директор ЗАО НПП «ИНТЕК»
Екатеринбург
В настоящее время существует немало технологий очистки поверхностей, изготовленных из различных материалов. Каждая из них имеет как определенные преимущества, так и недостатки, при применении которых возникают, в частности, экологические проблемы, связанные с утилизацией отходов.
Из современных методов — абразивоструйной обработки, дробеструйной обработки, ультразвуковой очистки, с использованием водяной струи высокого давления и кислотного травления — ни один не удовлетворяет одновременно трем главным требованиям – экологичности, высокой производительности и высокому качеству.
Технология абразивной гидровоздушной очистки поверхностей известна давно. Первые сведения о ней появились еще в 60-е годы прошлого века, но долгое время ее трудно было реализовать в «железе». Широкое распространение эта технология получила в последние два, три года. Она используется там, где необходимо быстро, качественно и безопасно выполнить очистку и подготовку поверхности — металлической или из различного вида твердых минералов.
Обработка поверхности производится смесью мелкодисперсных частиц воды с абразивом – пульпой, которая подается высоконапорной воздушной струей со скоростью, близкой к звуковой. Абразивная гидровоздушная очистка имеет ряд преимуществ перед остальными способами, так как позволяет удалять загрязнения без нарушения исходной поверхности, вымывая их из микропор и микротрещин, производить очистку тонких листов до 0,3 мм без коробления, получать шероховатость до 1,25 мкм.
Число возможных схем, а также конструкций струйных аппаратов для такой обработки поверхностей достаточно велико. Наибольшее применение находят аппараты с принудительной насосной подачей суспензии в камеру смешения и последующим ее разгоном сжатым воздухом. Такие установки стабильно работают в широком диапазоне изменения давления воздуха и расхода пульпы, обеспечивая достаточно высокую производительность и качество обработки.
В процессе освоения технологии абразивной гидровоздушной обработки проводились многочисленные исследования по выбору материала частиц. Критерием поиска служило наилучшее соотношение производительности и качества процесса при соблюдении санитарно-гигиенических норм.
Особенность такой технологии состоит в сочетании удаления микрочастиц различных веществ с обрабатываемой поверхности, ее смазки и охлаждения. При этом рабочая жидкость, несколько снижая скорость абразивных частиц, выполняет следующие важные функции: обеспечивает транспортировку абразивных частиц от расходной емкости до обрабатываемой поверхности; непрерывно очищает обрабатываемую поверхность, удаляя отработавшие абразивные частицы и частички снятого материала; исключает образование пыли; является носителем поверхностно-активных веществ, создающих абсорбирующие слои полярных молекул и уменьшающих межатомные связи в поверхностном слое обрабатываемого материала, снижая, таким образом, твердость и сопротивляемость материала разрушению; регулирует тепловой режим в зоне обработки; предотвращает прилипание частиц снятого материала к обрабатываемой поверхности, а также не создает коррозии.
Наилучший результат был получен при использовании гранатового концентрата, абразива минерального происхождения, материала нетоксичного, не содержащего кремния, с частицами менее 0,1 мм, форма его зерен кубическая, с острыми режущими кромками, его концентрация в пульпе достигает 20-30%. Также возможно применение электрокорунда, глинозема, алюмосиликатов, окислов металлов, насыщенного раствора кальцинированной соды. В ходе теоретических исследований эрозионных процессов жидких капель и твердых частиц при их ударе о поверхность были определены скоростные и энергетические характеристики, а также форма сопла и рассчитаны его основные параметры.
Данный метод позволяет очищать поверхности металлов и неметаллов от органических и неорганических загрязнений, удалять покрытия, в том числе послойно, придавать поверхности новые свойства, производить декоративную отделку поверхности изделий. Производительность зависит от времени обработки, размера и материала абразивных частиц, их концентрации в пульпе, давления и расхода воздуха, диаметра и формы сопла, угла атаки стуи, и близка к производительности дробеструйной обработки.
Разрушение абразивных частиц при абразивной гидровоздушной обработке протекает в десятки раз медленнее, чем при пескоструйной, что объясняется демпфирующим действием рабочей жидкости. Поэтому абразив может выдерживать до десяти циклов очистки.
Установка для такой очистки может быть изготовлена в стационарном варианте с циклом работы под конкретное техническое задание заказчика. Затраты на обработку складываются из стоимости абразива, электроэнергии, воды, сжатого воздуха, зарплаты рабочего и стоимости изнашиваемых частей. Себестоимость обработки простых поверхностей (трубы, листы, металлоконструкции) составляет около 30 руб./кв. м.
Такая технология позволяет быстро, качественно и безопасно удалять различные
виды загрязнений (коррозию, окалину, ржавчину, нефть, мазут, солевые отложения, краску, граффити и др.) с поверхности любой конфигурации без повреждения основного материала, не нанося вред окружающей среде.
При этом можно добавлять пассиваторы, защищающие очищенную поверхность от вторичной коррозии, не возникает пыли, нет надобности в специальной подготовке воды, а неоднократное использование доступного и недорогого абразива приводит к снижению себестоимости процесса, который пожаро- и взрывобезопасен.
