.

Перспективные методы и оборудование для очистки поверхности

В современном быстром темпе жизни приходится искать перспективные методы, которые могут позволить очистить корпус судна как можно быстрее. В статье рассмотрены варианты методы очистки поверхности, в которых заключен большой потенциал для развития этих технологий.

Криогенный бластинг

Наиболее современным и инновационным методом очистки поверхности является очистка сухим льдом — криогенный бластинг (рис. 1). Данная методика заключается в подаче к очищаемой поверхности сухого льда с большой скоростью. Разгон частичек сухого льда осуществляется с помощью сжатого воздуха. Поскольку лед подходит к очищаемой поверхности со скоростью, близкой к скорости звука, его соударение с поверхностью вызывает отрыв различных загрязнений и очищение поверхности. Во многом технология криогенного бластинга сходна с обычной пескоструйной очисткой. Отличием является ее чистота и экологическая безопасность, а также так называемый термический эффект.

Криобластинг поверхности
Рис. 1 Очистка сухим льдом (криобластинг)

Сухой лед благодаря своей структуре не повреждает очищаемую поверхность, поэтому его можно использовать для очистки тех материалов и в таких условиях, когда пескоструйная очистка невозможна. Кроме того, криобластинг более эффективен, чем пескоструйная очистка, из-за того, что сухой лед имеет значительно меньшую температуру, чем очищаемая поверхность. Вследствие этого загрязнения мгновенно замораживаются и легче отделяются от очищаемого материала. При этом лед мгновенно нагревается и испаряется, из-за чего происходят микровзрывы на поверхности обрабатываемого материала, которые разрушают поверхностные загрязнения.

Большим преимуществом криогенного бластинга является то, что сухой лед полностью испаряется после проведения очистки.

Таким образом, отходами данной технологии очистки являются только загрязнения, удаленные с поверхности. Немаловажным достоинством является полное отсутствие влаги в отличие от гидроабразивной обработки. Данный метод сочетает финансовые выгоды, возникающие благодаря возросшей в 2-4 раза скорости очистки, с полной экологической безопасностью, так как в процессе очистки не используются химические составы, синтетические моющие средства и не образуется абразивная пыль, процесс полностью взрыво- и пожаробезопасен. После обработки абразивное средство — сухой лед испаряется в атмосферу, а загрязнения, удаленные с поверхности, собирают и уничтожают.

В качестве абразивного материала при очистке сухим льдом используют обыкновенный диоксид углерода, находящийся в твердом состоянии при температуре приблизительно минус 80 °С. При нормальных условиях диоксид углерода — безвредный бесцветный газ, без вкуса и запаха, абсолютно безопасный для человека.

Процесс очистки сухим льдом происходит следующим образом. Запас сухого льда загружают в бункер очистной установки, затем через отвод гранулы постепенно засасываются в криогенный пистолет, получают ускорение до 300 м/с и через точные насадки распыляются на очищаемую поверхность.

Преимущества криогенного бластинга по сравнению с традиционным пескоструйным способом:

  • криобластинг находит применение в самых различных областях, где использование пескоструйного метода невозможно — пищевой промышленности, литейном производстве, полиграфии. Кроме того, он применяется при очистке фасадов, корпусов судов, металлоконструкций различного назначения, железнодорожного транспорта, энергоустановок и оборудования, систем вентиляции и много другого;
  • такая технология обеспечивает удаление практически любого виды загрязнений — ржавчины, нагара, нефтепродуктов, грязи, лакокрасочных покрытий, клея, сажи, смолы, тяжелых металлов, токсичных составов;
  • основные преимущества — отсутствие вторичных отходов, сухая поверхность, экологическая, взрыво- и пожаробезопасность.

Недостатки применения криобластинга:

  • высокая стоимость работ;
  • качество очистки хуже, чем при абразивоструйной обработке.

Оборудование для криобластинга фирмы CRYONOMIC

CRYONOMIC® COMBI 7 — это наиболее универсальное оборудование на современном рынке, которое может быть использовано с одним или двумя шлангами, что позволяет получить высочайший эффект очистки в различных областях применения.

COMBI 7 выпускают в трех исполнениях, каждый из которых имеет свою спецификацию:

1. Одношланговое использование:

  • точечная очистка или очистка небольших поверхностей;
  • высокая эффективность очистки при низком расходе воздуха;
  • удобное и простое управление.

2. Двухшланговое использование:

  • быстрая очистка больших поверхностей;
  • значительная экономия на расходе сухого льда;
  • возможность очистки на больших расстояниях (шланг длиной до 100 м от аппарата до пистолета).

3. Совмещение сухого льда с абразивом:

  • сочетание сухого льда с минимальным количеством абразива расширило применение криобластига;
  • использование менее 10% абразивных материалов по сравнению с традиционными методами абразивной обработки.

4.Пистолеты и насадки:

  • любую насадку можно заменить в течение нескольких секунд, для этого не требуется никаких инструментов;
  • насадки могут быть обращены в любое нужное во время работы положение;
  • быстрое подключение CRYONOMIC® LED подсветки;
  • кабель управления подключается прямо в пистолет;
  • подача гранул сухого льда и давление воздуха регулируется на пистолете.

Разнообразные NT-насадки CRYONOMIC® — высокопроизводительные насадки для любых областей применения.

Установки для криобластинга
Рис. 2 Установка для криобластинга CRYONOMIC® COMBI 7

Произвести их замену можно в течение нескольких секунд, и для этого не требуется никаких инструментов. Насадки доступны в разных модификациях: круглые, плоские, изогнутые, а также по специальному заказу. Их длина варьируется от 55 до 2 000 мм и более.

Оборудование для криобластинга фирмы Karcher

Аппарат Karcher IB15/80 (рис. 3) позволяет использовать передовую технологию удаления загрязнений гранулами сухого льда. Аппарат выполнен из высококачественной нержавеющей стали, оснащен контейнером для гранул сухого льда, дозатором со встроенным вибрационным устройством для обеспечения равномерной и бесперебойной подачи гранул в струю воздуха.

Аппарат для чистки гранулами льда
Рис. 3 Аппарат для чистки сухим льдом Karcher IB15/80

Запуск Karcher IB15/80 и выбор режима работы «струя воздуха» или «струя льда» осуществляется с рабочего пистолета с помощью клавиш дистанционного управления. Аппарат также оснащен прочным и хладостойким рабочим шлангом с интегрированным кабелем управления, стартовым комплектом сопловых насадок. Давление рабочей струи и количество добавляемых гранул льда можно менять с помощью регуляторов на панели управления аппарата, выбирая оптимальный режим для конкретного вида поверхности и загрязнений.

В стандартную комплектацию входят:

  • контейнер для сопел;
  • веерное сопло;
  • точечное малое сопло;
  • струйный шланг с кабелем управления и быстродействующей муфтой;
  • эргономичный пистолет с предохранителем;
  • переключатель режимов (воздух + лед/только воздух) на корпусе пистолета.

Для работы аппарата необходим сухой лед в гранулах и источник сжатого воздуха (компрессор).

Технические характеристики аппарата Karcher IB15/80:

Характеристики установки Karcher IB15/80
Давление, бар3-16
Рабочая температура, °C-79
Максимальная загрузка, кг35
Род электрического тока, ф/В/Гц~1/230/50
Максимальная электрическая мощность, Вт600
Расход сухого льда, кг/ч30-100
Вес без принадлежностей, кг93
Габариты, мм850 х 720 х 1 100
Гарантия, мес24

Мягкий бластинг

Мягкий бластинг основан на методе аэрогидродинамической (АГД) обработки, при которой используется эффект Ребиндера. Молекулярная природа этого эффекта состоит в облегчении разрыва и перестройки межмолекулярных (межатомных, ионных) связей в твердом теле в присутствии адсорбционно-активных и вместе с тем достаточно подвижных инородных молекул (атомов, ионов). Важнейшие области технического применения эффекта Ребиндера — облегчение и улучшение механической обработки различных (особенно высокотвердых и труднообрабатываемых) материалов.

При осуществлении этого метода специальный аппарат (бластер) формирует струи сжатого воздуха. Мягкий реагент под высоким давлением попадает на очищаемую поверхность. При соприкосновении частиц реагента с твердой поверхностью создается микровзрыв, устраняющий загрязнения (рис. 4). Таким образом, происходит механическое очищение поверхностей. Данная технология многим напоминает пескоструйную очистку, но разница между ними очень велика.

Очистка бластингом
Рис. 4 Очистка методом мягкого бластинга

Очистка пескоструйным методом часто повреждает поверхность, оставляя царапины и сколы. Мягкий бластинг предполагает использование «мягкого» реагента, частицы которого отскакивают от поверхности, не нанося повреждений. Для качественного проведения очистки необходимо рассчитать точное количество используемого реагента и величину подаваемого давления сжатого воздуха. Перед началом работы обязательно определяют тип поверхности, степень и вид загрязнения. Правильно проведенная подготовка позволит реализовать технологию мягкого бластинга наиболее эффективно.

Читайте также: Технологические правила нанесения лакокрасочных материалов в судоремонте

В качестве мягких реагентов используют бикарбонат натрия (NaHCO3) или карбонат кальция (СаСО3). В результате их применения металлическая поверхность не активируется, что значительно замедляет процесс ее окисления. Это помогает снижать издержки на дополнительную обработку металла, как обычно бывает при использовании традиционных абразивоструйных методов.

С помощью мягкого бластинга легко удаляют различные загрязнения. Благодаря низкой абразивности реагентов и деликатному воздействию этот метод может применяться в самых различных областях:

  • автосервисы — метод идеален для удаления ржавчины с кузовных деталей автомобилей, обезжиривания и подготовки поверхности;
  • уборка любых помещений после пожара. Сажа и копоть полностью убираются с деревянных, бетонных и металлических поверхностей. Мягкий бластинг помогает подготовить поверхности к реставрации. Кроме того, устраняются неприятные запахи от продуктов горения;
  • строительство — подготовка поверхностей под окраску, эффективное удаление граффити. В архитектуре эта технология применяется для деликатной очистки памятников, фасадов исторических зданий, фонтанов;
  • промышленность — очистка станков и оборудования. Достигается 100%-ное обезжиривание поверхностей, что очень важно в пищевой промышленности или автомобилестроении;
  • обслуживание судов и яхт — эффективная очистка днища судна от биоповреждений, тиковой палубы на яхте, подготовка корпуса к окраске, а также мобильная очистка рабочих деталей без их демонтажа.

Преимущества мягкого бластинга перед традиционным пескоструйным методом:

  • технология абсолютно безопасна с точки зрения экологии и воздействия на человека;
  • не повреждает поверхность.

Недостатки применения мягкого бластинга:

  • высокая стоимость работ;
  • качество очистки хуже, чем при абразивоструйной обработке.

Универсальная установка для мягкого бластинга MULTIBLAST (Россия)

Аэрогидродинамическая установка, работающая на основе АГД-метода и других видов бластинга (рис. 5), позволяет удалять различные тяжелые загрязнения и обрабатывать поверхность без повреждения.

Установка MULTIBLAST для мягкого бластинга
Рис. 5 Универсальная установка для мягкого бластинга MULTIBLAST

В комплект входят:

  • установка MULTIBLAST;
  • АГД-форсунка;
  • форсунка для влажного бластинга;
  • рукав рабочий длиной 10 м;
  • рукав магистральный длиной 10 м;
  • вставка для жесткого бластинга;
  • вставка для мягкого бластинга;
  • воронка загрузочная;
  • паспорт.

Технические характеристики установки:

Характеристики установки MULTIBLAST
ПитаниеСжатый воздух (магистраль или компрессор
не менее 4 м3/мин от 4 атм)
Расход АГД-состава для мягкого бластинга, кг/ч10-20
Расход воды (основной бак), л/ч60
Расход промывочной жидкости, л/ч40
Вес установки, кг65
Вес комплекта, кг90
Габариты, мм760 х 870 х 500
Производительность очистки, м2/мин6-32
Не требует подключения воды или электричества

Мобильные роботизированные установки гидроабразивной очистки

В последнее время при судоремонте все большее применение находят мобильные роботизированные установки (МРУ) для очистки корпусов судов. Как правило, такие системы используют гидроструйную очистку сверхвысокого давления до 3 000 бар. Эти системы отвечают высоким технологическим и экологическим требованиям. При их использовании снижается уровень пыли по сравнению с применением пескоструйных и дробеструйных аппаратов, жидкие отходы собирают с помощью специального вакуумного устройства и подают в модуль фильтрации. При этом количество отходов минимально.

Установка роботизированной гидроочистки
Рис. 6 Принципиальная схема работы роботизированной установки гидроочистки

Принципиальная схема роботизированных установок приведена на рис. 6. Принцип действия таких систем аналогичен обычным установкам гидроочистки поверхности. Они различаются только принципом крепления самого робота на поверхность: с помощью вакуума или магнитов.

По утверждению разработчиков таких систем, обработка стальной поверхностиПодготовка поверхности перед нанесением лакокрасочных материалов с помощью гидроабразивных роботов более «мягкая», чем при использовании пескоструйных и дробеструйных аппаратов. В случае применения пескоструйной и дробеструйной очистки на рис. 7, а видно большое количество трещин и углублений, где могут оставаться продукты коррозии, которые в последующем могут отрицательно влиять на адгезию ЛКМ.

Поверхности после очистки
Рис. 7 Вид металлической поверхности: а — после пескоструйной очистки; б — после очистки водой сверхвысокого давления

В случае применения гидроочистки (рис. 7, б) такие дефекты отсутствуют, поверхность стального листа более чистая, что обеспечит лучшую адгезию покрытия.

МРУ Spiderjet 3000 (фирмы Hammelmann)

Фирма Hammelmann выпускает мобильную роботизированную установку Spiderjet 3000, которая удерживается на рабочей поверхности за счет вакуума, одновременно откачивая жидкие отходы. Обычно этот робот применяется для очистки газовых цистерн и нефтяных резервуаров, корпусов судовОсобенности обрастания водорослями и моллюсками корпусов судов, бетонных фасадов. Ширина машины — 400 мм, рабочее давление — до 3 000 бар. Производительность данной установки достигает 70 м²/ч, расход воды 40 л/мин.

Работа установки Spiderjet 3000
Рис. 8 МРУ Spiderjet 3000: а — при очистке бульба судна; б — на корпусе судна

Вместе с установкой Spiderjet 3000 применяется Vacu-Tainer (рис. 8), объединяющий вакуумную систему и колонну для отгона легких фракций.

МРУ Hydrocat (фирмы UHP Systems)

Фирма UHP Systems (Нидерланды) в качестве специалиста-субподрядчика предоставляет услуги по обработке поверхности методами гидравлической, водоструйной и гидрореактивной очистки. Ее клиентами являются судостроители, владельцы верфей, специалисты по подготовке поверхности из различных стран Европы и Азии. Компания существует с 1996 г. и создала собственный промышленный парк из высоконапорных гидравлических насосов, включающий 15 спаренных установок, работающих при давлении 2 750 бар, четыре одиночных установки с силой давления 3 100 бар. Недавно к ним добавились гидравлические насосы с четырьмя тройными установками (давление 3 800 бар). В ассортименте UHP Systems также четыре системы Flow Hydrocat, модифицированные согласно последним требованиям заказчиков.

МРУ Hydrocat — это вакуумный высоконапорный гидравлический робот, который может очищать поверхность до уровня WJ 1 (или Sa 3), оставляя ее при этом полностью сухой и нагретой до 45 °С. Одновременно машина способна фильтровать использованную воду. Подобные установки могут обрабатывать струей воды под высоким давлением грузовые отсеки, палубы, вертикальные и изогнутые поверхности, например носовую или кормовую части, плоские днища. По словам представителей компании, установка одинаково эффективна при очистке горизонтальных и вертикальных поверхностей (рис. 9, 10).

Оборудование МРУ Hydrocat
Рис. 9 Полный комплект оборудования МРУ Hydrocat

Специалисты UHP Systems утверждают, что подобные установки в дальнейшем заменят брандспойты, за исключением случаев очистки оборудования очень сложной формы. В UHP Systems работают над роботизированной комбинацией вакуумной установки Hydrocat и магнитных держателей.

Установка МРУ Hydrocat
Рис. 10 МРУ Hydrocat на корпусе судна

Вместо четырех управляемых колес у этой конструкции будет пара магнитных колес, благодаря чему возникает эффект двойного всасывания. Механизм роботизированной тележки держится на энергии вакуума, однако если ее не хватит, машина не упадет.

Фильтрационные установки данных систем достаточно эффективны, и вода после таких систем становится настолько чистой, что ее можно возвращать обратно в порт. Но все же эту воду нельзя подготовить для вторичного применения, поскольку любая мельчайшая твердая частицы способна вывести оборудование из строя, так как вся работа проходит под очень высоким давлением.

МРУ Envirobot (фирмы Chariot Robotics)

Envirobot — самый известный магнитный подъемник. По заявлению специалистов компании, он может развивать высочайшую скорость при удалении покрытий, используя запатентованную технологию высоконапорной гидроструйной обработки с магнитными воздушными зазорами.

Этот магнитный подъемник соединяет возможности подачи воды под сверхвысоким напором для удаления покрытий и специальную вакуумную систему, которая собирает, а затем отфильтровывает все, что осталось после удаления старого покрытия. Установка присоединяется к стальным поверхностям с помощью сильного магнита, которым легко управлять дистанционно (рис. 11).

Магнитный подъемник Envirobot
Рис. 11 МРУ Envirobot на корпусе судна

По данным производителя, Envirobot может перемещаться по самым проблемным поверхностям, удаляя покрытия со скоростью до 900 м²/ч. Полуавтоматизированная система обладает значительными экономическими и экологическими преимуществами перед традиционным оборудованием для пескоструйной обработки. Данные установки используются на самой большой в мире судоверфи для круизных лайнеров — это GBSY во Фрипорте (Багамские острова). МРУ Envirobot предназначены для устранения старых покрытий на судах большой площади, находящихся на доковании.

Это единственная система в мире, использующая патентованную магнитную технологию воздушных зазоров, которая позволяет достичь по-настоящему впечатляющих результатов. Именно поэтому Envirobot применяется во всем мире на самых переполненных верфях, где скорость обработки имеет главное значение. Среди последних проектов фирмы — работа с компаниями Holland America, Princess, Royal Caribbean, Carnival и др.

Специалисты Chariot Robotics постоянно модернизируют оборудование для повышения качества и производительности. В настоящее время они работают над созданием дополнительных переносных установок, чтобы снизить финансовую нагрузку на крупные проекты и сократить время на обработку корпусов судов.

Новые установки Envirobot смогут повысить производительность верфи, выполняя несколько задач одновременно, что сократит время нахождения судна в сухом доке. Проектная производительность таких установок возрастет до 3 000 м²/ч. Это в 10 раз быстрее, чем при обработке ручной абразивной установкой.

МРУ Magnetic Crawler М250 (фирмы Jetstream Europe)

Европейский производитель гидроструйного оборудования Jetstream Europe предлагает МРУ на плавающих магнитах Magnetic Crawler М250. Такая установка снабжена плавающими магнитами, которые позволяют преодолевать машине сварные швы и другие выступы на поверхности. Благодаря этому такие установки идеально подходят для очистки корпусов судов и кораблей, резервуаров и нефтяных платформ. Преимущество данных установок заключается в том, что они не нуждаются в вакуумной системе для удерживания на поверхности. Две подобные машины использовались в Северной Франции для удаления тяжелого осадка от сырой нефти с внутренних поверхностей резервуаров общим объемом 3 785 м³.

Система М250 удаляет покрытия, следы коррозии и может подготовить стальную поверхность большой площади. Ее скорость в 5 раз выше, чем у любого стандартного оборудования для очистки, причем ее можно использовать для работ на вертикальных, горизонтальных и наклонных поверхностях. Машиной легко управлять, а сменные насадки помогают настраивать ее для работы в различных условиях. Инженеру необязательно находиться рядом со струей воды под высоким давлением, что делает эту установку незаменимой для тех, кто заботится и о производительности, и о безопасности персонала.

Подводные роботы для очистки корпусов судов

Одним из перспективных направлений очистки корпусов судов является создание автономных самоуправляемых подводных роботизированных аппаратов.

Грузовые отсеки, технические помещения, электрическое оборудование современных контейнеровозов и газовозов монтируют у причала, после того как судно спускают на воду из сухого дока. Этот процесс занимает 7-9 мес. За это время подводная часть судна обрастает различными биоорганизмами, что снижает эффективность и общее качество работы. Поэтому до поставки заказчику такие суда необходимо повторно ставить в сухой док для очистки корпусов от биоповреждений. Новые самоуправляемые роботы смогут удалять биозагрязнения с корпуса под водой, когда судно стоит на якоре у причала. Такие роботы повышают производительность судоверфи, так как отпадает необходимость перед отправкой заказчику ставить судно в сухой док второй раз для очистки корпуса.

Предлагается к прочтению: Оборудование для гидроабразивной, термоабразивной и гидроструйной очистки поверхности

Преимуществом таких систем является возможность автоматизации процесса очистки и мониторинга корпусов судов, что ведет к уменьшению времени работ и повышению качества выполнения соответствующих операций. Постоянство качества очистки при этом достигается путем автоматического контроля технических параметров системы, например скорости перемещения робота, а также силы взаимодействия рабочего инструмента (чистящей системы) с поверхностью корпуса судна.

Тем не менее существующие на данный момент автоматизированные устройства обладают существенным недостатком — неспособностью автономной работы. Под автономностью в данном случае подразумевается возможность работы робота на корпусе судна без участия человека-оператора. Поэтому многие фирмы активно занимаются разработкой полностью автономных роботизированных систем для очистки корпуса судна.

Подводный робот компании Samsung Heavy Industries

Южнокорейская компания Samsung Heavy Industries, мировой лидер грузового судостроения, разработала самоуправляемый подводный робот для чистки судовых корпусов, который сохраняет заданную глубину и направление движения с помощью специальных подводных датчиков (рис. 12).

Самоуправляемый подводный робот
Рис. 12 Самоуправляемый подводный робот для очистки судовых корпусов компании Samsung Heavy Industries

Такое устройство будет собирать органические вещества с использованием фильтра, минимизировав воздействие на окружающую среду.

Подводный робот HISMAR

В Евросоюзе в рамках выполнения международного проекта разработан автономный робот для очистки корпусов судов HISMAR (Hull Identification System for Marine Autonomous Robotics). Цель проекта HISMAR — повышение автономности мобильных роботов для очистки корпусов судов от биологического обрастания.

Робот HISMAR на корпусе судна
Рис. 13 Автономный робот для очистки корпусов судов HISMAR

Общая структура системы включает следующие компоненты: систему очистки, систему крепления к корпусу судна, транспортный модуль – несущую раму и приводные модули, сенсорную систему, систему управления, энергетическую систему. Данная задача была успешно реализована в рамках проекта HISMAR. Внешний вид робота во время испытаний в доке представлен на рис. 13.

Подводный робот Hull BUG

Фирма ONR Discovery (США) разработала подводный аппарат Hull BUG (Hull Bio-inspired Underwater Grooming) для очистки наружной поверхности кораблей (рис. 14). Это автономный аппарат, похожий на те, что очищают стенки бассейнов. Он имеет четыре колеса, удерживается на корпусе судна за счет давления струи воды.

Подводный аппарат Hull BUG
Рис. 14 Аппарат Hull BUG фирмы ONR Discovery: а — внешний вид; б — работа аппарата под водой

Аппарат имеет различные инструменты для очистки: вращающиеся щетки, мощные струи воды. Машина имеет датчики, позволяющие избежать препятствия, и датчики, позволяющие выявлять загрязненную поверхность. Аппарат Hull BUG может также осуществлять подводные инспекции корпусов кораблей.

Сноски
Sea-Man

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Август, 06, 2020 213 0
Читайте также