Очистка сухим льдом

Новый эффективный способ очистки поверхностей от загрязнений с помощью высокоскоростной струи гранул сухого льда (криогенный бластинг) получил коммерческое признание и широко используется в Европе и США уже в течение 10 лет благодаря своей универсальности и экономической целесообразности.

Сухой лед – это твердая фаза двуокиси углерода (СО2), вещества нетоксичного, невоспламеняющегося, не имеющего цвета, вкуса и запаха, не проводящего электричество. Сухой лед имеет низкую температуру (минус 78,45 С при давлении 0,101325 МПа) и имеет свойство переходить из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу (процесс сублимации). Сырьем для производства сухого льда служит жидкая низкотемпературная двуокись углерода, производимая промышленностью, как правило, из отходящих или дымовых газов. Жидкая СО2 может длительное время храниться в изотермических резервуарах. Сухой лёд – это общепринятое обозначение двуокиси углерода в твёрдом состоянии.

Процессы подготовки поверхности являются неотъемленной частью производства. Перерывы в производстве, связанные с очисткой технологических линий, всегда являются причиной ограничения производственных возможностей предприятия. Поэтому постоянно разрабатываются новые технологии, минимизирующие время предназначенное для процесса очистки.

Метод очистки двуокисью углерода основывается на обработке очищаемой поверхности гранулами сухого льда, подающимися с помощью сжатого воздуха. Гранулы, ударяясь об обрабатываемую поверхность, очень сильно ее охлаждают, а это приводит к тому, что слой загрязнения становится хрупким и ломким , и, одновременно, снижается его адгезия к поверхности. Это происходит из-за ряда причин: интенсивного теплообмена между слоем загрязнения и обрабатываемой поверхностью, различных сил напряжения в месте стыка материалов. Это приводит к тому, что слой загрязнения отделяется от материала подложки, а затем уделяется струей гранул.

Очистка сухим льдом – очень аккуратный процесс. Оператор постепенно очищает поверхность, благодаря этому возможно использование этого метода на стыке различных материалов без их повреждения, например, загрязнение на месте стыка метал – резина, где очистку металла необходимо проводить таким образом, чтобы не повредить структуру резины.
Кроме этого этот процесс является «сухим», что позволяет использовать его в местах, которые находятся под напряжениям.
Технология очистки сухим льдом находит свое применение там, где другие методы не деют желательных результатов или там, где их использование из-за разных причин просто невозможно. Особенно рекомендуется использовать этот метод в местах, где возможно повреждение или нарушение целостности очищаемой поверхности, например, в случае очистки алюминиевых изделий. Очистка с помощью этого метода не приводит к повреждению подложки и не придает ей шероховатости.

При использовании струйно-абразивных методов чистки существует опасность, что абразивный материал останется в углублениях изделий. Это часто вызывает в производственном процессе непредвиденные проблемы. Используя технологию очистки сухим льдом мы полностью исключаем эту проблему. Сразу же после удара об обрабатываемую поверхность лёд испаряется в атмосферу и, в отличии от традиционных методов очистки, кроме удалённого загрязнения не остается никаких других материалов.

Одним из основных преимуществ этой технологии является возможность ее использования без демонтажа производственных линий, то есть очистку можно вести непосредственно на производстве. Очистка еще теплых изделий или форм ( после механической обработки) приводит к так называемому «термическому шоку», а с точки зрения экономичности сокращает время простоя оборудования.

Большим преимуществом этой технологии является ее мобильность. Оборудование для подачи гранул льда, а также изотермические емкости для хранения этих гранул устанавливаются на тележки с колесами, что позволяет получить доступ ко всем элементам линии. Источником сжатого воздуха может быть как компрессор, так центральная сеть подачи сжатого воздуха. Важно, чтобы сжатый воздух был правильно подготовлен и в нем не было твердых частиц, воды и масла.
Технология криогенной очистки поверхностей идентична широко известному пескоструйному способу, заключающемуся в механическом воздействии ускоренного в струе сжатого воздуха твердого вещества на очищаемую поверхность. Различие заключается в том, что гранулы сухого льда не являются абразивным материалом, то есть не повреждают саму поверхность, не оставляют вторичных отходов и несут не только кинетическую, но и скрытую тепловую энергию.

Гранулы сухого льда имеют значительно более низкую температуру, чем очищаемая поверхность. Резкое снижение температуры поверхностного слоя вызывает эффект «термического шока», при котором охлажденные до хрупкого состояния загрязнения легко отслаиваются от поверхности. Чем больше температурный градиент, тем меньше адгезия между материалом поверхности и загрязнениями ввиду различия их коэффициентов линейного расширения. При этом охлаждение основной массы объекта не происходит, и механические свойства конструкций не ухудшаются, что подтверждено экспериментально.

При соударении с поверхностью объекта к гранулам сухого льда подводится огромное количество тепла. В результате теплообмена твердые частицы СО2 мгновенно нагреваются и переходят в газообразное состояние, стремясь расшириться в объеме в сотни раз. Образовавшийся газ, частично проникая в пространство между загрязнениями и очищаемой поверхностью, образует так называемый «газовый клин», отламывающий под давлением частицы загрязнений от поверхности.
Для полного удаления загрязнений необходимо перманентное механическое воздействие на очищаемую поверхность. Этот процесс обеспечивается за счет кинетической энергии гранул сухого льда, вылетающих из пистолета со скоростью, близкой к скорости звука.

Преимущества

Отсутствие механических повреждений и изменений структуры обрабатываемой поверхности. Сухой лед имеет низкую твердость и не оказывают абразивного воздействия даже на мягкие материалы, продлевая их срок службы;
Отсутствие вторичных отходов в связи с полным испарением чистящего вещества (гранул сухого льда);
«Сухость» процесса. В отличие от паровой и водяной очистки гранулы сухого льда не оставляют влаги на рабочей поверхности;
Высокая скорость и экономичность процесса, быстрая окупаемость вложений. Скорость очистки по сравнению с традиционными способами увеличивается в 2-4 раза. Обеспечивается снижение эксплуатационных затрат на 70-80% благодаря высокой эффективности процесса и отсутствия необходимости демонтажа и разборки очищаемого оборудования и уборки чистящего вещества;
Безопасность процесса для человека и окружающей среды. В технологии криогенного бластинга не применяются химические растворители, синтетические моющие средства, взрывоопасные и пожароопасные вещества. В процессе работы отсутствуют вредные испарения и токсичные сливы.