Die Langlebigkeit und Leistungsfähigkeit von Schutzbeschichtungen in industriellen Umgebungen, insbesondere in korrosiven Umgebungen, wird stark von der Qualität der Oberflächenvorbereitung beeinflusst. Der herkömmliche Ansatz stützt sich auf Strahlverfahren, die zwar effektiv, aber in Wartungsumgebungen mit begrenztem Zugang oft unpraktisch sind. Das Borstenstrahlen, eine relativ neue Oberflächenvorbereitungsmethode, die von International Paint Ltd. eingeführt wurde, stellt eine vielversprechende Alternative dar, die die Effizienz von Elektrowerkzeugen mit einer Oberflächenprofilqualität kombiniert, die der des traditionellen Strahlens nahe kommt.
Die Notwendigkeit fortschrittlicher Oberflächenvorbereitungsmethoden
Die Oberflächenvorbereitung in der industriellen Instandhaltung, insbesondere bei Offshore- und Onshore-Strukturen, die korrosiven Umgebungen ausgesetzt sind, ist nach wie vor entscheidend für die Verlängerung der Lebensdauer von Schutzbeschichtungen. Offshore-Bauwerke beispielsweise sind mit hohen Wartungskosten konfrontiert, die bis zum 20-fachen der ursprünglichen Kosten betragen können, wenn die Beschichtungen vorzeitig abbauen. Bei diesen Anwendungen sind Oberflächenreinheit und -profil für eine wirksame Beschichtungshaftung von entscheidender Bedeutung. Die führenden Industriestandards wie SSPC-SP 5 und SP 10 schreiben das Strahlen vor; in beengten oder abgelegenen Bereichen ist dies jedoch möglicherweise nicht praktikabel, so dass Alternativen wie SSPC-SP 11 erforderlich sind. Standard-Elektrowerkzeuge wie Drahtbürsten und Schleifmaschinen sind zwar zugänglich, erfüllen aber diese Normen nicht, was zu polierten Oberflächen führt, die anfällig für Haftungsfehler und Korrosion sind.
Bürstenstrahltechnik: Ein technischer Überblick
Die Borstenstrahltechnik ist ein innovativer Ansatz, bei dem gehärtete, scharfe Borsten an einem rotierenden Kopf angebracht sind, der die Oberfläche abschleift. Im Gegensatz zu herkömmlichen Drahtbürsten, die Oberflächenstreifen erzeugen, ziehen sich die Borsten bei dieser Methode beim Aufprall zurück, wodurch Krater und ein Ankermuster ähnlich wie beim Strahlen entstehen. Dieses ausgeprägte Oberflächenprofil verbessert die Haftung der Beschichtung erheblich. Darüber hinaus hat das Borstenstrahlen bewiesen, dass es sich den Reinigungsstandards von SSPC-SP 5 annähert und dabei Profile erzielt, die denen des Sandstrahlens nahe kommen - eine bahnbrechende Errungenschaft für auf Elektrowerkzeugen basierende Methoden.
Vergleichende Analyse: Borstenstrahlen vs. konventionelle Methoden
In Tests, die von International Paint Ltd. durchgeführt wurden, wurde das Borstenstrahlen mit anderen Elektrowerkzeugen und dem Strahlen mit Schleifkörpern unter verschiedenen Bedingungen verglichen, darunter Temperaturwechsel, ständige Kondensation und Eintauchen in Meerwasser. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Tests unterstreichen die Zuverlässigkeit und Wirksamkeit des Bürstenstrahlens:
1. Oberflächenprofil und Rauhigkeit (Rmax): Mit einem Profilometer wurden in der Studie die Oberflächenrauheit und die Profiltiefe aufgezeichnet, die mit jeder Methode erreicht wurden. Sowohl bei Stahl der Rostklasse A als auch bei Stahl der Rostklasse D erreichte das Borstenstrahlen Rmax-Werte (2,7-4,6 mils), die denen des Sandstrahlens ähneln, und übertraf damit das Bürsten mit Elektrodraht deutlich. Höhere Rmax-Werte weisen auf eine stärker strukturierte Oberfläche hin, die für eine optimale Beschichtungshaftung entscheidend ist.
2. Korrosionsbeständigkeit: In beschleunigten zyklischen Korrosionstests nach ISO 12944-9:2018 zeigte das Bürstenstrahlen eine überlegene Korrosionsbeständigkeit. Während drahtgebürstete Oberflächen ein umfangreiches Korrosionskriechen zeigten, blieben borstengestrahlte Oberflächen mit minimaler Korrosion intakt. Das Sandstrahlen übertraf das Borstenstrahlen geringfügig, jedoch erzielte das Borstenstrahlen deutlich bessere Ergebnisse als das Bürsten mit Draht.
3. Adhäsionskraft: Haftfestigkeitstests von Beschichtungen auf borstengestrahlten Oberflächen zeigten eine deutliche Verbesserung im Vergleich zu denen auf drahtgebürsteten Oberflächen. Die Haftungswerte von Beschichtungen auf borstengestrahlten Oberflächen näherten sich denen von korngestrahlten Oberflächen an, was die Wirksamkeit der Borstenstrahlmethode bei der Verbesserung der Beschichtungsleistung unter rauen Bedingungen untermauert.
4. Thermisches Zyklieren und Eintauchen in Meerwasser: In weiteren Tests, einschließlich thermischer Zyklustests und Meerwassertauchversuche, wurde die Beschichtungsleistung von borstengestrahlten Oberflächen mit der von drahtgebürsteten und korngestrahlten Oberflächen verglichen. Nach sechs Monaten wurde bei keiner der Methoden Rost oder Ablösung beobachtet, was darauf hindeutet, dass das Borstenstrahlen die Haltbarkeitsstandards für eine langfristige Meeresaussetzung erfüllt.
Vorteile und Grenzen des Bürstenstrahlens
Vorteile
Das Borstenstrahlen zeichnet sich durch seine Anpassungsfähigkeit und einfache Anwendung bei beengten Platzverhältnissen aus, wo herkömmliche Strahltechniken logistisch und finanziell nicht machbar sind. Die Fähigkeit, ein gewünschtes Ankerprofil ähnlich wie beim Strahlen zu erzielen, eröffnet neue Möglichkeiten zur Verbesserung des Korrosionsschutzes in bisher schwer zugänglichen Bereichen. Darüber hinaus verringert das Borstenstrahlen die Vibrationsbelastung für die Arbeiter und ist damit sicherer als herkömmliche Methoden wie das Nadelstrahlen.
Beschränkungen
Das Borstenstrahlen hat jedoch im Vergleich zum Sandstrahlen einige Einschränkungen. Es ist zeitaufwändig und bei großen Flächen weniger effizient, weshalb es sich besser für die Instandhaltung kleinerer, lokal begrenzter Bereiche eignet. Während die Borstenstrahlmethode bei kleinen Projekten eine hohe Leistung erbringt, bleibt das Sandstrahlen aufgrund seiner Schnelligkeit und Reichweite die bevorzugte Wahl für große Industrieflächen. Im Vergleich zum Sandstrahlen bietet das Borstenstrahlen jedoch eine erhebliche Verringerung des Kohlenstoff-Fußabdrucks.
Anwendung und Zukunftspotenzial
Angesichts seiner robusten Leistung in Labortests und Feldstudien findet das Borstenstrahlen seinen Platz in den Spezifikationen für die industrielle Instandhaltung, insbesondere in stark korrodierenden Offshore-Umgebungen. Diese Technik befindet sich zwar noch im Entwicklungsstadium, hat aber das Potenzial, hochleistungsfähige Beschichtungssysteme zu unterstützen, einschließlich zinkhaltiger Epoxidharze, die einen erweiterten Schutz unter schweren Bedingungen wie C5M (Offshore) und C5I (Onshore) in korrosiven Umgebungen gemäß der Norm ISO 12944 bieten.
Darüber hinaus entwickelt die Branche die Borstenstrahltechnologie weiter und erforscht weitere Anwendungen in Werften sowie Öl- und Gasanlagen. In dem Maße, in dem sich diese Methode durchsetzt, werden zusätzliche Forschungen und Feldstudien dazu beitragen, ihre Fähigkeiten zu verfeinern und ihre langfristige Haltbarkeit zu bestätigen.
Schlussfolgerung
Für Maschinenbauingenieure und Wartungsfachleute stellt das Borstenstrahlen einen bedeutenden Fortschritt in der Oberflächenvorbereitungstechnologie dar. Es schließt die Lücke zwischen der Bequemlichkeit von Elektrowerkzeugen und der Leistung von Strahlmitteln und bietet eine vielseitige Lösung für die Pflege von industriellen Beschichtungen in anspruchsvollen, korrosiven Umgebungen. Borstenstrahlen ermöglicht höhere Oberflächenprofilstandards, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und erhöhte Beschichtungshaftung und trägt so zu verlängerten Wartungszyklen und reduzierten Langzeitkosten bei. Auch wenn es das Sandstrahlen nicht vollständig ersetzen kann, erweist sich die Nischenrolle des Borstenstrahlens in der Instandhaltung bereits als unverzichtbar für kleine, komplexe und schwer zugängliche Bereiche im Feld.
Dieser Artikel basiert auf dem Originalbeitrag von Neil Wilds, der auf der NACE 2009 vorgestellt wurde. Sie können ihn hier herunterladen