喷砂清理后钢的表面外观参照图示标准。ISO 8501-1标准(瑞典除锈标准)通过清洁度等级和参考图片来识别外观。
与前面讨论的除锈等级一样,新钢的喷砂清理有四种清洁度等级,A级钢的洁净度如下:
等级 |
描述 |
Sa1 |
轻度喷砂清理 |
Sa2 |
彻底的喷砂清理 |
Sa2.5 |
非常彻底的喷砂清理 |
Sa3 |
可见净洁钢材表面的喷砂清理 |
涂层的规范将详细说明需要的清洁度等级。为了评估清洁后的表面,应将其与标准中适当的照片进行比较。注意,这些标准通常被认为是粗糙度标准,事实上是表面清洁度标准-这两个经常混淆。
注:对于不同等级的钢(B,C和D钢),有不同的清洁度等级(SB,SC和SD)。在ISO 8501-1标准中,这些也带有相关照片。火焰清洁和水清洁的基材也有不同的清洁度等级。
火焰清洁是通过在其上通过非常热的乙炔火焰来清洁结构钢表面的过程。氧气喷枪与表面平行使用,以熔化和吹除操作员想要的任何污点,包括一些最难清洁的物质,例如润滑剂和油脂。对于其他承印物类型,例如混凝土,也有视觉清洁度标准。
请注意,有几种版本的图释标准,并且在工作说明书中说明了使用哪种标准。以下是最常用的列表。
除了目视检查以评估表面的清洁度(使用图释标准)外,还可以测量/评估喷砂处理期间达到的表面轮廓,并测试基材表面是否有不可见的污染物,如氯化物、硫酸盐或硝酸盐离子。这些方法将在下面的章节中讨论。
“可接受程度”通常在合同规范中定义,也可以通过涂层材料数据表确定。
测量表面轮廓或粗糙度
虽然在测量表面轮廓之前或之后是否检查表面是否存在不可见的污染物是有争议的,但在本节中,将首先讨论表面轮廓。如果轮廓不正确,需要进行额外的喷砂处理,则在完成所有喷砂处理后,需要检查表面清洁度。
尽管“轮廓”和“粗糙度”是在描述基材表面时经常使用的可互换术语,但在涂料行业中,术语“表面轮廓”通常用于描述喷砂处理过的基材的锚固图案。而“表面粗糙度”最常用于描述机加工基材的表面光洁度。SSPC:防护涂料协会将表面轮廓定义为“由喷砂清理或电动工具清理至裸露金属所产生的纹理表面”。
对于钢,表面轮廓是测量表面的峰谷高度。这通常表示为多个单独仪器读数的平均值,通常范围从小于25μm到127μm (1 mil到5 mil)。
SSPC将表面粗糙度定义为“表面轮廓(高度)与表面的峰数或密度的组合特征”。表面轮廓的程度会影响涂层的整体性能。轮廓的峰谷高度(从峰到谷测量)确定了各个方面,例如附着力,涂层覆盖率和所用涂层的总体积。
通过在基底上形成轮廓,基底的总表面积显着增加。轮廓增加得越多,表面积的增加就越大。
这可以通过折叠一张纸来最好地证明。一张复印纸平放时,长度约为300mm(11.5”)。如果你把它前后折叠成25毫米(1英寸)长的条状——形成一种手风琴的效果,然后把它平铺在桌子上,总长度会显著减少(约30%)。
实际上,基板的长度并没有缩短,但增加了一个轮廓,使原来的300毫米长度适应了210毫米的横向长度。因此,增加表面的轮廓增加了每米长度的表面积。
因此,该轮廓为涂层提供了更大的表面积,从而增加了涂层的附着力。
但是,并不是说如果您将轮廓加倍,那么附着力也会加倍。
如果轮廓太大,则确保峰的充分覆盖所需的涂层量会增加,否则就有峰保持未涂层或涂层太薄的危险–会出现锈斑或针尖锈蚀。
另外,太多的轮廓会导致溶剂截留。在这种情况下,型材凹谷底部的涂层仍未固化,从而减少了用于粘附的表面积。
湿膜时,油漆的上表面比下表面干燥得更快,因为挥发性成分更容易从表面蒸发掉。
如果表皮破裂,未固化的油漆被冲走,“泥裂”和涂层过早失效,导致腐蚀。此外,如果表面轮廓太光滑,可能没有足够的关键产生足够的附着力-导致涂层过早失效。
有4种不同的方法可用于测试表面轮廓和/或表面粗糙度:
1. 表面比较器
2. 复制胶带
3.表面轮廓测量仪
4. 表面粗糙度仪
表面比较器的背景
表面比较器用于将刚喷砂的轮廓与预定义的轮廓进行比较。标准比较器有喷细砂,抛丸或喷粗砂型。选择使用哪个比较器由喷砂时使用的介质决定。
一些比较器中间的孔允许将比较器放置在表面上,进行评估,以便比较器和表面可以一起看到,从而可以与参考轮廓进行清晰的视觉比较。对于某些产品,还可以使用照明放大镜来帮助进行视觉比较。
在某些情况下,使用手指,指甲或别针进行触觉比较。但是,应注意不要用手指皮肤上的盐污染基材。这些比较器和使用方法在ISO 8503-1中进行了详细说明。
Elcometer提供的表面比较器有:
复制胶带
虽然表面比较器提供了表面轮廓的有用指示,但对轮廓的解释取决于用户的经验。因此,使用表面比较器来确定表面轮廓是一种主观评价,往往具有可变的重复性和再现性结果。
但是,复制胶带会产生峰值表面轮廓的数值,并且通常具有提供“测试证明”的优势,因为所使用的胶带可以保存并包含在检查报告中(如果正确存储)。
复制胶带由附着在不可压缩衬条上的泡沫垫组成,将胶带放置在要测量的表面上,并使泡沫垫与型材接触。然后通过用塑料棒摩擦衬板将泡沫压入轮廓。泡沫复制了基材的轮廓。然后可以使用千分尺测厚仪测量由基材中的轮廓产生的泡沫中的轮廓。
该复制胶带有四个范围,可用于不同的轮廓范围。
对于一些检查员来说,这一信息将被忽视。对于那些拥有旧版本胶带库存的检查员,应注意确保在记录工作表上清楚地标识胶带的类型。如上所述,复制胶带的测量是用千分尺厚度计进行的。此外,应注意从总厚度中减去胶带不可压缩的原始厚度。在选择合适的千分尺时,还应考虑其他因素——不仅要确保表盘上的刻度合适,而且要确保对泡沫施加适当的力和顶锤面积(即压力)。
Elcometer 124厚度测量仪经过专门设计,可提供正确的砧面积和测量力,从而不会影响轮廓读数。量规也可以归零,以抵消原始胶带窗口的厚度(通常为50μm(2密耳))。
请注意,复制胶带不能重复使用两次,并且使用同一块磁带进行“重新测量”将不可避免地导致材料压碎,从而使第二项测试无效。还要注意,如果需要永久性的记录记录,则必须非常小心地保存胶带。
识别并使用正确等级的复制磁带来测量轮廓时,检查人员需要对期望的轮廓有一些想法/知识。
为了在用户之间建立合理的可重复性,ASTM 4417方法C建议在每个地点至少进行2次读数。
请注意,每个级别的复制胶带可以测量重叠的轮廓范围。
使用x-Coarse级胶带时,当测量值在38 ~ 64μm (1.5 ~ 2.5 mil)范围内时,也必须使用Coarse级胶带进行测量。如果该读数也在38 - 64μm (1.5 - 2.5 mil)范围内,则将轮廓值取为这两个测量值的平均值。
当使用Coarse级胶带时,读数在38 - 64μm (1.5 - 2.5 mil)范围内,则必须用X-Coarse级胶带进行第二次读数。如果X-Coarse的读数大于64μm (2.5 mils),那么这就是要记录的读数。
原始的Coarse读数将被丢弃。如果X-Coarse级的读数在38 - 64μm (1.5 - 2.5 mil)之间,则取两次测量值的平均值。
重要的是要注意,两个等级的复制胶带必须在检验员的工具包中,因为仅仅取一个等级将不足以测量记录准确的轮廓值。
正如您所看到的,这个看似简单、快速的测试可能会导致未经培训的检查人员产生潜在的错误。更复杂的是,复制胶带的早期版本不需要这个平均过程,而且复制胶带的许多用户都不知道这个变化。
然而,使用表面轮廓测量仪,我们几乎可以测量在保护性涂层市场上使用的任何轮廓值(0 - 125μm)。
表面轮廓测量仪
表面轮廓测量仪是使用不同测量范围的复制胶带的替代方案。这些仪表可测量范围0-500μm(0 - 20密耳),0-1000μm(0 - 40密耳)等。
该测量仪的一个关键优点是,它具有存储批处理数据的内存。这些批次可以下载到个人电脑,智能手机或平板电脑,以产生永久的测量记录。
Elcometer 224表面轮廓仪由直径25mm的平脚内的锥形尖端的针组成,可根据针尖与轮廓顶部之间的距离来测量峰谷高度(峰值)以及针尖与轮廓底部之间的距离(谷)。
该方法可以准确地确定平均峰谷轮廓的值。
根据NACE SP0287的规定,位置平均值应包括150 × 150mm (6 × 6”)范围内的一系列5到10个仪器读数。这些单独的点测量的平均值为用户提供了该测量点的峰-谷高度。美国材料试验协会(ASTM)的方法指出,仪表应该用浮法玻璃零板调零。
读取读数时,将仪器紧紧地贴在测试基体上,不要拖动仪器,因为这会加速仪器尖端的磨损。在足够的位置测量“轮廓”,以表征表面,可以通过双方的协议或商定的规格。
在每个位置获取10个读数并确定平均值。然后确定所有位置的平均值,并将该值报告为表面轮廓(最近对ASTM的审查允许记录平均值或最大值)。
Elcometer 224数字表面轮廓仪的使用为检查员提供了评估平面表面轮廓的最快,最准确,可重复和可再现的方法。
对于每个测量位置,用户可以选择要获取的读数数量并“取平均值”以产生一个值。Elcometer建议每个位置至少读取2个读数。
使用仪器的计数平均值模式,可以将点读数的平均值自动记录到内存中。然后可以将这些读数通过蓝牙或USB发送到启用Android或iOS的设备,或直接发送到PC。
Elcometer 224数字表面轮廓量规上也可以设置高、低值限值,当表面轮廓过高或过低不符合规范时,用户可以得到警告。
尖端是接触组件,会磨损。检查员可以将其视为销钉尖端变平(或弄圆)。尖端可由用户更换。
Elcometer 224表面轮廓仪的校准可以通过使用Elcometer检定箔和玻璃零板来验证(连同尖端磨损)。
Elcometer开发了一种用于测量圆柱表面(如管道)轮廓的探针。该探头可以解释曲率,并作出必要的修正,以提供一个精确的可重复读数的轮廓深度。
在某些环境中,电子设备可能会引发爆炸,比如在石油和天然气行业。对于此类应用,有类似Elcometer 123表面轮廓仪的模拟量规,它可以用针来测量轮廓,类似于Elcometer 224表面轮廓仪。由于这些量规没有批量记忆,用户需要手动记录所有的测量结果,并计算这些测量结果的平均值,以确定表面轮廓。
表面粗糙度仪
表面粗糙度仪包括一个连接的触针(尖端),该触针将以恒定的速率拖动尖端穿过预先确定的线性长度。量规提供了表面的痕迹以及轮廓的深度。
该量规将提供非常详细的表面轮廓分析。
表面粗糙度测量对于机械零件制造商很重要,因此,量规对测量几乎“光滑”的表面非常敏感。
这种量规的灵敏(和精密)特性并不使它成为现场使用的理想装置。
粗糙度仪也可用于测量爆炸轮廓。一些测试标准要求测量Rmax,Ra,Rt和Rz,这需要测量线性路径上的轮廓。
Rmax: 整个评估长度内单个采样长度中峰和谷之间的最大差异
Ra: 取样长度内的平均粗糙度
Rt: 评估长度上最高峰和最低谷之间的距离
Rz: 多种取样长度内,最高峰顶与最低谷底之间的平均距离