Kaip iš tikrųjų veikia plieninių vamzdžių paviršiaus smėliavimas?

Paviršiaus paruošimas retai sulaukia tokio dėmesio, kokio nusipelno plieninių vamzdžių pirkimo pokalbiuose, tačiau tai, be abejo, yra vienintelis didžiausias veiksnys, lemiantis, ar dangos sistema tarnaus dujotiekio projekte, ar sugenda per kelerius metus. Šis gabalas konkrečiai skirtas abrazyviniam pūtimui - mechaniniam procesui, kurio metu vamzdžio paviršius paruošiamas FBE, 3PE ar bet kurios kitos dangos sistemos faktiniam sukibimui.

3PE antikorozinis plieno vamzdis

Fusion Bonded Epoksidinis LSAW vamzdis

FBE LSAW vamzdis

Danga neprilimpa prie plieno per paprastą sąlytį - ji mechaniškai ir chemiškai susilieja su bet kokiomis paviršiaus sąlygomis. Malūnų apnašos, rūdys, alyvos likučiai ir net smulkios dulkės tarp plieno ir dangos sluoksnio veikia kaip barjeras, neleidžiantis tinkamai sukibti.

Nepriklausomi tyrimai dangų pramonėje nuolat priskiria daugumą priešlaikinių dangos gedimų dėl netinkamo paviršiaus paruošimo, o ne su pačia dangos medžiaga. Aukščiausios kokybės FBE arba 3PE sistema, užtepama ant netinkamai nupūsto paviršiaus, prasčiau atliks vidutinės -klasės dangą, padengtą ant tinkamai paruošto paviršiaus - paviršiaus paruošimo veiksmas nustato lubas viskam, kas po jos.

Štai kodėl paviršiaus paruošimo specifikacijos egzistuoja kaip atskira sutartinė eilutė, kuri yra atskira nuo dangos specifikacijos. Vamzdžių užsakymas gali atitikti visus plieno standarto cheminius ir mechaninius reikalavimus ir vis tiek nepavyks eksploatuoti, jei sprogdinimo etapas prieš dengimą buvo skubotas arba nenurodytas.

Abrazyvinis pūtimas veikia pagal paprastą fizinį principą: kietos kietųjų dalelių terpės dideliu greičiu varomi į plieno paviršių, kad būtų mechaniškai pašalintos frezos apnašos, rūdys ir senos dangos likučiai, kartu grubinant plieną, kad būtų sukurtas paviršiaus profilis, į kurį gali patekti nauja danga.

Suspaustas, be alyvos{0}}oras varo abrazyvą per purkštuką 60–110 m/s greičiu. Šiuolaikinėse vamzdžių gamybos linijose tai nėra rankinis veiksmas, kai operatorius vaikšto vamzdžiu - daugumoje gamyklų vamzdis teka per uždarą, besisukančią ratų abratoriaus{5}} tipo kamerą, kurioje vamzdžiui einant nuolat šaudo keli pūtimo ratai arba purkštukai, todėl gaunamas pastovus 360-laipsnio rezultatas, o ne rankinio pūtimo kintamumas.

Ne visi abrazyvai yra keičiami, o pasirinkimas turi įtakos ir valymo rezultatui, ir paliktam paviršiaus profiliui:

• Plieninis smėlis- kampinės dalelės, kurios agresyviai pjauna ir sukuria aštrų kampinį paviršiaus profilį; pirmenybė teikiama ten, kur pirmenybė teikiama maksimaliam mechaniniam dangos inkarui
• Plieninis šūvis- suapvalintos dalelės, kurios efektyviai valo, bet palieka lygesnį, labiau suapvalintą profilį; dažnai sumaišoma su smėliu, kad subalansuotų valymo greitį ir profilio aštrumą
• Vario šlakas ir anglies šlakas- vienkartinio-naudojimo mineraliniai abrazyvai, įprasti ten, kur perdirbti plienines medžiagas nepraktiška; paprastai sukuria žemesnį, mažiau kampinį profilį nei plieninės medžiagos
• Granatas- kietesnis, mažai{1}}dulkėtas mineralinis abrazyvas, naudojamas ten, kur svarbi profilio konsistencija ir mažas laisvojo silicio dioksido kiekis, įskaitant uždarus aplinkos -jautrius nustatymus
• Aliuminio oksidas- smulkus, kietas abrazyvas, naudojamas lengvesnėms valymo užduotims atlikti arba kai reikalinga smulkesnė paviršiaus apdaila, o ne agresyvus profilis

Pramoninėse vamzdžių dengimo linijose dominuoja plieno smėlis ir šratai, nes medžiaga yra magnetiškai atkuriama ir pakartotinai naudojama, todėl didelės apimties operacijos yra ekonomiškos - mineraliniai abrazyvai paprastai yra skirti lauko taisymo-darbams arba patalpoms be regeneravimo sistemos.

Švarumas vertinamas laipsniškai, o ne dvejetainis - vamzdis gali būti „išpūstas“ ir vis tiek neatitiks kokybės, kurios reikalaujama pagal dangos specifikaciją.

Lygiaverčiai SSPC pavadinimai (atitinkamai SP7, SP6, SP10, SP5) apibūdina tas pačias keturias pakopas pagal Šiaurės Amerikos standartinę sistemą. Dauguma vamzdynų dangos specifikacijųFBEarba3PEkaip pagrindinį reikalavimą reikalauja Sa2.5, o Sa3 yra skirtas didelio našumo ar labai korozinėms paslaugų aplinkoms, kuriose bet koks likutinis dėmės yra nepriimtinas. Nurodant „smėliasrove“ neįvardijant klasės, tikrasis švaros rezultatas paliekamas sprogdinimo operatoriaus sprendimui, o ne patikrinamam standartui.

Švara ir profilis yra du atskiri to paties proceso rezultatai ir abu svarbūs atskirai. Paviršiaus profilis nurodo smėliavimo paliekamų paviršių šiurkštumą nuo didžiausio-slėnio -, kuris paprastai matuojamas mikrometrais arba myliomis -, o tai suteikia dangai mechaninį sukibimą, o ne lygų paviršių, prie kurio ji gali prilipti tik chemiškai.

Pernelyg seklus profilis nualina mechaninio tvirtinimo dangą, todėl veikiant įtampai arba dėl šiluminio ciklo jis gali nutrūkti. Per gilus profilis palieka viršūnes, kurios gali prasiskverbti pro ploną dangos plėvelę, sukurdamos šventes (smeigtukus) tiksliose vietose, skirtose apsaugoti plieną. Dangų gamintojai skelbia tikslinį kiekvieno gaminio profilių diapazoną - paprastai 50–100 mikrometrų FBE sistemoms -, o pūtimo parametrai (abrazyvo tipas, dydis, oro slėgis, išlikimo laikas) yra sureguliuoti taip, kad pasiektų tą diapazoną, o ne tiesiog nuvalykite, kol paviršius atrodo švarus.

• Atviras (nešiojamas) sprogdinimas- rankinis-purkštas, naudojamas lauko pataisymui-, remontui ir mažoms-partijoms arba netaisyklingos{4}}formos gaminiams; rezultato kokybė labai priklauso nuo operatoriaus technikos ir nuoseklumo
• Sprogimo kambario/kabineto sistemos- uždara kamera, kurioje operatoriai susprogdina dalis su esančiomis dulkėmis ir visiškai pašalina abrazyvą; naudojamas jungiamųjų detalių, flanšų ir trumpesnių vamzdžių sekcijų paketiniam apdorojimui
• Automatizuotos ratų abratorių vamzdžių linijos- vamzdis nuolat eina per kamerą su keliais išcentriniais pūtimo ratais, išdėstytais taip, kad apimtų visą perimetrą; tai yra standartinis dengimo{1}}linijos išankstinio apdorojimo metodas, nes jis užtikrina vienodą dangą ir profilį gamybos greičiu, o abrazyvas nuolat regeneruojamas, tikrinamas ir recirkuliuojamas

Malūn-taikomos FBE ir 3PE dengimo linijos yra sukurtos remiantis šiuo automatizuotu metodu, nes naudojant rankinį pūtimą atsiranda paviršiaus kintamumo, kurio nenutrūkstamas dengimo procesas negali toleruoti dideliu mastu.

Sprogimo kokybės patikrinimas nėra vizualinis sprendimas tinkamai veikiančioje įstaigoje -, tai priklauso nuo išmatuojamų patikrinimų:

• Vizualiniai lygintuvai- standartinės fotografijos nuorodos (pagal ISO 8501-1 arba SSPC-VIS), naudojamos lyginant nupūstą paviršių su nurodyta švarumo laipsniu esant tinkamam apšvietimui
• Paviršiaus profilio matuokliai- adatos-tipo profilometro arba kopijos juostos metodu matuojamas smailės-iki-slėnio aukštis pagal dangos gamintojo tikslinį diapazoną
• Dulkių ir užterštumo bandymai- slėgiui-jautrios juostos pakėlimo bandymas arba oro-pūtimo patikrinimas patvirtina, kad likusių dulkių lygis neviršija dangos dengimo tolerancijos
• Tirpios druskos tyrimas- laidumo matuokliai arba pleistrų testavimo rinkiniai aptinka paviršiaus užteršimą chloridu, dėl kurio gali susidaryti dangos pūslės (osmosinės pūslės) net ant vizualiai švaraus, tinkamai profiliuoto paviršiaus

Druskos užterštumo patikrinimo praleidimas yra dažnas trūkumas -, paviršius gali praeiti vizualiai švariai ir profiliuoti, nors jame yra pakankamai tirpaus chlorido, kad po kelių mėnesių danga sugestų.

• Blykstės rūdys- paviršiaus oksidacija, kuri prasideda per kelias valandas po valymo drėgnomis sąlygomis, prieš dengiant dangą; delsa tarp valymo ir dengimo yra kritinis proceso langas, o ne planavimo patogumas
• Pagal -sprogdinimą- nepakankamas laikymo laikas arba susidėvėję abrazyviniai lapai, apnašos arba rūdžių likučiai, dažniausiai vamzdžių galuose arba suvirinimo siūlėse, kur geometriškai sunkiau pasiekti sprogimo dangą
• Virš-sprogdinimo- per didelis profilio gylis dėl per didelės abrazyvinės medžiagos arba per didelio slėgio, todėl gali atsirasti dangos pradūrimas piko vietose
• Įterptas abrazyvas- terpės fragmentai įstrigo į plieno paviršių, paprastai dėl abrazyvinių medžiagų, kurios per daug suyra pakartotinai perdirbant be tinkamo patikrinimo
• Nenuoseklus profilis vamzdžio korpuse- netolygus ratų susidėvėjimas arba netinkamai suderinti purkštukai automatinėje linijoje, todėl profilio nuolydis, o ne vienodas rezultatas

Skirtingos dangų sistemos nustato skirtingus pūtimo reikalavimus, o „sprogimo iki Sa2.5“ traktavimas kaip universalus atsakymas praleidžia teiginį, kad kiekviena danga turi savo optimalumą:

• FBE dangoms paprastai reikalingas mažiausiai Sa2,5 su griežtai kontroliuojamu 50–100 mikrometrų profiliu, nes FBE sukibimas labai priklauso nuo mechaninio tvirtinimo.
• 3PE sistemoms reikalingas panašus švarumo laipsnis, tačiau dažnai nurodomas šiek tiek šiurkštesnis profilis, kad lipnus sluoksnis įsikibtų į plieną po viršutine polietileno danga.
• Cinkuojant paprastai nenaudojamas abrazyvinis pūtimas, nes pirminis paruošimas - ėsdinimas rūgštimi yra standartinis būdas -, nors pūtimas gali būti naudojamas prieš dvipuses sistemas, kuriose cinkavimas derinamas su viršutiniu sluoksniu.

Pirkėjai, nurodantys dangos sistemą nepatvirtindami su ja taikomo pūtimo reikalavimo, palieka kritinį kintamąjį pagal numatytąją aplikatoriaus praktiką, o ne patikrintą specifikaciją.

Abrazyvinis pūtimas sukuria daug ore esančių dulkių ir, priklausomai nuo abrazyvo tipo, gali sukelti įkvepiamo kristalinio silicio dioksido poveikio operatoriams pavojų. Uždarosios automatizuotos sistemos su dulkių surinkimu yra palankios ne tik dėl paviršiaus kokybės nuoseklumo, bet ir dėl to, kad jos žymiai efektyviau apsaugo nuo šio poveikio nei naudojant atvirą pūtimą. Panaudotas abrazyvas ir surinktas dulkes taip pat reikia tinkamai išmesti arba perdirbti, ypač kai pašalintoje medžiagoje yra senų dangų likučių arba sunkiųjų metalų, kurių sudėtyje yra dažų iš remonto ir priežiūros darbų, o ne gaminant naujus vamzdžius. Įrenginiai, veikiantys pagal pripažintas aplinkos ir darbo saugos valdymo sistemas, paprastai dokumentuoja abrazyvinių medžiagų regeneravimo rodiklius ir dulkių išmetimo kontrolę kaip standartinės veiklos procedūros dalį, o ne kaip vienkartinį atitikties patikrinimą.

Intervalas tarp valymo pūtimu ir dengimo yra atskira specifikacijos detalė, o ne tik planavimo nuostata. Drėgnomis arba pakrantės sąlygomis šviežiai nupūstas plienas gali pradėti matytis rūdys per dvi ar keturias valandas; sausomis sąlygomis tas langas gali prasidėti iki visos pamainos ar daugiau. Dangos specifikacijose paprastai apibrėžiamas didžiausias leistinas delsimas, o jo viršijimas reiškia, kad paviršius nebeatitinka švarumo laipsnio, kurio jis buvo nuvalytas iki -, net jei tuo tarpu nieko nebuvo daroma.

Tai yra praktinė priežastis, dėl kurios gamykloje{0}}taikomos dangos linijos kuriamos ištisine seka, o ne kaip atskiros operacijos: vamzdis iš sprogdinimo kameros pajuda tiesiai į dengimo stotį per kelias minutes, todėl beveik visiškai pašalinamas rūdžių langas. Lauke-teptos dangos ir remonto darbai neturi tokios prabangos, todėl lauko brigados yra apmokytos dengti sandariai kontroliuojamame lange po sprogdinimo, kartais prieš pat dengiant pakartotinai-patikrinti švarumo laipsnį, o ne pasikliauti pirminiu sprogdinimo patikrinimu.

Kai langas nepastebėtas, vienintelis teisingas sprendimas yra pakartotinis -pūtimas, o ne tik paviršiaus nušluostymas ar lengvos paviršiaus oksidacijos priėmimas kaip kosmetinė priemonė. Pakartotinis valymas

Paviršiaus paruošimas atrodo kaip preliminarus žingsnis projekto laiko juostoje, tačiau praktiškai tai yra kintamasis, kuris lemia, ar kiekvienas vėliau dengimo sistemai išleistas doleris iš tikrųjų atsiperka per tarnavimo laiką.