Покраска

О чистоте сжатого воздуха для окрасочных работ

Подготовка сжатого воздуха

Сказать, что появление масляной сыпи на свежеокрашенной поверхности вызывает у маляра глубокий эстетический шок (особенно, если он наделен ранимой натурой художника) — значит ничего не сказать. Этот и некоторые другие дефекты, в частности «водяные метки» и сорность, являются следствием наличия в сжатом воздухе влаги, следов компрессорного масла и частиц пыли.

Иногда, если «степень тяжести» дефекта оказалась незначительной, удается обойтись малой кровью — отшлифовать верхний слой и отполировать поверхность. Однако и в этом случае придется изрядно помучиться. Но чаще этого сделать не удается, и тогда остается только один, радикальный способ — повторная окраска поверхности. Вот почему подготовка воздуха для окрасочных работ настолько важна.

Впрочем, качество сжатого воздуха влияет не только на качество лакокрасочного покрытия. От него же напрямую зависит и срок службы пневмоинструмента. Как показывает мировая практика эксплуатации пневмосистем, 80% неисправностей инструментов, работающих на сжатом воздухе, возникает именно из-за его недостаточной очистки.

Подготовка воздуха — задача не такая простая, как может показаться на первый взгляд, но и особых сложностей в ней нет. Если подойти к вопросу с должной ответственностью, то у себя в гараже можно устроить пневмолинию не хуже, чем на автосервисах. И серия статей о подготовке воздуха призвана помочь вам в этом. Сегодня — первая, вступительная часть.

Откуда что берется. Источники и состав загрязнений сжатого воздуха

Начиная разговор о подготовке сжатого воздуха, будет нелишне вспомнить тот путь, по которому он проходит прежде чем выполнить поставленную задачу. Итак, cначала атмосферный воздух засасывается в компрессор, сжимается там, а затем по пневмомагистрали попадает к самому инструменту.

Путь прохождения воздуха

Воздух загрязняется на каждом из указанных этапов. И главными загрязнениями, с которыми нам предстоит бороться на этом пути, являются твердые частицы, вода и масло .

Загрязнения сжатого воздуха

Твердые частицы

Атмосферная пыль

Атмосферный воздух сам по себе уже содержит загрязнения в виде твердых частиц. По данным компаний-производителей воздушных фильтров, воздух, всасываемый компрессором из атмосферы типичного производственного помещения, может содержать до 180 млн частиц пыли в одном кубическом метре. Большая часть этих частиц (80%) имеют размер менее 2 микрон, поэтому они спокойно проходят через входные фильтры компрессоров и просачиваются внутрь пневмостистемы.

При сжатии концентрация загрязняющих примесей в воздухе резко возрастает. Так, если воздух сжать, скажем, до 10 бар, концентрация загрязнений в нем увеличится в 11 раз. То есть на выходе из компрессора один кубометр сжатого воздуха будет содержать уже около 2 млрд (!) микрочастиц.

Загрязнения воздуха твердыми частицами

Однако атмосферной пылью дело не заканчивается. Помимо нее в сжатом воздухе могут содержаться и некоторые другие виды твердых загрязнений, а именно примеси металлического происхождения (стружка, окалина, ржавчина) и органические примеси (краски, лаки, смолы, нагар, сажа).

Металлические примеси в основном являются продуктами износа подвижных деталей пневмооборудования, а ржавчина — результатом воздействия влаги, кислот и щелочей на материалы пневматических устройств и линий. Органические примеси — это продукты износа уплотнений, истирания шлангов, материалов фильтрующих элементов.

Причиной легкомысленного отношения к очистке сжатого воздуха часто служит тот факт, что многие из загрязнений невидимы для невооруженного человеческого глаза. Чего, казалось бы, бояться? Ведь 3-5 микрон — это «неощутимая» величина. Да, но, во-первых, капельки краски в факеле имеют сопоставимые размеры — 10–40 микрон. Во-вторых, если 5-микронный кусочек окалины на большой скорости врежется в лакокрасочное покрытие, образуется кратер, который уже очень хорошо виден нашему глазу.

Что уж говорить о 50-микронных каплях водного конденсата, вылетающих прямиком из сопла краскопульта вместе с краской.

Вода

Вода

Всем известно, что атмосферный воздух практически на 100% состоит из кислорода и азота. Молекулы этих газов из-за постоянного колебания находятся на удалении друг от друга, поэтому в промежутках между ними могут содержаться молекулы других веществ в газообразном состоянии. И поскольку на нашей планете очень много открытых водных поверхностей – моря, океаны, реки и озера, то вследствие испарения из этих огромных площадей, в воздухе всегда содержится определенная масса воды в виде водяного пара. Иными словами, воздух всегда имеет определенную влажность.

Если говорить образно, то воздух можно сравнить со своеобразной губкой, впитывающей влагу. Но как и любая другая «губка», воздух может насыщаться влагой не бесконечно, а до определенной степени. Количество водяного пара, которое воздух способен в себя «вобрать», зависит от температуры.

Когда воздух нагревается, молекулы становятся более подвижными, интенсивность их колебания повышается и они начинают отдаляться друг от друга. Соответственно, в увеличенных промежутках теперь может поместиться больше молекул воды.

При охлаждении происходит обратный процесс. Если теплый воздух начинает охлаждаться, расстояние между молекулами уменьшается, как и место для свободного присутствия молекул воды в газообразном состоянии. По мере охлаждения воздуха молекулам воды становится все теснее и теснее, и когда их становится больше, чем места в промежутках, наступает полная насыщенность паром (влажность 100%). В этом состоянии воздух больше не может удерживать в себе такое большое количество воды в газоообразном состоянии — молекулам уже попросту некуда поместиться. Пытаясь сблизиться еще больше, они сливаются и переходят из состояния пара в состояние жидкости. Это явление называется конденсацией, а температура, при которой вода переходит из парообразной формы в жидкую — точкой росы (для сжатого воздуха используется термин «точка росы под давлением»).

В повседневной жизни полно примеров проявления этого процесса: туман, выпадение росы под утро, «запотевание» бутылки холодной воды, пар от кипящего чайника или при дыхании на улице в мороз, образование конденсата на стенах ванной комнаты при принятии душа и т.д. Что происходит во всех этих случаях? Насыщенный паром воздух охлаждается и становится неспособным удерживать влагу. А ей-то нужно куда-то деваться, вот она и начинает выпадать в виде капель конденсата.

Роса

Точно такие же процессы конденсации происходят и при сжатии воздуха компрессором. Причем этим агрегатом ситуация только усугубляется, поскольку, как мы знаем, на выходе из компрессора концентрация загрязняющих примесей возрастает пропорционально степени сжатия, и концентрация паров воды — не исключение.

Изначально компрессор, засасывая воздух, вместе с ним засасывает и определенное количество водяного пара. Затем, по мере сжатия, температура воздуха значительно возрастает, что приводит к полному насыщению воздуха водяным паром (на выходе из компрессора сжатый воздух всегда имеет влажность 100%). После сжатия воздух покидает компрессор, и по мере движения по пневмомагистрали его температура падает, в результате чего концентрированные водяные пары интенсивно конденсируются, превращаясь в капли влаги. И чем выше давление сжатия, тем больший объем конденсата образуется.

Количество воды, вырабатываемое компрессором, может поражать воображение. Например, компрессор с производительностью 250 м3/ч, создающий давление 8 бар при температуре окружающего воздуха +20°C и относительной влажности 70% за восьмичасовой рабочий день выдаст в линию сжатого воздуха более 70 литров воды.

Количество влаги в пневмосистеме

Основное количество конденсата выпадает на пути из компрессора в ресивер и в самом ресивере. Если воздух не успеет достаточно охладиться, конденсат выпадет «где-то» в пневмомагистрали. Всем знакомая ситуация: при работе с продувочным пистолетом из его сопла вылетают частицы сконденсировавшейся влаги в виде «тумана». Объяснение все то же: cжатый воздух при расширении охлаждается и пар превращается в конденсат.

Таким образом компрессор, вырабатывая сжатый воздух, вместе с ним неизбежно будет вырабатывать и воду. И мы должны быть к этому готовы.

Вода составляет основную часть загрязнений сжатого воздуха жидкими фракциями, но помимо нее в сжатом воздухе может содержаться еще одна неприятная для малярных работ субстанция — масло.

Масло

Масло

Его источником выступает сам компрессорный блок (разумеется, у масляных моделей). Внутри блока масло полезно, там оно служит в качестве средства для уплотнения, охлаждения и смазки, однако определенная его часть в виде аэрозоли и пара неизбежно попадает в пневмосеть вместе с потоком воздуха. Аналогично воде, масло переходит из паровой фазы в жидкую по мере охлаждения воздуха.

Количество компрессорного масла в сжатом воздухе зависит в первую очередь от конструкции компрессора. Так, на выходе современного винтового компрессора концентрация масла в воздухе составляет 3~5 мг/м3 , а в поршневых она может достигать 50 мг/м3.

Загрязнения воздуха маслом

Не менее важным является и техническое состояние компрессора, ведь каким бы новым и качественным ни был компрессор, он подвержен износу и повреждениям при некорректной эксплуатации. Поэтому по мере износа, особенно в случае износа маслосъемных поршневых колец, количество масла, поступающего вместе с воздухом в пневмосеть, будет расти.

Даже в безмасляных компрессорах может возникнуть загрязнение сжатого воздуха маслом, так как в атмосферном воздухе, всасываемом компрессором, помимо всего прочего содержится и масло — в форме не сгоревших углеводородов.

Таким образом у нас вырисовывается следующая картина. В составе атмосферного воздуха в компрессор засасываются различные примеси и включения, такие как пыль, водяные пары, продукты сгорания топлива и т.д.

Далее все эти примеси участвуют в процессе сжатия. При сжатии воздух нагревается, и при последующем расширении и охлаждении содержащиеся в нем пары воды и масла начинают конденсироваться. При смешивании водяного конденсата с каплями масла образуется водно-масляная эмульсия, которая по мере укрупнения капель частично оседает на стенках трубопровода, а частично, в виде мелких капель, продолжает двигаться вместе со сжатым воздухом к потребителю. В магистрали к этим загрязнениям могут добавляться продукты коррозии ресивера и трубопроводов, стружка из поршневого компрессора, частицы окалины и прочие примеси.

Все эти загрязнения смешиваются в пневмомагистрали, создавая чрезвычайно агрессивную абразивную эмульсию, которая несет реальную опасность как для пневматического оборудования, так и для контактирующих с воздухом ЛКМ. Страшно? Мне да…

Требования к качеству сжатого воздуха

Несмотря на то, что подготовка воздуха необходима практически всегда, требования к его качеству могут быть различными. Например, для работы шлифовального пневмоинструмента нам потребуется воздух с одними параметрами, а для качественной окраски — гораздо более чистый. И наоборот — для ряда задач нет никакого смысла использовать слишком чистый воздух — на ресурсе инструмента и качестве работ это практически не скажется, зато весьма ощутимо скажется на толщине кошелька.

Поэтому грамотный подход к подготовке воздуха заключается в соответствии качества воздуха конкретному применению.

За классификацию сжатого воздуха по степени загрязненности отвечают два стандарта: международный — ISO 8573-1 и российский — ГОСТ 17433-80. Эти стандарты регламентируют остаточное содержание в воздухе влаги, масла и твердых частиц, их максимальный размер, а также температуру точки росы сжатого воздуха, т.е. содержание воды в парообразном состоянии.

Стандарты ГОСТ и ISO по чистоте воздуха

Стандарт ГОСТ 17433-80 предусматривает 15 классов загрязненности воздуха (от 0 до 14). В соответствии с этим стандартом, для проведения высококачественных окрасочных работ в автомастерских, а также в промышленной окраске требуется сжатый воздух 1-го класса чистоты. Это значит, что сжатый воздух не должен содержать твердых частиц размером более 5 мкм в концентрации более 1 мг / м3, капель водного конденсата и масла, точка росы должна быть не выше –10 °С.

Применение сжатого воздуха (ГОСТ)

Содержание паров масла данным ГОСТом не регламентируется, но этот параметр учитывается в стандарте DIN ISO 8573-1. Данный стандарт предусматривает раздельную классификацию по каждому из трех показателей: твердым частицам, влаге и маслу.

В соответствии с данным стандартом для высококачественной окраски требуется воздух класса 1.4.1 (1 класс по твердым частицам, 4 класс по влаге и 1 класс по маслу).

Применение сжатого воздуха (ISO)

Области применения воздуха по ISO

Так что при планировании подготовки сжатого воздуха и выборе необходимого оборудования можно и нужно руководствоваться указанными в этих стандартах допустимыми значениями содержания примесей.

Не стоит забывать и о рекомендациях производителя — в документации к тому или иному пневмоинструменту или оборудованию вы всегда сможете найти требуемый класс очистки. И, опять же, на одном и том же инструменте классы могут быть различными по разным параметрам: по твердым частицам — один, по влаге — другой, по маслу — третий.

Но поскольку оборудование для воздухоподготовки допускает сборку из отдельных модулей или блоков, каждый из которых отвечает за «свою» примесь, подобрать необходимые элементы не составит особого труда. Важнее, чтобы в каждом конкретном случае рекомендованные для инструмента классы очистки соответствовали возможностям оборудования для воздухоподготовки.

Также можно пользоваться специальными таблицами, которые часто предлагаются производителями для облегчения выбора необходимого набора оборудования. Вот пример одной из таких таблиц (оборудование компании Schneider airsystems).

Таблица выбора оборудования

С помощью такой таблицы можно соотнести желаемое качество воздуха одному из указанных в таблице и выбрать рекомендованный набор оборудования.

Впрочем, не будем забегать наперед, ведь это уже тема следующих публикаций.

Загрузить больше
Load More In Покраска

Один комментарий


  1. Максим

    02.03.2017 в 17:54

    Производительность компрессоров для окрасочных работ измеряется в литрах/минуту, данные в статье измеряются в куб.метрах/час. Не могли бы Вы приблизить факты в статье к более утилитарным задачам: не совсем понятно как использовать в работе приведённые данные. При этом компрессор в гараже не работает без перерыва 8 часов, а средний расход воздуха для покраски одного автомобиля меньше 1 куб.метра, можно было бы привести какую-нибудь более понятную для сравнения величину-показатель расхода воздуха. Например, в Вашей предыдущей статье был примерный расчёт потребления воздуха 1 шлифмашинкой и 1 краскопультом при одновременной работе в 428 литров/минуту. Если перевести, получается 25,68 куб.метров в час. За 8 часов непрерывной работы расход воздуха, предназначенного для предварительной очистки составит 205,44 куб.метра. Если Вы сможете перевести данные в отношении, например, нового масляного поршневого компрессора(по данным из этой статьи), то сумма, например, масла в общем объёме воздуха за 8-часовой рабочий день составит 6163,2 мг, примерно 6 гр. Указанные у Вас 180г/день соответствуют 30-ти кратному превышению первоначальных данных, т.е. в гараже должно работать 60 человек? Поправьте, что я не так понял. Вместе с тем, заодно, хотел бы выразить Вам благодарность за Ваши статьи, такой полной и подробной информации мало где можно ещё найти, ждём продолжения публикаций.

    Ответить

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Нажимая на кнопку "Отправить", я принимаю пользовательское соглашение и подтверждаю, что ознакомлен и согласен с политикой конфиденциальности данного сайта.

Для вас есть подарок!