Механический способ очистки металла

Эффективные методы удаления ржавчины с металлических поверхностей

Со временем металл подвергается ржавлению. Это вопрос времени.

Даже алюминиевые покрытия, при долгом нахождении во влажной среде, покрываются крепкой оксидной пленкой.

Проблема эффективного удаления ржавчины со временем встает перед каждым хозяйственным человеком.

Виды и влияние коррозии на работоспособность бытовых предметов и инструментов

С точки зрения профессионального взгляда ржавчина состоит из смеси 3 видов оксида железа. Каждый из них проявляется на металлах постепенно и обладает только ему присущими физико-техническими характеристиками.

Если рассматривать ржавчину с начального слоя до конечного (который виден на металле), то она состоит из следующих компонентов:

1. Вюстита железа (FeO) или оксида железа, достаточно мягкого вещества. Толщину наслоения будут определять условия, в которых находится металлическое изделие. В условиях с повышенной температурой этот слой будет больше.
2. Магнетит (Fe3O4) или магнитный железняк, представляющий собой магнитную закись/окись железа, обладающий меньшей твердостью, но большей пористостью, чем у оксида железа.
3. Гематит (Fe2O3) или красный железняк, имеющий красно-серый окрас. Достаточно твердое и плотное абразивное вещество, способное прочно удерживаться на металлах, разъедать прочные стальные конструкции и увеличивать коэффициент трения между деталями изделия.

Проблема устранения ржавчины состоит в невозможности отследить момент, когда магнетит, довольно мягкий и пластичный, начнет переходить в прочный гематит. В связи с этим необходимо знать не только состав металла, но и проанализировать все факторы, которые могли привести к образованию коррозии.

Составив полную картину начала ржавления, можно с большей долей вероятности подобрать оптимальные средства для борьбы с ней.

Классификация способов борьбы с коррозией

Зная о характеристиках и свойствах составляющих ржавчины, можно определиться с методами ее удаления:

• использовать механический способ, в котором для снятия ржавления задействуются жесткие стальные щетки;
• метод нагрева, при котором коррозия ликвидируется при помощи воздействия высоких температур совместно с сильным воздушным и водным потоком;
• химический способ, в котором применяются специализированные химические реактивы, наносимые непосредственно на металлах.

«Габаритные конструкции или предметы, не поддающиеся перемещению, целесообразно обработать тепловым методом, который будет наиболее оптимальным для удаления ржавчины. Однако на разных частях можно задействовать различные способы очистки, чередуя их, что сделает очищение намного действеннее»

Механические способы очистки

При подборе способа очистки нужно руководствоваться поверхностью металла.

Для очистки определенных предметов, будет достаточно произвести некоторые механические действия над ними. К примеру, моток долго хранившейся и заржавевшей стальной проволоки будет достаточно перематывать с бобины на бобину, чтобы окалины отшелушивались и отпадали.

При последней перемотке можно очистить ее, пропустив через жесткие стальные щетки. Они окончательно вычистят металл и уберут следы ржавления.

При отсутствии специальных щеток их можно заменить наждачной шкуркой или наждачным полотном с крупным зерном.

Нужно помнить, что при механическом способе на основания изделия могут остаться глубокие следы от инструмента и воздержаться от данного метода, если нужно сохранить внешний вид предмета.

«После механического воздействия следует отполировать изделие, таким образом, восстановив его первоначальный внешний вид»

Тепловая очистка стальных оснований

Для применения тепловой очистки потребуется заводской парогенератор или, если иное не доступно, строительный фен.

Данный метод будет эффективен в случае, когда поражение основания ржавчиной не значительно. Тогда действие трех сил, таких как температурный нагрев, влажный и воздушный потки, будут способствовать быстрому удалению коррозийного налета.

Производить очистку желательно на определенном расстоянии от прибора. Это необходимо для того, чтобы горячий пар, исходящий из него, начал свое действие и стал размягчать ржавчину.

Частички окалины начнут дробиться, а струя сильного воздуха будет с легкостью сдувать их с основания.

Этот метод можно применить, если нужно счистить ржавление со стальной двери, короба вентиляционной шахты, прочих изделий из металла, которые в силу ряда причин не могут быть демонтированы или сдвинуты с места, или подход к которым затруднен.

Химическая очистка

Этот способ отличается большим разнообразием химических средств, которые могут использоваться. Основной принцип, лежащий в основе метода – расщепление ржавчины на оксиды кислотными растворами.

• Одним из активных веществ является соляная кислота. Причем ее концентрация должна быть не менее 15%. Допускается применение кислоты в меньшей концентрации, но процесс при этом существенно замедлится.
• С осторожностью можно использовать серную кислоту. При ее использовании поверхность покрывается слоем гидрида железа, который делает изделие хрупким. Слой можно не счищать самостоятельно, поскольку он под воздействием влажного воздуха отпадет сам. Однако при нежелании рисковать, лучше отказаться от этого способа.
• В обычных бытовых условиях очистить небольшие заржавленные участки можно с помощью уксуса, лимона и даже кока-колы. Механизм очищения одинаков – участок или предмет обрабатывается кислотой, оставляется на время для воздействия и после очищается.

«На интенсивность процесса размягчения и удаления ржавчины влияет температура состава, которым она обрабатывается. Чем температура выше, тем быстрее будет происходить процесс.»

После обработки кислотами (травление), главное сразу убрать все остатки с изделий. В этом поможет теплый мыльный раствор, под которым промывается поверхность.

После чего ее нужно почистить и оставить сушиться на открытом воздухе.

Сам по себе процесс протравливания экологически вредный и очень важно проконтролировать, чтобы следы химических веществ не оказались на продуктах питания, не попали на руки и другие открытые участки тела и прочее.

Лучше останавливать свой выбор лучше на нетоксичных составах.

Травление не единственный химический способ и ему есть альтернатива:

• Использование раствора хлорного металла в методе электролитического травления. Раствор характеризуется нетоксичностью и его можно легко купить в специализированном магазине. Суть метода такова: ржавое изделие погружается в раствор, один из электродов присоединяется к ванне с хлорным металлом, а второй в это время к предмету для очистки. Используемое напряжение незначительно и составляет всего лишь 12В, что является безопасным для работы. В качестве аналога хлорного железа можно воспользоваться бытовой щелочью, например, каустической содой. Обработка производится от 3 до 15 минут в зависимости от интенсивности процесса очистки.
• Бывает достаточно нанести на металлическую поверхность состав, в который входят бура, известь и любой расщепитель ржавчины. Составляющие раствора должны проникнуть вглубь коррозийного налета, размягчить его и преобразовать в хлопья, которые легко смываются под обычной теплой водой.

При выборе способа удаления ржавчины важно оценить площадь поражения, габариты изделия и имеющиеся в арсенале средства и оборудование. Очищенную поверхность можно грунтовать и окрашивать.

Источник

Очистка поверхности металла перед сваркой

Очистка поверхности металлов необходима для осуществления различных технологических процессов их соединения, например сварка, пайка, склеивание. Также очистка используется для поверхностной обработки материала (легирование поверхности, нанесение покрытий, упрочнение и др.), наплавки, термической резки, строжки и т. д.

Фото. Очистка металлической детали шлифовальной машиной

Все способы очистки металла под сварку условно можно разделить на основных класса: механический, химический и термический.

Выбор правильного метода очистки зависит от химических и механических характеристик загрязнения, особенностей очищаемого материала, габаритов изделия и его конфигурации; экологические условия и связанные с этим возможные выбросы в атмосферу, безопасность труда и наличие очистных сооружений.

Механические методы очистки под сварку являются наиболее распространенными и относительно недорогие. Существуют возможности их объединения с другими механическими операциями предназначенными для обработки заготовок.

Химические способы очистки нашли свое применение как заключительные этапы обработки перед сваркой. Часто применяются в металлургии.

Термическая очистка считается наиболее универсальным и высокопроизводительным методом, который легко объединять с последующими технологическими процессами.

Способы механической очистки

Ручная очистка механическим инструментом

Применяется для начальной подготовки деталей под сварку при помощи проволочных щеток, зубил, рубильных молотков. Также для очистки внутренних поверхностей труб под сварку скребками и поршнями.

Абразивно-струйная очистка

Используется для очистки деталей толщиной не менее 3 мм. В противном случае возможны деформации деталей.

Абразивно-порошковая очистка

Для удаления окалины с поверхности проката.

Дробеметная очистка

При подготовке поверхности для покрытия лаком и краской.

Термокинетическая очистка

Используется для удаления полимерных, гуммированных, металлизированных покрытий, затвердевших и не затвердевших нефтепродуктов, масляных и битумных загрязнений. Для очистки от многослойного лакокрасочного покрытия и покрытий на эпоксидной основе.

Гидроабразивная очистка

Для очистки поверхности сварных швов, окалины, коррозии, покрытий и отложений. Используется при строительстве турбин, нефтехранилищ, мостов, тоннелей, зданий, транспортных средства и при очистке листов титановых сплавов.

Магнитно-абразивная очистка

Для очистки перед сваркой деталей и изделий предназначенных для космического аппаратостроения и химического машиностроения.

Магнитно-импульсная очистка

Для очистки изделий любой конфигурации при налипании и намерзании сыпучих материалов.

Ударно-волновая очистка

Для очистки внутренних поверхностей трубопроводов и котлов

Электрогидро-импульсная очистка

Для очистки теплообменных аппаратов, систем отопления, котлов, канализации и водоснабжения. Для очистки артезианских скважин и многих других видов трубного оборудования.

Ультразвуковая очистка

Для очистки инструментов (сверла, резцы, надфили, напильники и т. д.), деталей точной механики, часовых механизмов, ювелирных изделий, электроники, кремниевых пластин и т. д.

Очистка струей частиц льда

Для очистки от антиоксидантов, коррозии, полимеров, масла, битума, сажи и копоти, нефти, химикатов и краски. Как правило очищают бурильные трубы, атомные электростанции, фасады зданий, памятники, трубопроводы и т. д.

Способы химической очистки

Мойка

Средствами на водяной основе с добавлением щелочи, поверхностно активных веществ или на основе органических растворителей — применяется для обезжиривания, удаления лаков и старых красок.

Электрохимической травление, электролитическая и элеткролитно-плазменная очистка

Используется для обезжиривания поверхностей, удаления оксидов и окалины. Используется преимущественно в прокатном производстве.

Солевые ванны

Очистка поверхности металла от окалины, графита, песка перед проведением пайки или нанесением.

Способы термической очистки

Газопламенная очистка

Газопламенная очистка металла используется для удаления окалины.

Электродуговая очистка в вакууме

Для очистки и пассивации листового металла в поточной линии волочильных и прокатных станов.

Электроэрозионная очистка

Для очистки и одновременной сварки тонкостенных изделий из алюминия, меди и никеля магнитно-импульсным методом

Очистка в тлеющем газовом разряде

Для очистки перед вакуумной пайкой и диффузионной сваркой металла от оксидов.

Ионно-лучевая очистка

Для заключительной очистки поверхностей металла, полимеров, диэлектриков, полупроводников перед нанесением покрытий.

Очистка лазерным лучем

Для очистки пресс-форм, рельсов и материалов в нанотехнологиях. Для очистки от радиации поверхностей оборудования.

Очистка струей пара

Очистка от масел, жиров, водорастворимых загрязнений гладких и неровных поверхностей (в том числе сварных швов).

Очистка струей сухого льда

Для очистки от масла, воска, грязи на поверхности металла, пластмасс и тканей.

Требования к очистке поверхности металлов и сплавов перед сваркой

Очистка под сварку необходима в первую очередь для получения сварочного шва высоко качества и предотвращения появления дефектов. Удаляют с поверхности металлов средства консервации, загрязнения, ржавчину и оксидные пленки. Очищают внешнюю сторону соединения. Внутреннюю сторону обрабатывают в случае использования технологии со сквозным проплавлением.

Существуют такие требования ширины радиуса очистки поверхности деталей (в обе стороны от будущего шва):

• не менее 5 мм — для сварки стыковых соединений с использованием дуговой, лазерной, электронно-лучевой, контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей до 5 мм;
• не менее номинальной толщины детали — для сварки стыковых соединений с использованием дуговой, лазерной, электронно-лучевой, контактной сваркой оплавлением при номинальной толщине деталей от 5 до 20 мм;
• не менее 50 мм для выполнения сварных соединений при помощи электрошлаковой сварки;
• не менее 5 мм — для угловых, тавровых, нахлесточных видов соединений и вварки труб в трубные доски, выполняемые дуговой, лазерной, электронно-лучевой сваркой.

На очищенных поверхностях металла не должно быть ржавчины, окалины, масла и других загрязнений. Не допустимо наличие трещин, расслоений и закатов. Стали двухслойного типа не должны иметь расслоения коррозионного слоя.

Прежде всего проверку поверхности металла осуществляют визуально, а при толщине металла более 36 мм следует проверить зону прилегающую к очищенным поверхностям ультразвуковым методом. Ультразвуковой контроль осуществляется на ширине не менее 50 мм для обнаружения таких дефектов как трещины, расслоения и др. Недопустимыми считают дефекты площадью более 1 кв. м. при чувствительности ультразвукового контроля Д5Э. Допускается не более 3 дефектов на 1 м длины контролируемой поверхности с расстоянием между ними не менее 100 мм.

Поверхность разделки кромок должна быть очищена от следов резки и разметки. Детали которые будут свариваться после термической резки необходимо обработать на толщину 2-3 мм. Предварительно очистку выполняют механическими и/или химическими методами, а заключительную — зависимо от свариваемого металла, степени начальной и требуемой шероховатости — различными физико-химическими способами (травление, воздействие тлеющим разрядом, электрополировка и др.) и шабрением. Непосредственно перед выполнением сварочных работ наружность свариваемых деталей в области стыка (по мере возможности через зазор в стыке) очищают маломочным источником сварочного нагрева, не заплавляя стык.

Требования по шероховатости очищенных поверхностей соприкасающихся кромок деталей, под дуговую и плазменную сварку, должны быть не более Ra=12,5 мкм (Rz=80 мкм), под электронно-лучевую и лазерную сварку — Rz≤30 мкм.

Чтобы правильно оценить степень шероховатости поверхности применяют сравнение с аттестованными образцами, профилографы-профилометры и другие средства измерения.

Проверка чистоты осуществляется прямыми и косвенными методами. Первые помогают определить загрязнения на поверхности. Большое распространение получили микроскопический способ, основанный на смачиваемости, и способ, основанный на разности потенциалов. Высокую чувствительность имеет способ с применением радиоактивных изотопов. Косвенные методы применяют преимущественно в лабораторных условиях и основаны на удалении с поверхности загрязненного слоя в специальных травильных смесях. На производстве, среди косвенных методов, применяют лишь измерение сопротивления моющих растворов.

Очистка поверхности металлов перед нанесением покрытий

Очистка металла перед нанесением покрытий необходима для более прочного соединения наносимого материала с поверхностью деталей. Покрытие имеет склонность к разрушению если предварительно не очистить металл от ржавчины, окалины, жира, масла, пыли, грязи, краски и т. д.

Перед нанесением антикоррозионных покрытий металл подготавливают такими методами: ручной механический, абразивно-струйный, гидроабразивный, гидродинамический струей высокого давления, а также обезжиривание моющими средствами. От выбранного метода очистки зависит срок службы покрытия.

Ориентировочные коэффициенты срока службы покрытия в зависимости от используемого метода очистки:

• неподготовленная поверхность — 1;
• ручная очистка механическим инструментом — 1,5-2,0;
• абразивно-струйная очистка — 3,5-4,0.

Очистка поверхности метала перед термической резкой

Перед резкой металла его нужно также очищать. От чистоты поверхности металла могут зависеть качество поверхности резов и точность размеров. Очистку необходимо выполнять в обязательном порядке. Например, при газопламенной резке плотные прокатные слои окалины и ржавчины останавливают резку. Поверхность под этот вид работ очищают механическими или термическими методами.

При резке взрывом металл очищают водяной или водоабразивной струей.

Перед ультразвуковой резкой предварительная очистка не обязательна.

Подготовка металла к сварке после термической резки

Как было сказано выше, после термической резки деталей необходимо снять слой 2-3 мм, прежде чем использовать заготовки под сварку. Контроль глубины снятого слоя при этом обязателен. Очищают кромки до металлического блеска.

С помощью газовой резки нельзя выполнять разделку кромок на металле толщиной менее 5-6 мм. Газовая и плазменная резка листов небольшой толщины и большей протяжности вызывает коробление детали. Поэтому для таких случаев разделку кромок можно выполнять с помощью раскроя ножницами с последующей обработкой.

Подготовка кромок листовых конструкций может осуществляться с помощью переносного кромкообрабатывающего инструмента.

Предотвращение наливания брызг от сварки на поверхности

Некоторые технологические процессы, в частности, такие как ручная дуговая сварка покрытыми электродами и механизированная сварка в среде защитных газов, сопровождаются интенсивным разбрызгиванием металла. Часть брызг налипает на поверхности металла, что требует дополнительной очистки после сварки. Чтобы предотвратить налипание брызг на поверхности металла на нее наносят специальные химические средства. Такие средства производят в вид аэрозолей и паст на основе растительного или вакуумного масла.

Источник