Pomiary klimatyczne w antykorozji przemysłowej

Jak wiecie na co dzień pracuję jako inspektor prac antykorozyjnych FROSIO/NACE i współtworzę firmę GTR Engineering.  Założyłem tego bloga oraz kanał RustBusters na Youtube w celu dzielenia się specjalistyczną wiedzą z zakresu antykorozji i dziś zajmę się kwestią pomiarów klimatycznych, które odgrywają kluczową rolę w procesie zabezpieczania antykorozyjnego konstrukcji stalowych. Zapraszam do lektury.

Dlaczego monitorowanie warunków klimatycznych jest ważne?

Przede wszystkim dlatego, że farby przemysłowe to produkty specjalistyczne, których stosowanie wymaga spełnienia określonych wymagań jakościowych sprecyzowanych w kartach technicznych produktów. W skrócie, i mocno upraszczając można by porównać karty techniczne do instrukcji obsługi. A ponieważ większość ludzi takich instrukcji nie czyta to spieszę z wyjaśnieniem, że są to dokumenty opisujące co należy wykonać krok po kroku, żeby cieszyć się wszystkimi możliwościami czy opcjami jakie oferuje dany produkt. I oczywiście możemy odpuścić, ale w przypadku malowania farbami przemysłowymi takie myślenie może w konsekwencji doprowadzić do bardzo kosztownych reklamacji.

Monitorowanie warunków klimatycznych zapewnia optymalne warunki klimatyczne dla aplikacji farb, zapobiega wystąpieniu wad powłok oraz potwierdza, że prace są prowadzone zgodnie ze specyfikacją oraz powołanymi normami i standardami. Oczywiście tylko wtedy, kiedy mierzymy faktycznie występujące wartości i w przypadku niezgodności podejmowane są odpowiednie działania.

Co w takim razie należy monitorować?

Pomiary klimatyczne to określenie zawierające kilka parametrów i można je mierzyć za pomocą różnych przyrządów, które opiszę poniżej.

Podstawowe dane otrzymywane w trakcie pomiarów to temperatury otoczenia i podłoża oraz wilgotność względna otaczającego powietrza. Temperatura punktu rosy, kolejny z parametrów obliczana jest jako funkcja temperatury powietrza oraz wilgotności względnej.

Pozwólcie, że opiszę to wszystko szczegółowo.

Temperatura powietrza to temperatura, którą możecie zmierzyć w zasadzie każdym z termometrów jakie macie pod ręką. Nieco inaczej wygląda sprawa z temperaturą podłoża. Bo obie te wartości mogą być takie same, ale najczęściej się różnią. W przypadku stali, bo na malowaniu konstrukcji stalowych się koncentrujemy, sprawa wygląda tak, że  jej temperatura zależy od wielu czynników. Między innymi może to być nasłonecznienie, lub wręcz przeciwnie – pozostawienie danego elementu w cieniu. Często też bywa tak, że konstrukcja przeznaczona do malowania przywożona jest na ogrzewaną malarnię z nieogrzewanej śrutowni lub na przykład spod wiaty, gdzie przez kilka godzin leżakowała na mrozie. W takim przypadku jej temperatura będzie o wiele niższa niż temperatura otaczającego powietrza.

Zupełnie inaczej może się wydarzyć, kiedy mamy malować konstrukcję na zewnątrz. Przy niskiej temperaturze otoczenia i wysokim nasłonecznieniu (na przykład podczas malowania dachu czy elewacji), temperatura podłoża może się okazać na tyle wysoka, że uniemożliwi nam poprawną aplikację. Albo z drugiej strony, kiedy przy niestabilnych warunkach klimatycznych i wysokiej wilgotności na powierzchni powstanie warstwa wilgoci lub lodu to nawet przy nieco wyższej temperaturze powietrza poprawna aplikacja również będzie niemożliwa.

Wilgotność względna powietrza – kolejny z parametrów – podawana jest dla warunków panujących w danym pomieszczeniu lub obszarze i wyrażana jest w procentach. W skrócie można powiedzieć, że opisuje ona stopień wysycenia powietrza wodą. Powietrze, w zależności od temperatury, może w sobie pomieścić więcej lub mniej pary wodnej. Ilość tę podajemy w gramach na metr sześcienny. I jeśli jest zimno to w powietrzu utrzyma się mniej pary wodnej, a jeśli jest ciepło lub bardzo ciepło to odpowiednio więcej. Tutaj powinny nam się skojarzyć kontrasty: tropikalna i wilgotna dżungla i sucha zima na dalekiej północy. A jeśli nie, to przykładem może  być okno w zimowy dzień w ogrzewanym pokoju. Wewnątrz  panują warunki stabilne, a wilgoć osiada (czyli kondensuje) i zamarza jedynie na szybie, która jest o wiele zimniejsza. Podobnie dzieje się w naturze, kiedy ciepłe masy wilgotnego powietrza, wilgotnego czyli takiego, które zawiera dużo wody, trafiają na obszar o niższej temperaturze i na przykład kondensują na trawie czy karoserii samochodu.

W taki oto sposób docieramy do kolejnego z parametrów czyli do temperatury punktu  rosy, który można zdefiniować jako temperaturę, w której następuje kondensacja wilgoci z powietrza. Przykładowo będzie to temperatura, do której należy schłodzić wodę w szklance, żeby na zewnętrznej powierzchni tejże szklanki pojawiła się rosa czyli kropelki wody. Tutaj podam kolejny przykład. Jeśli wstawimy do lodówki butelkę wody to schłodzi się ona po pewnym czasie. Pozostawiona wewnątrz będzie sucha, ale po wyjęciu niemal od razu pokryje się rosą. Dzieje się tak dlatego, że temperatura punktu rosy wewnątrz lodówki różni się od tej na zewnątrz. Butelka po wyjęciu jest zimniejsza niż temperatura punktu rosy powietrza na zewnątrz lodówki – stąd pojawienie się kondensacji.

Podobnie będzie w przypadku konstrukcji stalowej. Jeśli elementy czyszczone są wewnątrz nieogrzewanej śrutowni ulegną schłodzeniu i  po przetransportowaniu ich na malarnię, gdzie mamy wyższą temperaturę powietrza może na powierzchni zajść zjawisko kondensacji. I tutaj warto zwrócić uwagę na to, że zjawisko to może nie być tak widoczne jak w podanym wcześniej przykładzie butelki wody wyciąganej z lodówki. Jest całkiem prawdopodobne, że moment ten zostanie przeoczony jeśli zabraknie kontrolera jakości, a malowanie na zawilgoconą powierzchnię jest najszybszą drogą do reklamacji. Większość farb aplikowanych w takich warunkach po prostu nie będzie miało dobrej przyczepności do podłoża i prędzej czy później powłoka ulegnie delaminacji.

Oczywiście kontrola warunków klimatycznych powinna odbywać się przed aplikacją każdej z warstw. Sytuacja opisana przed chwilą może mieć miejsce również, kiedy pozostawimy zimą konstrukcję na noc w nieogrzewanej hali. Rano, po włączeniu nagrzewnic temperatura powietrza wzrośnie szybko, a podłoża znacznie wolniej. Jeśli nie zadbamy równocześnie o obniżenie wilgotności na przykład przez zastosowanie osuszaczy prawdopodobieństwo wystąpienia kondensacji na podłożu będzie bardzo wysokie.

Warunki klimatyczne mogą się różnić w zależności od miejsca, w którym są mierzone. Jeśli malujemy na zewnątrz pomiarów należy dokonać w różnych miejscach. Od strony nasłonecznionej, zacienionej, najlepiej jeśli wybierzemy obszary co do których mamy wątpliwości. Jako inspektor zawsze staram się znaleźć złoty środek i podążać za intuicją. Często doświadczenie działa lepiej niż najlepszy miernik.

Warto wspomnieć, że istnieją produkty, których aplikacja będzie niemożliwa jeśli nie zostaną podgrzane. Z drugiej strony istnieją farby, które osiągają wysokie temperatury w czasie aplikacji i jeśli przeoczymy ten moment może okazać się, ze reakcja przyspieszy i materiał zżeluje w kilka chwil dosłownie betonując nam agregat oraz węże. Myślę, że opowieść o tego typu produktach specjalistycznych to temat na osobny wpis i postaram się do tego wrócić w najbliższym czasie.

Pomiar temperatury farby przed aplikacją jest również konieczny w przypadku jeśli mamy nieogrzewany magazyn lub w pomieszczeniu tym jest o wiele zimniej niż na malarni. Aplikacja produktu o temperaturze niższej niż temperatura podłoża może być mocno utrudniona. Przy większych grubościach pojawiają się zacieki i farba dosłownie zsuwa się z powierzchni.

Wiemy już, które z parametrów należy monitorować. Każda z tych wartości powinna zostać zapisana i zaraportowana. Mówiłem i pisałem już o tym wielokrotnie i nadal podkreślam, że w przypadku wystąpienia reklamacji jednym z pierwszych pytań jakie zada inspektor producenta farb będzie pytanie o dokumentację wykonawczą czyli o raporty z malowania. Zapisy te są bowiem potwierdzeniem, że produkty zostały użyte zgodnie z kartami technicznymi.

Jak w takim razie dokonujemy pomiarów?

Do monitorowania warunków klimatycznych możemy użyć różnego rodzaju urządzeń. Najpopularniejsze z nich, te elektroniczne termohigrometry, podają od razu zestaw potrzebnych parametrów. Niektóre mają wbudowane magnesy i można umieścić je bezpośrednio na konstrukcji. Są też takie, które można ustawić na pomiar ciągły i po zdefiniowaniu interwałów czasowych same będą mierzyć i zapisywać wyniki. Tutaj chciałbym podkreślić potrzebę regularnego kalibrowania i serwisowania urządzeń. Na niektórych projektach jest to obowiązkowe i świadectwa kalibracji tudzież wzorcowania są wymagane przez klientów. Ale nawet jeśli teoretycznie nie ma takiej potrzeby powinno to być standardem w każdej z firm.

Czy mamy jakąś alternatywę dla urządzeń cyfrowych?

Zanim wyprodukowano te, w zasadzie bezobsługowe, mierniki inspektorzy korzystali z termohigrometrów analogowych do pomiaru temperatury otoczenia, podłoża oraz wilgotności względnej. Następnie punkt rosy obliczano wykresu Moliera lub używając tabeli z normy ISO 8502-4. Dziś można pobrać aplikację na telefon lub dokonać przeliczenia online. Punkt rosy bowiem obliczamy jako funkcję temperatury oraz wilgotności względnej otaczającego powietrza.

 

No dobrze, wiemy już co należy monitorować i dlaczego jest to ważne. Pora na pytanie jakie mamy punkty odniesienia.

Klienci, którzy mnie znają wiedzą, że jestem fanem komunikacji i uważam, że stanowisko inspektora powinno być zawsze klarowne, a podejmowane decyzje odnosić się do norm in standardów. I tutaj również pozwolę sobie na podążanie tą ścieżką.

Podstawowym dokumentem odniesienia zawsze jest specyfikacja klienta. Jeśli jest dobrze napisana znajdziemy w niej wymagania dotyczące utrzymania odpowiednich warunków klimatycznych. I tutaj nie ma dyskusji. Jeśli klient z jakiegoś powodu chce, żeby elementy były malowane w temperaturach na przykład powyżej 10 stopni Celsjusza to należy takie warunki zapewnić. Między innymi dlatego tak ważne jest uważne czytanie dokumentacji przed przystąpieniem do wykonywania zlecenia, jeszcze na etapie ofertowania. Minimalna temperatura 10 stopni Celsjusza może nie robi na nas wrażenia w czerwcu, ale w styczniu już tak.

Kolejnym z dokumentów jest karta techniczna produktu. Tutaj producent farby deklaruje w jakich warunkach farby będą spełniały swoje właściwości. Jeśli nie zostaną one spełnione to mogą wystąpić różnego rodzaju problemy. Na przykład z opóźnionym schnięciem i utwardzaniem lub całkowitym zatrzymaniem tego procesu.

O kartach technicznych produktów mówię więcej w filmie na kanale RustBusters:

Jakie są najpopularniejsze wartości?

W zależności od danego zestawu malarskiego może to wyglądać różnie, ale z reguły wilgotność względna nie powinna przekraczać 80% lub 85%. A różnica pomiędzy temperaturą podłoża a punktem rosy powinna wynosić więcej niż 3 stopnie Celsjusza. Zachowanie tej różnicy jest minimalnym buforem bezpieczeństwa wymaganym przez producentów farb.

Norsok M-501:2022 roku precyzuje dokładnie w jakich warunkach klimatycznych można przeprowadzić aplikację farb. Jest to minimum 0C czyli możemy malować wyłącznie w temperaturach dodatnich. Maksymalna dopuszczalna wilgotność względna to 85%. A różnica pomiędzy temperaturą podłoża a temperaturą punktu rosy to minimum 3C.

Tutaj powinienem odnieść się do dwóch pytań, które pojawiają się na egzaminach teoretycznych dla malarzy przemysłowych. Co to jest punkt rosy? I jaka jest minimalna różnica pomiędzy temperaturą podłoża a temperaturą punktu rosy zgodnie ze standardem Norsok M-501:2022? Najczęściej dochodzi tutaj do pomyłek. Dlatego powtórzę jeszcze raz. Punkt rosy to temperatura, w której następuje kondensacja wilgoci z powietrza. Natomiast różnica pomiędzy temperaturą podłoża a temperaturą punktu rosy powinna wynosić minimum 3 stopnie. Czyli jeśli temperatura punktu rosy wynosi 11 stopni to podłoże musi mieć minimum 14 stopni Celsjusza. Tyle w temacie. Mam nadzieję, ze pomogłem.

Czas na wnioski!

Podsumowując chciałbym odpowiedzieć na kilka najczęściej zadawanych pytań na temat tego co może się wydarzyć jeśli nie zachowamy utrzymamy warunków klimatycznych wymaganych przez producenta farb. I tutaj od razu powiem, że nawet nie będę próbował opisać wszystkich możliwości. Nic bowiem nie wyczerpie pomysłów malarzy i firm wykonawczych. Podam jednak kilka najbardziej oczywistych przykładów.

Co może się wydarzyć kiedy będzie za zimno?

Niska temperatura może znacząco spowolnić lub wręcz zatrzymać proces utwardzania farb dwuskładnikowych. Jeśli wiemy, że przyjdzie nam malować w takich warunkach należy skonsultować się z producentem farb i zapytać o możliwość użycia tak zwanych utwardzaczy zimowych. Te stosowane w farbach epoksydowych zawierają fenalkaminę, która przyspiesza utwardzanie i pozwala na aplikację w niższych temperaturach. W przypadku farb wodnych zimno może doprowadzić do zniszczenia farby. Po zamarznięciu taki produkt nie będzie nadawał się do użycia.

Co może się wydarzyć kiedy będzie za gorąco?

Wysoka temperatura powietrza może z kolei zwiększyć ilość suchego natrysku podczas malowania natryskiem hydrodynamicznym. Skraca też żywotność mieszaniny czyli tzw. pot life. Z definicji jest to czas żywotności farb dwuskładnikowych podawany zwykle dla uśrednionej temperatury 23C. Warto jednak pamiętać, że nie skraca się on liniowo i na przykład w 30 kilku stopniach dla farb szybkoschnących może skrócić się z przykładowych 90 minut nawet od 20. Wszystko zależy od specyfiki produktu.

Jeśli wysoka temperatura powietrza przełoży się na wysoką temperaturę podłoża przyspieszy znacząco odparowywanie rozpuszczalników i rozcieńczalników co z kolei może spowodować powstawanie pęcherzy lub kraterów. Wysoka temperatura w trakcie eksploatacji może spowodować pękanie i delaminację farby lub wręcz jej spalenie.

Co może się wydarzyć przy niskiej wilgotności względnej?

Niektóre farby, na przykład etylokrzemiany wymagają wysokiej wilgotności względnej dla poprawnego utwardzania. Jeśli nie zapewnimy odpowiednich warunków proces ten może wydłużyć się do kilku dni. O tym akurat warto pamiętać planując proces produkcji i odpowiednio się przygotować. W przypadku etylokrzemianów może to oznaczać takie zorganizowanie prac, żeby możliwe było utrzymanie wysokiej wilgotności przez dłuższy czas. Również w weekendy i w czasie nocy.

Co może się wydarzyć przy wysokiej wilgotności względnej?

Wysoka wilgotność względna zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia kondensacji. Jeśli temperatura podłoża będzie znacząco niższa od temperatury powietrza to kondensację mamy jak w banku. Ponadto połączenie wysokiej wilgotności z niską temperaturą jest bardzo niebezpieczne dla farb epoksydowych a nawet akrylowych. Jeśli zakończymy aplikację i nastąpi pogorszenie warunków możem pojawić się zjawisko bielenia lub wypacania amin. W obu przypadkach oprócz pogorszenia właściwości estetycznych niemożliwe będzie przemalowanie kolejną warstwą.

Podsumowując. Monitorowanie warunków klimatycznych jest bardzo ważnym elementem procesu kontroli jakości. Zachowanie odpowiedniej temperatury oraz wilgotności względnej pozwala na utrzymanie wymaganego poziomu jakości a tym samym uniknięcie kosztownych reklamacji.

Mam nadzieję, że wyczerpałem temat. Jeśli macie jakieś pytania zapraszam do kontaktu i komentowania.

 

Link do pobrania: https://gtr-engineering.com/pobierz-ebook/