De levensduur en prestaties van beschermende coatings in industriële omgevingen, vooral in corrosieve omgevingen, worden sterk beïnvloed door de kwaliteit van de oppervlaktevoorbereiding. De conventionele aanpak is gebaseerd op straalmethoden die, hoewel effectief, vaak onpraktisch zijn in onderhoudsomgevingen met beperkte toegang. Borstelstralen, een relatief nieuwe methode voor oppervlaktevoorbereiding geïntroduceerd door International Paint Ltd., biedt een veelbelovend alternatief dat de efficiëntie van elektrisch gereedschap combineert met een kwaliteit van het oppervlakteprofiel die die van traditioneel stralen benadert.
De noodzaak van geavanceerde oppervlaktevoorbereidingsmethoden
Oppervlaktevoorbereiding bij industrieel onderhoud, met name voor offshore en onshore constructies die worden blootgesteld aan corrosieve omgevingen, blijft van cruciaal belang voor het verlengen van de levensduur van beschermende coatings. Offshore constructies worden bijvoorbeeld geconfronteerd met hoge onderhoudskosten die kunnen oplopen tot 20 keer de initiële kosten als coatings voortijdig degraderen. Voor deze toepassingen zijn oppervlaktereinheid en -profiel essentieel voor een effectieve hechting van coatings. De toonaangevende industriële standaarden, zoals SSPC-SP 5 en SP 10, vereisen stralen; in beperkte of afgelegen gebieden kan dit echter niet haalbaar zijn, waardoor alternatieven zoals SSPC-SP 11 nodig zijn. Standaard elektrisch gereedschap zoals staalborstels en slijpmachines zijn weliswaar toegankelijk, maar voldoen niet aan deze normen, wat resulteert in gepolijste oppervlakken die vatbaar zijn voor hechtingsproblemen en corrosie.
Borstelstralen: Een technisch overzicht
De borstelstraaltechnologie introduceert een innovatieve benadering door gebruik te maken van geharde, scherpe borstelharen die zijn bevestigd aan een roterende kop die het oppervlak schuurt. In tegenstelling tot conventionele staalborstels, die oppervlaktestrepen produceren, trekken de borstelharen bij deze methode zich bij de impact terug, waardoor kraters en een ankerpatroon ontstaan, vergelijkbaar met abrasief stralen. Dit kenmerkende oppervlakteprofiel verbetert de hechting van coatings aanzienlijk. Bovendien heeft borstelstralen aangetoond dat het de reinigingsnormen van SSPC-SP 5 kan benaderen terwijl profielen worden verkregen die dicht in de buurt komen van die van gritstralen - een baanbrekende prestatie voor op elektrisch gereedschap gebaseerde methoden.
Vergelijkende analyse: Borstelstralen vs. conventionele methoden
Tests uitgevoerd door International Paint Ltd. vergeleken borstelstralen met andere elektrische gereedschappen en gritstralen onder verschillende omstandigheden, waaronder thermische cycli, continue condensatie en onderdompeling in zeewater. De belangrijkste bevindingen van deze tests onderstrepen de betrouwbaarheid en effectiviteit van borstelstralen:
1. Oppervlakteprofiel en ruwheid (Rmax): Met behulp van een profilometer registreerde het onderzoek de oppervlakteruwheid en profieldiepte die met elke methode werd bereikt. Voor zowel roestklasse A als roestklasse D staal bereikte borstelstralen Rmax-waarden (2,7-4,6 mils) die vergelijkbaar waren met die van gritstralen, waardoor het aanzienlijk beter presteerde dan staalborstelen. Hogere Rmax-waarden duiden op een meer gestructureerd oppervlak, wat cruciaal is voor een optimale hechting van coatings.
2. Corrosiebestendigheid: In versnelde ISO 12944-9:2018 cyclische corrosietests vertoonde borstelstralen een superieure corrosiebestendigheid. Terwijl draadgeborstelde oppervlakken uitgebreide corrosiekruip vertoonden, bleven borstelgestraalde oppervlakken intact met minimale corrosie. Gritstralen presteerde iets beter dan borstelstralen; borstelstralen behaalde echter aanzienlijk betere resultaten dan power draadborstelen.
3. Hechtsterkte: Adhesietests uitgevoerd op coatings over borstelgestraalde oppervlakken lieten een duidelijke verbetering zien vergeleken met die over draadgeborstelde oppervlakken. De hechtingswaarden van coatings op met borstelstralen gestraalde oppervlakken benaderden die op met grit gestraalde oppervlakken, wat de doeltreffendheid van de borstelstraalmethode voor het verbeteren van de coatingprestaties onder zware omstandigheden versterkt.
4. Thermische cycli en onderdompeling in zeewater: Aanvullende tests, waaronder thermische cyclische en zeewateronderdompelingstests, evalueerden de coatingprestaties op met borstelstralen gestraalde oppervlakken ten opzichte van die op met draad geborstelde en gestraalde oppervlakken. Na zes maanden werd bij geen van de methoden roest of onthechting waargenomen, wat aangeeft dat borstelen voldoet aan de duurzaamheidsnormen voor langdurige blootstelling aan zeewater.
Voordelen en beperkingen van borstelstralen
Voordelen
Borstelstralen blinkt uit in zijn aanpassingsvermogen en gebruiksgemak voor kleine ruimten, waar traditionele straaltechnieken logistiek en financieel onhaalbaar kunnen zijn. Het vermogen om een gewenst ankerprofiel te bereiken, vergelijkbaar met gritstralen, opent nieuwe mogelijkheden voor het verbeteren van de corrosiebescherming op voorheen moeilijk bereikbare plaatsen. Bovendien vermindert borstelstralen de risico's van blootstelling aan trillingen voor arbeiders, waardoor het veiliger is dan traditionele methoden zoals naaldstralen.
Beperkingen
Borstelstralen heeft echter een aantal beperkingen ten opzichte van gritstralen. Het is tijdrovend en minder efficiënt voor grote oppervlakken, waardoor het beter geschikt is voor onderhoud in kleinere, gelokaliseerde gebieden. Hoewel de borstelstraalmethode hoge prestaties levert op kleinschalige projecten, blijft gritstralen de voorkeur genieten voor grote industriële oppervlakken vanwege de snelheid en dekkingsmogelijkheden. Borstelstralen zorgt echter voor een aanzienlijke vermindering van de koolstofvoetafdruk in vergelijking met gritstralen.
Toepassing en toekomstig potentieel
Gezien de robuuste prestaties in laboratoriumtests en veldstudies, vindt borstelstralen zijn plaats in industriële onderhoudsspecificaties, met name in offshore omgevingen met hoge corrosie. Deze techniek is nog in opkomst, maar heeft het potentieel om hoogwaardige coatingsystemen te ondersteunen, waaronder zinkrijke epoxies die uitgebreide bescherming bieden in zware omstandigheden zoals C5M (offshore) en C5I (onshore) corrosieve omgevingen, volgens de ISO 12944 normen.
Bovendien blijft de industrie innoveren op het gebied van borstelstralen, waarbij verdere toepassingen op scheepswerven en olie- en gasinstallaties worden onderzocht. Naarmate deze methode op grotere schaal wordt toegepast, zullen aanvullend onderzoek en veldstudies helpen om de mogelijkheden te verfijnen en de duurzaamheid op lange termijn te valideren.
Conclusie
Voor werktuigbouwkundigen en onderhoudsprofessionals betekent borstelstralen een aanzienlijke vooruitgang in de technologie voor oppervlaktevoorbereiding. Het overbrugt de kloof tussen het gemak van elektrisch gereedschap en straalprestaties, en biedt een veelzijdige oplossing voor het onderhouden van industriële coatings in veeleisende, corrosieve omgevingen. Borstelstralen zorgt voor een hoger oppervlakteprofiel, verbeterde corrosiebestendigheid en hechting van coatings, wat bijdraagt aan langere onderhoudscycli en lagere langetermijnkosten. Hoewel het misschien niet het gritstralen volledig zal vervangen, blijkt de nichefunctie van borstelstralen in het onderhoud al onmisbaar te zijn voor kleine, complexe en moeilijk bereikbare plekken in het veld.
We hebben dit artikel gebaseerd op het oorspronkelijke artikel van Neil Wilds, gepresenteerd tijdens NACE 2009. U kunt dit hier downloaden