III OGÓLNOPOLSKA KONFERENCJA NA TEMAT
„CZYSTSZE TECHNOLOGIE – POWŁOKI OCHRONNE”

SławomirZwiefka
Agencja Anticorr Sp. z o.o.

PROEKOLOGICZNE METODY CZYSZCZENIA URZĄDZENIAMI WODNYMI
O BARDZO WYSOKIM CIŚNIENIU STRUMIENIA

1. WSTĘP

Czyszczenie powierzchni jest procesem uciążliwym. Wymaga dużego nakładu sił i środków. Kłopoty sprawiają trudne do utylizacji odpady. Dobór odpowiedniej metody czyszczenia ma fundamentalne znaczenie, nie tylko w aspekcie uzyskanego efektu ochronnego, ale również poniesionych kosztów zarówno finansowych jak i ekologicznych.
Przy budowie nowych obiektów, gdy dokonuje się pierwotnego zabezpieczenia, czyszczenie powierzchni nie stanowi problemu. Zwykle wykonuje się je u producenta, w specjalnie do tego celu przygotowanych pomieszczeniach, stosując metodę strumieniowo- ścierną z wykorzystaniem śrutu.
W przypadku obiektów starych, poddawanych renowacji, problem czyszczenia jest znacznie poważniejszy. Dążenie do uzyskania wysokiego standardu przygotowania powierzchni, doprowadziło do powszechnego stosowania metody strumieniowo-ściernej z wykorzystaniem piasku lub szlaki w otwartym obiegu ścierniwa. Metoda ta powszechnie jest nazywana piaskowaniem.
W Polsce piaskowanie znane jest od dawna, lecz masowo rozpowszechniło się w ostatnich latach. W tym samym czasie w krajach Europy Zachodniej i USA następował odwrót od tej metody. W wielu krajach używanie piasku kwarcowego jako ścierniwa zostało zakazane. Został zastąpiony innymi ścierniwami, głównie garnetem i szlaką. Dodatkowym utrudnieniem jest coraz powszechniej wprowadzany zakaz czyszczenia strumieniowo-ściernego otwartym systemem, tzn. bez osłon uniemożliwiających wydostawanie się kurzu i pyłu na zewnątrz.
Powyższe ograniczenia przyczyniły się do gwałtownego rozwoju innych metod czyszczenia, głównie wodą pod wysokim ciśnieniem.

2. KLASYFIKACJA ROBÓT I URZĄDZEŃ ZE WZGLĘDU NA CIŚNIENIE ZASTOSOWANEGO STRUMIENIA WODY

2.1. Klasyfikacja

Obecnie jednym z najczęściej przywoływanych aktów normatywnych klasyfikujących rodzaje prac wodą pod wysokim ciśnieniem, jak i czystość uzyskiwanej powierzchni jest amerykańska norma SSPC-SP12/NACE INTERNATIONAL No.5.
Dokonuje ona m.in. podziału nazewnictwa prowadzonych prac ze względu na wykorzystywane ciśnienia. Przedstawia się on w sposób następujący:

Low-Pressure Water Cleaning (LP WC), mycie strumieniem wody o niskim ciśnieniu – prace przy wykorzystaniu ciśnień mniejszych niż 34 MPa (5.000 psi)
Zastosowania: m.in. mycie różnego rodzaju obiektów, urządzeń i części, czyszczenie fasad, usuwanie luźnych powłok malarskich, płukanie instalacji sanitarnych, piaskowanie na mokro
High-Pressure Water Cleaning (HP WC), mycie strumieniem wody o wysokim ciśnieniu – prace z zastosowaniem strumienia wody o ciśnieniach z zakresu od 34 do 70 MPa (5.000 do 10.000 psi)
Zastosowania: m.in. mycie ciężkich zanieczyszczeń (maszyny budowlane, formy betoniarskie, lekkie frakcje naftowe, szalunki, etc.), czyszczenie powierzchni betonowych, usuwanie powłok malarskich, usuwanie poziomych oznakowań drogowych, usuwanie skorodowanego i zniszczonego betonu, piaskowanie na mokro, mycie z produktów petrochemicznych
High-Pressure Water Jetting (HP WJ), czyszczenie strumieniem wody o wysokim ciśnieniu – czyszczenie strumieniem wody o ciśnieniach od 70 do 170 MPa (10.000 do 25.000 psi)
Zastosowania: uszorstnianie powierzchni betonowych, usuwanie tynków i skorodowanych warstw betonu, odsłanianie stali zbrojeniowej, usuwanie powłok malarskich o dobrej przyczepności i powłok specjalnych, czyszczenie wymienników ciepła, czyszczenie urządzeń lakierniczych
Ultra High-Pressure Water Jetting (UHP WJ), czyszczenie strumieniem wody o bardzo wysokim ciśnieniu – czyszczenie strumieniem wody o ciśnieniach powyżej 17 MPa (ponad 25.000 psi)
Zastosowania: czyszczenie powierzchni metalowych z wszelkiego rodzaju nalotów i osadów (klasy WJ 1, DW 3, Sa 2 1), usuwanie powłok, w tym powłok elastycznych, cięcie materiałów wodą (metali, kamienia, betonu), kontrola szczelności spawów

2.2. Typy urządzeń ze względu na wytwarzane ciśnienia i wydajności

Większość liczących się producentów sprzętu do mycia i czyszczenia wodą pod ciśnieniem dostosowała swoje programy produkcyjne do podziału wynikającego zarówno z zastosowań, jak i przyjętych klasyfikacji normatywnych.
Zasadniczy podział urządzeń przebiega wg kryterium ciśnienia i kształtuje się obecnie mniej więcej następująco: urządzenia 10-20 MPa, 30 – 50 MPa, 70 – 90 MPa, 100 – 120 MPa, 140 – 150 MPa, 180 - 200 MPa oraz 250 – 280 MPa.
Urządzenia o założonym przez producenta ciśnieniu dostępne są w różnych wersjach pod względem wydajności wody, np. amerykański producent, firma NLB Corporation, oferuje m.in. agregaty o następujących parametrach:

25 – 30 MPa(3.600-4.400 psi) – wydajności od 23 do 405 l/min.
39 - 41 MPa (5.600-6.000 psi) – wydajności od 15 do 246 l/min.
48 - 55 MPa (7.000-8.000 psi) – wydajności od 12 do 530 l/min.
69 MPa (10.000 psi) – wydajności od 9 do 374 l/min.
104 MPa (15.000 psi) – wydajności od 37 do 238 l/min.
138 MPa (20.000 psi) – wydajności od 27 do 200 l/min.
248 MPa (36.000 psi) – wydajności od 13 do 38 l/min.
276 MPa (40.000 psi) – wydajności od 5,7 do 38 l/min.

Inni liczący się producenci oferują całą gamę urządzeń wg podobnego kryterium ciśnień i wydajności.

3. EKOLOGICZNE ASPEKTY CZYSZCZENIA WODĄ

3.1. Czyszczenie wodą a metody tradycyjne

Czyszczenie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem jest zdecydowanie bardziej proekologiczne niż tradycyjne metody czyszczenia: mechaniczne jak np. szczotkowanie, czy strumieniowo-ścierne jak piaskowanie czy śrutowanie. Jest to jedna podstawowych zalet metod wodnych, mająca główny wpływ na rozwój tych metod obecnie i w przyszłości.
W przypadku piaskowania mamy do czynienia z wieloma bardzo negatywnymi zjawiskami. Po pierwsze piasek kwarcowy, a taki jest głównie używany, uznany został za szkodliwy dla ludzkiego zdrowia. Po drugie wytwarzany w procesie piaskowania pył i kurz często prowadzi do uszkodzenia urządzeń w rejonie prowadzenia robót oraz skażenia atmosfery, co jest szczególnie niebezpieczne w przypadku zakładów i stoczni zlokalizowanych w zwartej zabudowie miejskiej. Po trzecie zużyty piasek zawiera w sobie cząstki farby i inne nieobojętne dla środowiska zanieczyszczenia bardzo trudne do wyodrębnienia, tym samym do utylizacji.
Czyszczenie wodą oprócz redukcji zapylenia atmosfery, zmniejsza poziom hałasu w miejscu robót, a przede wszystkim umożliwia powtórne użycie medium czyszczącego jakim jest woda, poprzez zastosowanie obiegu zamkniętego lub pół-zamkniętego oraz różnych systemów filtracji wychwytujących i zatrzymujących powstałe w czasie robót zanieczyszczenia i niepożądane pozostałości procesu technologicznego. Tak zgromadzone zanieczyszczenia można poddać utylizacji na specjalnych składowiskach lub w przystosowanych do tego zakładach.
Inną odpowiedzią producentów na potrzebę wykorzystania tak cennego surowca jakim jest woda są urządzenia typu „low flow”, o bardzo małym przepływie wody. W tego typu urządzeniach strumień wody wykonuje pracę czyszczenia poprzez uderzenie w czyszczoną powierzchnię z bardzo wysoką energią kinetyczną, wynikającą przede wszystkim z prędkości strumienia (związanej z ciśnieniem), a w drugiej kolejności z masą, będącą zależną od ilości wody. Przykładem takiego urządzenia jest ,model NLB 4030 o ciśnieniu 276 MPa i przepływie wody zaledwie 5,7 l/min.
Czyszczenie wodą ma jeszcze jedną ważną zaletę w stosunku do tradycyjnych metod dynamicznych – nie powoduje iskrzenia. Dzięki temu jest idealną metodą do zastosowania we wszystkich środowiskach zagrożonych wybuchem, a w szczególności w przemyśle chemicznym i petrochemicznym.

3.2. Uregulowania prawne a metody czyszczenia wodą

Współcześnie w większości rozwiniętych technologicznie krajów świata, a w szczególności w Ameryce Północnej i Europie Zachodniej, proekologiczne uregulowania prawne, nadzór właściwych organów administracyjnych oraz społecznych, a także opinia publiczna wymuszają na wykonawcach robót odchodzenie od metod powodujących skażenie środowiska, które mają wpływ na całą społeczność lokalną, a nie tylko na podmioty uczestniczące w usłudze czyli zleceniodawcę i wykonawcę robót.
Przykładami takich działań są m.in. stocznia remontowa w Baltimore (USA) i stocznia w Tampico (Meksyk).Ta pierwsza z powodu usytuowania w Porcie Wewnętrznym w centrum Baltimore, przy usuwaniu nalotów morskich z kadłubów barek, musiała znaleźć metodę alternatywną do piaskowania. Zastosowanie urządzenia NLB 20153 o ciśnieniu 138 MPa i wydajności 46 l/min. wraz z lancą rotacyjną, nie tylko rozwiązało problemy z lokalnym inspektoratem ochrony środowiska, ale także zwiększyło efektywność prac czyniąc je konkurencyjnym wobec dotychczas stosowanych metod.
Stocznia w Tampico otrzymała zlecenie oczyszczenia okrętu Marynarki Meksykańskiej z powierzchniowej i głównej warstwy farby, aż do czystego metalu, zgodnie z normą WJ 1 NACE nr 5/SSPC-SP12. Ponieważ ze względów ochrony zdrowia i środowiska stocznia zrezygnowała wcześniej z tradycyjnych metod strumieniowo-ściernych, zastosowano urządzenie NLB 36200 wytwarzające strumień prawie 23 l wody na minutę o ciśnieniu prawie 25 MPa. Dzięki temu oczyszczenie żądanej powierzchni odbyło się nie tylko z dużą efektywnością, wynoszącą ok. 8,4 m²/h, ale także charakteryzowało się brakiem jakichkolwiek śladów rdzy, chlorków czy cząstek ścierniwa. Kontrahent, Marynarka Meksyku, uznała wynik prac za „bardzo satysfakcjonujący”.
Podobne rozwiązania prawne i technologiczne są wprowadzane w krajach europejskich, w szczególności w Europie Zachodniej. Wraz z postępującą integracją Polski z Unią Europejską należy spodziewać się w naszym kraju formalnych ograniczeń w stosowaniu metod ściernych takich jak piaskowanie.

4. PODSUMOWANIE

W związku z panującą coraz powszechniej ogólnoświatową tendencją troski o środowisko naturalne, wszystkie technologie prowadzące do ograniczenia zanieczyszczenia środowiska, zmniejszenia szkodliwego oddziaływania na ludzi, tak wykonujących prace, jak i na społeczności lokalne, oraz zmierzające do jak najefektywniejszego wykorzystania ograniczonych zasobów naturalnych są metodami idącymi „z duchem czasów” i mogą być nazwane technologiami na miarę wyzwań XXI wieku.