Содержание солей на поверхности металлов

Обновлено: 21.09.2024

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.

Когда 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.

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.

Измеритель загрязненности солями по ISO 8502-9 DKK-TOA SSM-21P

Измеритель загрязненности солями SSM-21P является инновационным прибором, который позволит Вам забыть о старых "громоздких" методах измерения уровня соли на поверхности, а также не быть привязаным к постоянным дополнительным затратам на такие расходные материалы как пластыри или особо чистая бумага.

Использование солемера позволит повысить надежность результатов испытаний , сократить временные затраты на проведение испытаний и увеличить общую эффективность процессов подготовки поверхности и ее окраски .

В настоящий момент, измеритель наличия солей на поверхности SSM-21P является единственным прибором на Российском рынке (наряду с набором по методу Бресле), который соответсвует стандарту ISO 8502-9.

Особенности измерителя загрязненности солями DKK-TOA SSM-21P

Портативность. Легкий и компактный размер измерителя уровня соли на поверхности SSM-21P позволяют использовать прибор везде где это требуется. Внутрення память на 300 измерений позволяет полностью отказаться от бумажных журналов при проведении испытаний.

Отсутствие дополнительных расходных материалов. При работе с приборов Вам не потребуется приобретать дополнительные расходные материалы (как например пластыри или особо чистую бумагу). Все что Вам нужно - это особо чистая вода!

Чистота. После проведения измерений на поверхности более не останутся липкие остатки (как к примеру в методе Бресле)

Измерение выполняется на месте. Измерительная ячейка устанавливается непосредсвенно на измеряемую поверхность и удерживается на месте с помощью магнитного основания.

Требования к стерильности. При использовании измерителя загрязненности солями SSM-21P оператору не требуется использовать стерильные перчатки и пинцет, извлекать образцы раствора и помещать их в измерительные приборы. Чистая вода вводится в измерительную ячейку с помощью одноразового шприца и результат измерения сразу отображается на экране прибора.
Автоматическая температурная компенсация. Солемер SSM-21P регистрирует температуру раствора и автоматически вносит изменения в отображаемые показания, приводя их в соответствие к измерениям выполненных при 25 º С (в соответствии с требованиями ISO 8502-9) .
Подключение периферийных устройств. Измеритель загрязненности солями SSM-21P имеет интерфейс для подключения к ПК или принтеру. С помощью программного обеспечения возможна выгрузка данных в формате электронной таблицы (периферийное оборудование можно приобрести отдельно за дополнительную плату).

Результаты измерений. Солемер позволяет отображать результаты измерений в одном из четырех форматов:

Растворимая концентрация соли (согласно методики PSPC)
Растворимая концентрация соли (согласно методики ISO 8502-9)
Растворимая концентрация соли в пересчете в концентрацию NaCl
Проводимость раствора

Стандарты для DKK-TOA SSM-21P

Комплектация DKK-TOA SSM-21P

Измеритель загрязненности солями SSM-21P
Измерительная ячейка
Шприц для подачи воды
Ремешок на запястье
Отвертка
Бутыль с калибровочной жидкостью (100 мл)
Инструкция по эксплуатации на русском языке

Код для заказа

Артикул	Описание
SSM-21P	Портативный цифровой измеритель загрязненности солями по ISO 8502-9

Запасные части и дополнительные аксессуары для DKK-TOA SSM-21P

Артикул	Описание
7148480K	Тестовый набор для измерений (Емкость для жидкости 500 мл, бутыль с дисцилированной водой 500 мл)
0BI00001	Калибровочная жидкость (4 бутылки по 100 мл)
7156370K	Кабель RS-232 для подключения к ПК

Технические характеристики измерителя загрязненности солями DKK-TOA SSM-21P

Основной блок
Модель		SSM-21P
Метод измерения		Измерение проводимости
Режимы измерений		Измерение величины загрязенности солями поверхности (метод PSPC)
		Измерение величины загрязенности солями поверхности (согласно ISO 8502-9)
		Измерение величины загрязенности солями поверхности (пересчет в концентрацию NaCl)
		Измерение проводимости
Диапазон измерения	концентрация солей	от 0 до 1999 мг/м²
	проводимость	от 0 до 1999 мкСм/см
	температура	от 0 до 50º С
Температурная компенсация		ATC (автоматическая температурная компенсация) в диапазоне от 0 до 50º С
Температурный коэффициент		2.0% на градус Цельсия (фиксирован)
Диапазон рабочих температур		от 0 до 40º С
Питание		2 батареии типоразмера АА
Размеры, мм		187,5 x 37,5 x 75 мм
Вес		310 гр.
Измерительная ячейка
Площадь отбора образца		1250 мм²
Объем жидкости (дисцилированная вода)		10 мл
Питание		1 батарея 9В (тип 6F22)
Вес		680 гр.

Измерение солей и растворимых загрязняющих веществ с помощью метода Бресле в соответствии с ISO 8502-6, 8502-9. TQC SP7310

Наличие солей на поверхности при нанесении защитных покрытий может привести к существенному снижению срока службы покрытия. В данной статье мы постараемся рассмотреть основные аспекты, связанные с методом Бресле, определим, что влияет на точность измерений и постараемся объяснить важность правильной интерпретации данных.

Любой человек, связанный с нанесением защитных покрытий должен понимать, что наличие соли под покрытием может привести к серьезным проблемам в будущем. Это происходит из-за гигроскопичности соли. Это свойство поглощения воды в сочетании с проницаемостью покрытия, приводит к накоплению молекул воды между подложкой и покрытием. Присутствие этих молекул воды, вместе с образованием и миграцией окислителей, идеально подходит для создания электрохимических смещений, что приводит к образованию коррозии.

Пескоструйная обработка или механическая очистка не полностью не удаляет молекулы соли и зачастую приводит к «втиранию» хлоридов в основание, тем самым еще более усугубляя ситуацию. Мытье поверхности деионизированной водой является наиболее распространенным решением. Контроль количества растворимых солей на основании очень важен в современной индустрии защитных покрытий. Некоторые правила устанавливают максимальную концентрацию растворимых солей, измеренных как хлорид натрия (NaCl), на поверхности до 20 мг/м².

Для выполнения теста, очищенная вода вводится в специальный пластырь, предварительно установленный на поверхности. Закачиваемая вода растворяет соли, присутствующие на поверхности. Способность соли растворяться в воде зависит от типа соли. Поваренную соль, хлорид натрия (NaCl), можно растворить в холодной воде до концентрации 357 грамм на литр. Также от типа соли зависит и электропроводимость полученного раствора. Таким образом, при выполнении измерений, соли, присутствующие на поверхности растворяются. Эта смесь солей, в конечном итоге и измеряется с помощью измерителя проводимости (кондуктометра).

Хлориды, соль и растворимые загрязняющие вещества

В нашем словарном запасе есть множество слов, которые имеют двойное значение. Если спросить человека, что такое соль, то он практически всегда ответит, что это то, чем мы солим нашу еду. Если же вы спросите, что такое «хлорид натрия», то они также ответят, что это соль. Это будет верное утверждение, а вот утверждать, что каждая соль это хлорид натрия будет неверным. Химическое значение слова соль много шире, чем обычное слово. Соль представляет собой нейтральный продукт, образованный в реакции нейтрализации между кислотами и основаниями. Продукт реакции ионного соединения. Это означает, что, когда продукт растворяют в воде, он распадается (диссоциируется) на анионы (отрицательно заряженные частицы) и катионы (положительно заряженные частицы). Анион и катион могут быть неорганическим или органическим, а также моно-или многоатомных. Диссоциация на катионы и ионы приводит к созданию электролита в воде. Только те продукты, которые растворяются в воде, а не рассеиваются будут создавать этот электролит. В растворе натрий хлор больше не присутствует как что-то целое, он разделен на натрий и хлорид-ионы. Это также означает, что на поверхности находятся только хлорид-ионы.

Так что же мы измеряем?

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.

Растворимость

Номинальный объем оригинального пластыря Бреслеe составляет 2,5 см³ . Учитывая максимальную концентрации соли, в этом объеме можно растворить 892,5 мг поваренной соли. Это соответствует концентрации на поверхности 7,29x105 мг/м² NaCl. Сравнивая это значение с максимально допустимым значением в 20 мг/м² , мы видим разницу примерно в 36000 раз между этими концентрациями. Таким образом, растворимость солей не является проблемой при проведении теста. Уровень 20 мг/м² NaCl, составляет на самом деле, только 0,025 мг NaCl в пластыре. Даже труднорастворимые соли будут присутствовать в такой концентрации, при которой не возникнут сложности с их растворимостью и обнаружением при тестировании.

Интерпретация результатов

Несмотря на то, что оценка чистоты поверхности является из одной важнейших задач при подготовке поверхности, в большинстве спецификаций не указано, каким образом результаты этой оценки должны быть представлены. Указание, что чистота поверхности должна быть в соответствии с ISO 8502-6 и -9 недостаточно. Полученные результаты измерения любых растворимых солей должны быть четко сформулированы. Когда концентрация приведена в мг/м² растворимых солей измеренных как NaCl, это не означает, что фактически это и есть количество существующего NaCl. Фактическая концентрация ниже, чем измеренная концентрация, поскольку в растворе присутствуют и другие соли, которые интерпретируются как NaCl. Это справедливо и для других методов, так как невозможно точно определить, какие именно соли находятся на поверхности. Однако именно это допущение делает метод Бресле наиболее универсальным и воспроизводимым.

Набор для измерения солей и растворимых загрязняющих веществ TQC SP7310 Bresle Kit

Компанией TQC, Нидерланды представлен специальный набор, который включает в себя все необходимые инструме нты и материалы для измерения уровня солей по методу Бресле.

В отличие от наборов других производителей, у которых раствор, извлеченный из пластыря Бресле необходимо помешать в измерительный стакан, специально сконструированный под эту задачу кондуктометр TQC имеет собственную измерительную ячейку, в которую заливается раствор. Это позволяет избежать дополнительных ошибок и повышает надежность анализа. Также кондуктометр имеет функцию температурной компенсации, что позволяет автоматически корректировать получаемые значения в зависимости от температуры раствора.

Особое внимание компания TQC уделило и самим тестовым пластырям. Ведь чистота пластыря напрямую влияет на полученные показания. Все материалы, из которых выполнен пластырь, проходят многоступенчатую систему очистики. Геометрические размеры пластыря строго соответсвуют стандартам. К каждому набору пластырей производитель прикладывает сертификат с указанием номера партии производства, тем самым гарантируя высокое качество производства. В приложении A.5 стандарта ISO 8502-6 указано, что при составлении отчета инспектор обязан указать номер партии пластырей, которые были использованы при проведении теста. Использование пластырей, производители которых не предоставляют сертификат на партию, ставит под сомнение весь результат тестирования.

Инспекционный комплект на базе набора Бресле

Для удобства инспекторов компания TQC также предлагает своим клиентам расширенные наборы TQC SP7315/SP7316, которые содержат все необходимые приборы и аксессуары, которые позволяют контролировать основные параметры поверхности и окружающей среды при подготовке или проведении работ по нанесению защитных покрытий.

Все приборы инспекционного набора размещены в прочном, легком пластиковом чемодане, что является неоспоримым преимуществом для инспекторов, работающих на объекте.

Метод Бресле - Bresle method

Метод Бресле используется для определения концентрации растворимых солей на металлических поверхностях перед нанесением покрытия, например покраской. Со временем эти соли могут вызвать серьезные проблемы с адгезией.

Содержание

Важность

Соль есть в прибрежных районах. Его можно попробовать на губах после прогулки по пляжу. Массовая концентрация соли в морской воде составляет около 3,5% . С брызгами волн и другими способами соль попадает в воздух в виде аэрозоля и, в конечном итоге, в виде пылевидной частицы. Эту соляную пыль можно найти повсюду у побережья. Соль гигроскопична , что делает ее вредной для покрытий.

Соль Загрязнение под покрытием, такие как краски на стали, может вызвать адгезию и коррозионные проблемы в связи с гигроскопической природы соли . Его тенденция притягивать воду через проницаемое покрытие создает скопление молекул воды между субстратом и покрытием. Эти молекулы вместе с солью и другими окислителями , захваченными во время нанесения покрытия или мигрирующими через покрытие, создают электролитическую ячейку, вызывая коррозию. Пескоструйная очистка часто используется для очистки поверхностей перед нанесением покрытия; однако при загрязнении солью струйная очистка может усугубить проблему из-за попадания соли в основной материал. Обычное решение - мытье поверхности деионизированной водой перед нанесением покрытия.

Правила IMO PSPC (стандарт эффективности для защитных покрытий) устанавливают максимально допустимую концентрацию растворимых солей на покрываемой поверхности, измеряемую по хлориду натрия , в размере 50 мг • м -2 . Максимальное количество соли, допустимое на поверхности перед нанесением покрытия, обычно определяется поставщиком покрытия и пользователем, например верфью. Стандартные значения не установлены.

Происхождение метода Бресле

Метод Бресле был запущен в 1995 году в стандартах ISO 8502-6 и ISO 8502-9. Тест был разработан для измерения концентрации растворимой соли на стальных поверхностях перед струйной очисткой и нанесением покрытия. Не только ISO , но и ВМС США , IMO , NAVSEA и ASTM приняли этот метод в качестве своего стандарта. Этот метод остается основным и наиболее гибким методом тестирования растворимых солей на металлических поверхностях.

Принцип

В методе Бресле используется разность проводимости солей в воде, причем каждая соль имеет характеристическую зависимость проводимости от концентрации. Корреляцию между концентрацией и проводимостью можно найти в « Справочнике по химии и физике ». Это соотношение полезно, только если известна растворенная соль. Хлорид натрия, основная соль морской воды, вызывает значительное увеличение проводимости с повышением концентрации.

На тестируемую поверхность накладывается специальный пластырь, и под пластырь вводится определенный объем деионизированной воды. Любые растворимые соли, присутствующие на поверхности, растворятся в воде. Жидкость извлекается и измеряется ее проводимость.

Электропроводность собранного солевого раствора зависит от объема использованной воды и ее начальной проводимости, а количество соли в растворе зависит от площади пластыря. Расчет соли на площадь основан на увеличенной проводимости, но в методе IMO PSPC соль рассчитывается как хлорид натрия, в методе ISO 8502-9 она рассчитывается как конкретная смесь солей, но выражается как хлорид натрия.

Факторы расчета

К измеренной электропроводности применяются коэффициенты в зависимости от того, что известно или предполагается о солевом загрязнении и различных условиях, чтобы получить значимые измерения загрязнения. Некоторые из переменных:

тип соли
объем раствора (в таблице ниже коэффициенты рассчитаны для объема раствора 15 мл)
температура
масштабирование для конкретного оборудования

Распространенный источник ошибок - незнание состава измеряемого загрязнения.

Электропроводность мкСм / см	Электропроводность мСм / м	По хлориду мкг / см2	В виде хлорида мг / м2	В виде хлорида натрия мкг / см2	В виде хлорида натрия мг / м2	В виде смешанных солей мкг / см2	В виде смешанных солей мг / м2
1	0,1	0,36	3,6	0,6	6	0,5	5
5	0,5	1,8	18	3	30	2,5	25
10	1	3,6	36	6	60	5	50
20	2	7.2	72	12	120	10	100

Инструменты измерения

Есть несколько поставщиков наборов для тестирования метода Бресле.

Принцип

Растворимость в воде зависит от типа соли. Хлорид натрия можно растворить в холодной воде до концентрации 357 г ∙ л -1 . Между солями различается не только растворимость, но и проводимость. При выполнении теста методом Бресле растворяется не только хлорид натрия, но и все другие соли, присутствующие на поверхности. Поскольку невозможно предсказать, какие соли присутствуют на поверхности, в методе Бресле сделано предположение. Термин «измеренный как хлорид натрия» указывает на то, что эта смесь солей интерпретируется как хлорид натрия. При создании отчета очень важно учитывать, как учитывается проводимость.

На практике

Все вовлеченные стороны должны четко понимать влияние на результаты климата и вариации потенциально различного содержания солей. Между всеми сторонами должно быть достигнуто обоснованное согласие относительно приемлемого уровня чтения. В зависимости от размера и характера покрываемой поверхности может потребоваться снятие нескольких показаний.

Тестовые патчи

Тестовый патч должен быть максимально чистым. Загрязнение пластыря может существенно повлиять на результаты.

Стандарт ISO 8502-6 предписывает в приложении А использовать сертифицированные заплатки. В этом приложении описан стресс-тест для проверки адгезии пластыря и его способности смывать. Отсутствие сертификата о том, что исправления прошли этот тест, сделает результаты, полученные с помощью этих исправлений, бесполезными.

Климат

Отчет о растворимых солях должен включать климатические условия и температуру субстрата. ISO 8502-6 требует, чтобы испытание проводилось при 23 ° C и относительной влажности 50%, отклонения сообщались и согласовывались как инспектором, так и заказчиком. Во время арбитража отсутствие этих значений в отчете может сделать результаты недействительными.

Читайте также: