Измерение загрязнения поверхностей водорастворимыми солями

Промышленная среда имеет много естественных и искусственных источников загрязнения солями. Наиболее распространены хлориды, они присутствуют в морских средах, реагентах для водоподготовки и антиобледенителях. Сульфаты присутствуют во многих природных источниках и образуются при сгорании газов и дизельного топлива. Нитраты присутствуют в удобрениях и автомобильных выбросах. Загрязнение металлических поверхностей солями может происходить через абразивные материалы для дробеструйной обработки, используемые для их подготовки к нанесению покрытий.

Присутствие растворимых солей-загрязнителей в достаточном количестве на металлических подложках может привести к преждевременному разрушению покрытия, особенно при погружении в горячую жидкость или воздействии агрессивной окружающей среды как в процессе покраски так и в условиях эксплуатации. Как правило, соли не полностью удаляются с помощью дробеструйной очистки, которая, по сути, иногда может «загонять» их в профиль шероховатости поверхности металла.

измерение чистоты поверхностиКогда покрытия наносят на загрязненную растворимыми солями сталь, последующая миграция влаги (нормальная для покрытий во влажных средах или в условиях погружения) через пленку покрытия может привести к растворению солей влагой и конденсации на поверхности стали под пленкой (рис. 1).В конечном итоге это создает небольшие осмотические ячейки, которые притягивают больше влаги в концентрированный раствор и приводят к увеличению осмотического давления (рис. 2). Это давление выталкивает покрытие с поверхности, создавая его пузырение с последующим расслоением (рис. 3).

 

Присутствие растворимых солей на металлической подложке также будет способствовать коррозии под пленкой покрытия и последующему его вспучиванию/отслоению, когда концентрация растворимых солей превысит критический уровень.

Для обеспечения успешной работы покрытия в условиях влажности при повышенной температуре среды необходимо измерять степень загрязнения солями поверхности металлической подложки и снижать его в случае неприемлемого значения. Измерение степени загрязнения металла солями перед нанесением покрытия имеет решающее значение для долгосрочной эксплуатации изделия. Поэтому очень важно иметь возможность количественно оценить уровень присутствия растворимых солей, для чего существует ряд современных методов измерения.

Именно таким инструментом является метод Бресле, который нашел воплощение в стандарте ISO 8502-6.

Принцип метода Бресле

Для выполнения теста деионизированная вода (2.5 - 3 мл) вводится в специальный пластырь (patch), предварительно установленный на поверхности. Закачиваемая вода растворяет соли, присутствующие на поверхности. Смесь растворов солей в конечном итоге и измеряется с помощью измерителя проводимости (кондуктометра). Поскольку невозможно предсказать, какие именно соли присутствуют на поверхности, в методе Бресле делается предположение, что вся смесь солей интерпретируется только как NaCl. В настоящее время существуют и другие методы интерпретации результатов, когда считают, что раствор содержит смешанные соли или просто хлориды. Для каждого из методов существуют свои методики расчетов.

 

Проведение испытаний

Оперативный контроль загрязнения солями должен проводиться квалифицированным персоналом на сертифицированном оборудовании в соответствии с ISO 8205-6 или ISO 8205- 9. Это исключает нарушение технологии нанесения защитных покрытий. Наиболее эффективная система проведения испытаний на рынке разработана и внедрена американской компанией DeFelsko в наборах PosiTector SST. Испытание проходит в несколько этапов.

На первом этапе устанавливается пластырь на поверхность, затем измеряется фоновое значение проводимости деионизированной воды перед помещением ее в пластырь. Затем переносим воду с помощью шприца в пластырь, и фиксируем это на приборе и переходим ко второму этапу. PosiTector SST начинает двухминутный отсчет, сохраняет начальное значение проводимости и температуру. Кроме этого, согласно стандарту ISO 8205-6, следует перемешать раствор в пластыре не менее 4 раз за две минуты.

Затем раствор помещается назад в камеру PosiTector SST, где производится вычисления и рассчитывается концентрация водорастворимых солей на поверхности мкСм/см (микроСименс/см) и мг/м². Требование стандарта к чистоте поверхности для цистерн составляет 60 мг/м². Однако, некоторые производители красок рекомендуют достигать уровня содержания солей менее 20 мг/м². С использованием программного обеспечения PosiSoſt можно генерировать отчет по требованиям стандартов на персональном компьютере, а с использованием расширенного блока PosiTector и вашего смартфона отчет можно составить и отправить непосредственно на месте проведения испытаний.

Возможно также использовать PosiTector SST как обычный кондуктометр, погружая измерительную камеру в испытуемый раствор до отметки. Также этот датчик взаимозаменяем с любыми другими измерительными датчиками компании DeFelsko.

Проблемы проведения испытаний

Одна из первых проблем — дороговизна расходных материалов. Так пластыри являются одноразовыми, их стоимость колеблется в зависимости от качества исполнения и материалов от 1-5 долларов США. Некоторые пластыри могут оставлять на исследуемой поверхности загрязнения от клея и т.п., что тянет за собой дополнительные производственные затраты.

Вторая проблема — это трудности использования на криволинейных поверхностях с сильной шероховатостью и таких изделиях как трубы, цистерны и т.д.

Однако, специалисты компании DeFelsko разработали ряд инновационных продуктов для измерения водорастворимых солей. Сюда нужно отнести дешевые латексные пластыри DeFelsko Latex Patch, стоимость которых в США составляет 1 доллар, DeFelsko Patch – который соответствует стандарту ISO 8205-6, а также инновационный PosiPatch – многоразовый инструмент удовлетворяющий стандарт, снабжен магнитным кольцом и камерой, позволяющий проводить испытания на ровных металлических магнитных поверхностях. Кроме того, разработан гибкий PosiPatch, позволяющий контролировать содержание солей на криволинейных металлических поверхностях.

Также на рынке представлены полноценные наборы других производителей оборудования для лакокрасочной промышленности, например, компания TQC предлагает простой набор SP7310, который соответствует стандартам ISO 8205-6 или ISO 8205-9.