La sabbiatura classica, un sistema ormai superato
Sebbene esistano molti metodi di trattamento, pulizia e preparazione delle superfici metalliche, i tecnici di manutenzione sono costantemente alla ricerca della tecnica migliore, metodi e strumenti che possano essere utilizzati sul posto. Attualmente la sabbiatura è un tipo di lavorazione ampiamente utilizzato, sebbene presenti numerosi svantaggi: è un processo costoso, l’attrezzatura necessaria è ingombrante, e va da sé che è complicato fare una lavorazione sul posto; bisogna anche tener conto che il residuo della lavorazione deve essere recuperato, ma soprattutto, alcuni materiali utilizzati in questo ambito sono molto nocivi alla salute.
Nonostante questi inconvenienti, l’utilizzo della sabbiatura classica può essere giustificato quando si lavora in grandi ambienti aperti e aerati. Tuttavia, in molti casi, specialmente dove la corrosione può compromettere il funzionamento di apparati industrali, è richiesta la riparazione “on-site”, dato che la lavorazione con impianti di sabbiatura classica può rivelarsi costosa e inefficiente, richiedendo quindi alternative che, al giorno d’oggi, possono essere attuate senza compromettere la qualità del lavoro.
È per questo motivo che vogliamo presentare una tecnica sviluppata recentemente, denominata SISTEMA MBX. Questa lavorazione contempla un utensile studiato per offrire gli stessi risultati della sabbiatura classica, e nel contempo offre la semplicità e la maneggevolezza di uno strumento leggero e facile da trasportare.
È principalmente composto da un utensile pneumatico/elettrico e da una speciale spazzola, che non produce graffi sulla superficie, bensì molte minuscole puntinature come effettivamente accade con la sabbiatura.
I vantaggi principali di questo sistema:
- semplicità
- basso costo di gestione e manutenzione
- superbe prestazioni nella rimozione della corrosione.
È stato pubblicato uno studio sulle prestazioni di pulizia e durata dell’utensile utilizzato sulle tubazioni API 5L (ASTM A53-02 gr. B), ampiamente utilizzate nelle raffinerie: è dimostrato che la pulizia e la rugosità delle superfici trattate con il sistema MBX sono molto simili a quelle trattate mediante sabbiatura.
Descrizione dell’attrezzatura specifica
Le caratteristiche principali dell’utensile sono illustrate nella fig.1: la parte principale è costituita da una speciale spazzola rotativa, fatta girare a circa 2500 giri al minuto. La versione ad aria, più leggera, pesa 1,18Kg, mentre la versione alimentata a corrente ha un peso di circa 1.8 kg.
La versione ad aria include un interruttore di sicurezza e un sistema per aspirare le polveri che si producono durante l’utilizzo. L’utensile in fig.1 ha inoltre una barra speciale che migliora l’energia cinetica prodotta dalle spazzole per una migliore performance.
Come si può vedere dalla fig.2, la spazzola rotativa è costituita da sottili fili di acciaio sottoposti ad una speciale piegatura; i fili di acciaio sono tenuti insieme tramite un supporto di polimero con fibre rinforzate.
La spazzola rotativa è fissata all’utensile mediante un mozzo pressofuso con bloccaggio a pressione. Le punte della spazzola sono rinforzate mediante una procedura ad alta temperatura, migliorando così le performance nella rimozione dello strato sottoposto a corrosione. La geometria della spazzola, la barra di accelerazione e la velocità di rotazione sono accuratamente calibrate in modo che la punta ritorni in posizione immediatamente, non appena tocca la superficie da spazzolare. Questa risposta dinamica è il segreto dei sistemi MBX, che offre risultati molto simili a quelli ottenuti tramite la sabbiatura.
I principi fondamentali di funzionamento
I principi che risiedono in questa tecnica di spazzolatura sono basati su due concetti fondamentali della meccanica.
In primo luogo, per rimuovere la corrosione e penetrare il substrato, la punta delle spazzole deve avere una geometria studiata appositamente e soprattutto deve avere una durezza maggiore della superficie da trattare.
Secondo, dopo aver colpito una superficie ferma, la punta rimbalza e si ritrae: la punta colpisce il materiale solamente una volta per giro, senza sfregare contro la superficie!
Descrizione della setola speciale
Come mostrato nella figura 3, la setola è formata da varie parti, dove ognuna ha un compito preciso nella fase di lavorazione.
La parte principale della setola è l’asta, che offre la durezza tipica dell’acciaio, ma trattata in modo da essere elastica; questa caratteristica è essenziale nella dinamica di lavorazione dell’utensile, supportata inoltre dallo speciale trattamento termico sulla gamba e sulla punta, per ottenere la giusta durezza (con un fattore di HRC di circa 65), necessaria per una rimozione accurata della corrosione. Anche la speciale forma della punta gioca un ruolo essenziale nella lavorazione, ottenendo una rugosità di superficie (di solito tra 65 e 85 micron) buona per applicare vernici e rivestimenti. Infine, la zona estesa della gamba offre una rigidità che minimizza lo stress alla setola e allunga la durata della stessa.
Il movimento della setola speciale
Il trattamento con il sistema MBX ha la proprietà unica di simulare la lavorazione con sabbiatura classica. Le setole della spazzola rotante sono state studiate in modo che venga dato un singolo colpettino alla superficie, con la ritrazione immediata della punta, senza sfregare contro la superficie, proprio come avviene con la sabbiatura. L’impatto ha una durata brevissima (circa 0,3 millesimi di secondo), infatti è stata utilizzata una fotocamera digitale ad altissima velocità per fotografare il processo di lavorazione. La sequenza di sette fotogrammi in fig. 4, descrive il lavoro svolto dalla setola su una superficie in acciaio API 5L (ASTM A53-02 gr. B). Questa sequenza di frame mostra chiaramente come la punta in accelerazione (Frame 1) si avvicina alla superficie metallica (si muove da sinistra a destra) e provoca l’impatto nel posto indicato dalla freccia (Frame 2). Nel frame 3, la punta si ritrae immediatamente , senza lasciare quindi nessun graffio sulla superficie da lavorare, come si può rivelare da un attento esame dei fotogrammi 3, 4, e 5, dove si può notare la ritrazione della punta. Nei frame successivi si può notare come la setola si assesti nella posizione di equilibrio dopo il rimbalzo sulla superficie, pronta agli impatti successivi.
I risultati sulle superfici
Il processo di lavorazione è strettamente collegato ai componenti e alla proprietà del materiale da lavorare, come la percentuale di carbonio, duttilità, e durezza del materiale. Qui vengono esaminati i risultati ottenuti su una tubazione API 5L (la più utilizzata nell’industria petrolifera) altamente corrosa, distribuita uniformemente all’interno e all’esterno. Nella figura 5 si può notare la differenza tra il risultato della lavorazione (con una velocità di 1.1 mq/h; ) e la condizione iniziale del tubo, visto in sezione. Un’attenta analisi, nelle figure 6 e 7, dimostra l’evidente uniformità della lavorazione per tutta la superficie e l’assenza totale di corrosione.
La fig. 7b, un ingrandimento a 100x della superficie trattata, mostra i minuscoli avvallamenti (pits) generati dai microimpatti della punta della setola contro la superficie.