна содержать глубоких повреждений, нанесенных коррозией (в особенности глубоких царапин). После антикоррозийной зачистки стальные конструкции следует обработать адгезивным покрытием (цветным или бесцветным), уделяя повышенное внимание наиболее слабым участкам.

Очистка льдом – возможности

Применение в очистных работах криогенного бластинга позволит вдвое-вчетверо сократить время простоя оборудования, поскольку очистка проводится без демонтажных работ – разбирать и переносить конструкционные элементы в специально подготовленное помещение не нужно. Отсутствие потребностей в демонтаже оборудования, его транспортировки на место очистки и обратно, наладке после очистных работ на 70% снижает эксплуатационные расходы – тем более что уборка и утилизация чистящих веществ также не понадобится.

Горячее оборудование чистится сухим льдом непосредственно на производственной линии, причем выполнение очистки на месте наиболее выгодно – сохраненная рабочая температура увеличивает разницу температур между поверхностью и ледяными гранулами, т.е. термический шок для загрязнителей будет наиболее высоким.Циклическую потребность в чистке более не требуется планировать, выделяя особые дни в рабочем графике – бластинг ледяным льдом можно проводить во время основной деятельности предприятия. В результате достигается увеличение производительности, снижается расход сырья и трудозатраты.

Качество и скорость очистки более высоки, чем при использовании иных очистных материалов. При изменении физического состояния с твердого на газообразное, сухой лед проникает и устраняет загрязнитель из самых мелких трещин, что невозможно при очистке вручную. Тем самым достигается возможность выявления протечек на ранних стадиях и, в итоге, эффективная работоспособность оборудования.

Процедура криогенного бластинга проводится без использования каких-либо химических растворителей, а гранулированный диоксид углерода не наносит экологического вреда. Компоненты чистящего вещества полностью испаряются, не оставляя вторичных отходов. По сравнению с водяными и паровыми методами чистки поверхностей, контакт частиц сухого льда с металлическими поверхностями не сопровождается отложением влаги. Таким образом, для предприятий, чьи производственные процессы жестко нормируются природоохранным законодательством, очистка сухим льдом подходит более чем идеально.

После обработки ледяными гранулами диоксида углерода металлические конструкции не приобретают повреждений механического характера, химическая и физическая структура поверхности остается неизменной. При внешней схожести с пластиковыми гранулами, песком, ореховой скорлупой и иными абразивами, сухой лед – не абразив. Т.е. даже мягкие покрытие и элементы конструкции оборудования не подвергнутся износу в ходе бластинга.

Сухой лед при любой положительной и небольшой отрицательной температурах обрабатываемой поверхности после контакта с ней практически мгновенно сублимируется, не оставляя отходов. А поскольку отхода (абразивных частиц или химикатов) нет, то и утилизировать после очистных работ нечего. Между тем очистка иными популярными способами вынуждает устранять последствия применения чистящего материала, неизбежно выступающего в роли вторичного загрязнителя.

Отсутствие химических растворителей, пожаро- и взрывоопасных компонентов, а также синтетических моющих материалов делают технологию криогенного бластинга безопасной для окружающей среды. На завершающей стадии работ остается лишь убрать частицы загрязнителей, удаленные с металлических поверхностей, а газообразный диоксид углерода улетучится в атмосферу.

Метод очистки сухим льдом эффективен при потребности в дезинфекции поверхностей. Крайне низкая температура гранул льда мгновенно уничтожает микроорганизмы в зоне (секторе) проведения работ – потребности в дополнительной (химической, термической) дезинфекции не возникает.

Область применения криогенного бластинга

Метод очистки частицами сухого льда эффективен в ходе:

• работ по реставрации памятников и фасадов;
• подготовки металлических поверхностей под покраску;
• безразборного устранения загрязнений с рабочих поверхностей различного оборудования и машин, а также с отдельных узлов и деталей;
• чистки ж/д оборудования – тележек, колесных пар, машинного отсека локомотивов и др.;
• чистки прессов, шнеков, пресс-форм, штампов и литьевых форм;
• капитальной и профилактической чистки различного электрооборудования, как-то генераторов, электродвигателей, распределительных щитов, трансформаторов, теплообменников, турбин и др. Очистные работы выполняются без отключения электропитания и демонтажа оборудования;
• чистки вентиляционных систем;
• устранения загрязненности индукционных (ИСТ), дуговых (ДСП) и вакуумных (УППФ, ВИП и др.) печей;
• чистки прочего технологического оборудования, в т.ч. с геометрически сложными поверхностями.

Применение криогенного бластинга позволит удалить:

• графитовые и кокильную смазки, остаточный налет разделительных агентов, противопригарного покрытия и стержневой смеси, воск и нанопокрытия;
• масложировые отложения, гудрон, бензин, смолы, пластмассу, асбест и грязь;
• нагар и сажу, остатки токсичных материалов;
• пропитку, клей, напыления;
• тяжелые металлы;
• побочные продукты сварочных работ – окалину и шлак;
• поверхностную коррозию (не въевшуюся);
• смазочные материалы, применяемые в литьевом производстве;
• чернила, краски и лаки;
• морских моллюсков, слизь и водоросли;
• колонии микроорганизмов.

В завершении

При внешней схожести принципа работы оборудования для бластинга с пескоструйными установками, между ними есть одно значимое различие – содержащий гранулы сухого льда бункер хорошо изолирован от внешней среды. Особенно важно не допустить проникновения в упомянутый бункер какой-либо жидкости, иначе установка может взорваться – сухой лед в присутствии теплового агента (жидкости) примет газообразную форму в большом объеме.

Плотность углекислого газа, получаемого из сухого льда в процессе очистки поверхностей, выше, чем у кислорода – в помещениях малого объема и при недостаточном воздухообмене с внешней средой он будет накапливаться у пола. При содержании в воздухе более 1% углекислого газа атмосфера будет ядовитой для системы дыхания человека. В связи с этим помещения, в которых проводятся работы по криогенному бластингу, должны иметь достаточно большую площадь и эффективно проветриваться, либо требуется организовать откачку углекислого газа из атмосферы помещения, установив вытяжную систему на уровне пола.