Preparación de Superficie / Por Bill Corbett
Foro de Inspectores de Recubrimientos Certificados de KTA Volumen 3, Número 10 – Octubre 2024
William Corbett, COO
Inspector de Recubrimientos Certificado Senior de AMPP y Especialista Certificado en Recubrimientos Protectores
El Foro de Inspectores de Recubrimientos Certificados de KTA está diseñado para proporcionar desarrollo profesional/educación continua sobre estándares, prácticas de inspección, nuevos instrumentos y otros temas para ayudar a mantener actualizados a los inspectores de recubrimientos certificados por AMPP y FROSIO. Representa los puntos de vista del autor y KTA-Tator, Inc. Puede o no representar los puntos de vista de AMPP: La Asociación para Protección y Rendimiento de Materiales, aunque los estándares de SSPC, NACE y AMPP se referencian frecuentemente en el contenido.
Antecedentes
La ablación láser de recubrimientos protectores no es una tecnología nueva. De hecho, la tecnología láser ha sido utilizada para remover recubrimientos y limpiar superficies durante al menos 10 años. Sin embargo, hasta hace poco ha habido un esfuerzo limitado para formalizar estos procesos y requisitos de calidad en un estándar de la industria.
La Ablación Láser Pulsada (PLA) emplea tecnología láser por pulsos, Q-switched, de Clase 4, portátil o estacionaria. No utiliza ningún medio (como limpieza por chorro abrasivo o limpieza con herramientas de poder) para remover recubrimientos, óxidos y contaminantes, sino un haz láser de alta intensidad, pulsado y enfocado. Se le denomina frecuentemente Remoción de Recubrimiento por Ablación Láser, o LACR. No solo remueve materiales de la superficie, sino que también puede usarse para preparar sustratos de acero sin recubrimiento. Una desventaja es que no eliminará productivamente la calamina. Si se necesita remover la calamina de laminación, LACR deberá usarse en conjunto con métodos tradicionales de preparación de superficie. Mientras que el alcance de esta Práctica Estándar es la preparación de metales ferrosos, se planea una Práctica Estándar separada para la preparación de metales no ferrosos por PLA (SP21511-2), así como Prácticas Estándar para sustratos compuestos y todos los metales (SP21511-3 y SP21511-4, respectivamente) utilizando otra tecnología conocida como láseres de onda continua (CW).
Descripción General de AMPP SP21511-1
AMPP SP21511-1 contiene seis secciones y un apéndice compuesto de notas explicativas. El contenido del Apéndice es no obligatorio a menos que sea invocado por una especificación de proyecto.
La Sección 1 contiene el alcance de la Práctica Estándar y la Sección 2 contiene una lista de 24 definiciones de términos utilizados en todo el documento.
La Sección 3 de la Práctica Estándar contiene los Requisitos Técnicos, incluyendo una tabla que enumera cinco niveles de preparación de superficie que se resumen a continuación. Note que la tabla en la Práctica Estándar proporciona más detalles que este resumen. La condición final se basa en el grado de ablación especificado.
| Designación | Descripción Resumida |
|---|---|
| PLA-TA (Ablación Completa) | Remoción de todo aceite visible, grasa, suciedad, óxido, recubrimiento y otro material extraño firmemente adherido. Las manchas restantes de estos materiales no pueden exceder el 5% de cada 9 pulgadas cuadradas y pueden consistir en sombras leves, ligeros rayones o decoloraciones menores causadas por manchas de corrosión (óxido o calamina), y manchas de recubrimiento aplicado previamente o de la oxidación del sustrato impartida por el láser. |
| PLA-PA (Ablación Parcial) | Se remueven porciones de recubrimiento intacto, o una capa de recubrimiento discreta (es decir, imprimante, intermedia y capa superior) para una capa superior de recubrimiento. La exposición del sustrato no puede exceder el 75%. Se requiere la remoción de todo aceite, grasa, suciedad y óxido. El sustrato expuesto puede tener manchas dispersas al azar de óxido, recubrimiento delgado firmemente adherido u otro material firmemente adherida. |
PLA-SSA (Ablación puntual/Barrido) | El recubrimiento retenido no debe tener tizamiento visible, manchas de corrosión, grietas, ampollas, delaminación. El recubrimiento retenido debe tener rugosidad uniforme en áreas no mayores a 1/4 de pulgada cuadrada que parezca intacta. Las áreas de recubrimiento con fallas o dañado deben ser removido; el recubrimiento retenido firmemente adherido debe ser difuminado sin evidencia de manchas de corrosión o socavación. |
PLA-SA (Barrido por Ablación) | Remoción de todo aceite visible, grasa, suciedad, polvo, tiza o manchas de corrosión residuales; rugosificación uniforme del recubrimiento existente para recibir una nueva capa superior o aplicación de adhesivo. |
| PLA-AC (Limpieza por Ablación) | Remoción de todo aceite visible, grasa, suciedad, polvo, sales y otro material extraño. |
Obtención de Aclaración de Niveles de Limpieza
Reconociendo que AMPP SP21511-1 es un estándar nuevo y que aún no existen guías visuales para PLA, es importante obtener aclaración sobre los requisitos específicos y las expectativas del especificador antes de comenzar el trabajo. Afortunadamente, el estándar requiere la preparación de un Estándar de Referencia de Trabajo (JRS) que puede ayudar a aclarar algunas ambigüedades potenciales, pero la definición escrita prevalece sobre el JRS.
- Si la especificación simplemente requiere que la superficie se prepare según SP21511-1-2024, está incompleta. El grado específico de limpieza requerido también debe ser especificado (por ejemplo, PLA-TA, PLA-PA, etc.).
- Si PLA-TA (Ablación Completa) es invocado por la especificación, toda la materia extraña firmemente adherida debe ser removida, lo que puede inferir que la materia extraña débilmente adherida puede permanecer. La intención es que toda la materia extraña (débil y firmemente adherida) sea removida, pero es importante asegurarse de que todas las partes entiendan la intención. Además, la definición de PLA-TA no aborda la eliminación de cascarilla de laminación más que permitiendo que permanezcan manchas de cascarilla de laminación. Esto implica que la cascarilla de laminación ha sido removida, sin embargo, como se menciona más adelante en el estándar, los láseres no eliminarán la cascarilla de laminación apretada. Mientras que el Apéndice establece que PLA puede eliminar cascarilla de laminación suelta, la Sección 4 establece que la cascarilla de laminación mal adherida debe ser removida antes de PLA utilizando otros métodos. Cuando se debe eliminar la cascarilla de laminación intacta, PLA necesitará ser complementado con medios mecánicos de limpieza como limpieza por chorro abrasivo o limpieza con herramientas de poder. PLA por sí solo no la eliminará productivamente.
- Si PLA-PA (Ablación Parcial) es invocado por la especificación, es importante obtener aclaración sobre lo que se entiende por «sustrato expuesto». Por ejemplo, la definición establece que hasta el 75% del sustrato puede estar expuesto, lo que sugiere que un contratista puede realizar PLA-PA y no exponer ningún sustrato, pero ese probablemente no es el intento. La definición también establece que el sustrato expuesto puede tener manchas dispersas al azar de óxido, recubrimiento delgado firmemente adherido u otra materia firmemente adherida. Si hay presente material distinto a las manchas, ¿deberían quedar exentas de la restricción máxima del 75%?
- Los extractos a-e, a continuación, muestran variaciones en los tipos de material visible que deben ser removidos de la superficie para cada grado de limpieza. Las diferencias entre cada uno podrían potencialmente llevar a confusión que debería ser aclarada. Por ejemplo, la remoción de sales visibles solo se menciona en PLA-AC. ¿Significa esto que las sales visibles pueden permanecer para los otros métodos? De manera similar, la remoción de tiza es requerida en PLA-SSA y PLA-SA. Dado que la tiza no se aborda específicamente en PLA-PA o PLA-AC, ¿puede permanecer? Debido a estas y otras diferencias, se debe obtener aclaración sobre las expectativas de remoción de material visible con anticipación.
- PLA-TA «…libre de todo aceite visible, grasa, suciedad, óxido, recubrimiento y otra materia extraña.»
- PLA-PA «…libre de todo aceite visible, grasa, suciedad y óxido.»
- PLA-SSA «…recubrimiento retenido sin tiza o manchas de corrosión residuales.»
- PLA-SA «…libre de todo aceite visible, grasa, suciedad, polvo, tiza o manchas de corrosión residuales.»
- PLA-AC «…libre de todo aceite visible, grasa, suciedad, polvo, sales y otra materia extraña.»
Un comentario final sobre las sales. Las sales a menudo son no visibles, por lo que si las sales son de preocupación, verifique que la especificación del proyecto incluya requisitos de remediación, pruebas de sales solubles superficiales y umbrales de aceptación correspondientes.
Sección 4 de la Práctica Estándar enumera los requisitos antes de realizar la ablación láser, incluyendo:
- Permiso Ambiental.
- Inspección DFT del revestimiento existente donde se mantendrá una cierta cantidad. Los datos se utilizan para ayudar a determinar el grosor que se eliminará con el láser.
- Seguridad Láser (capacitación del operador y supervisor, protección contra incendios, seguridad de los trabajadores y personal adyacente, uso de extractores de humos como control de ingeniería, etc.).
- Pre-limpieza, incluyendo la eliminación de depósitos pesados de contaminantes de superficie, óxido, escamas de óxido y escamas de laminación. El Apéndice A6 establece que las escamas de óxido deben eliminarse antes de la ablación láser utilizando métodos mecánicos. El Apéndice A7 establece que las escamas de laminación mal adheridas pueden eliminarse mediante ablación láser, pero las escamas de laminación firmemente adheridas deben eliminarse mediante limpieza mecánica.
- Preparación de un Estándar de Referencia de Trabajo (JRS) que ilustra el nivel requerido de limpieza y rugosidad (conservado durante la duración del proyecto). No puedo enfatizar lo suficiente la importancia del JRS. El JRS demostrará visualmente las expectativas del grado de limpieza especificado.
Sección 5 de la Práctica Estándar enumera los diversos requisitos operativos, incluyendo:
- Eliminación de todos los revestimientos o un porcentaje del sustrato expuesto con revestimientos restantes firmemente adheridos.
- Eliminación parcial o total de la capa superior antes de la aplicación de una nueva capa superior.
- Rugosidad de revestimientos existentes para una posterior recubrición.
- Reparación de revestimientos, incluyendo inspección de los revestimientos restantes con un cuchillo de pasta opaca y posterior afeitado en el revestimiento adyacente sano.
Sección 6 aborda las inspecciones posteriores a la ablación láser que deben realizarse antes de la aplicación del revestimiento, que incluyen:
- Inspección de cualquier revestimiento retenido para evidencia de defectos como grietas, ampollas, decoloración, deslaminación y características de superficie como rugosidad uniforme.
- Limpieza de superficie (donde se elimina el revestimiento) y rugosidad y adhesión adecuadas de cualquier revestimiento restante.
- Eliminación de polvo y residuos de superficie.
- Manejo del flujo de residuos.
- Eliminación de imperfecciones de superficie (aristas afiladas, salpicaduras, escoria de soldadura, laminaciones, etc.) y posterior re- rugosidad.
Aspectos Destacados de AMPP Guide 21611
La Guía AMPP 21611 contiene un texto considerable y ocho tablas diseñadas para ayudar a un especificador a decidir si PLA es una alternativa viable para un proyecto determinado. Tres tablas (Tablas 3, 4 y 5) son particularmente útiles. La Tabla 3 compara PLA con chorro de agua de ultra alta presión, limpieza por chorro abrasivo, limpieza con herramientas de poder y decapado químico en 17 atributos diferentes que abarcan temas que van desde la productividad hasta la calidad de superficie, seguridad, generación de residuos y otros. La Tabla 4 enumera varios sustratos y si son compatibles con PLA, y la Tabla 5 lista 24 materiales y si son adecuados para su remoción por PLA.
Resumen
La preparación de superficie de acero puede realizarse utilizando métodos tradicionales como limpieza manual y con herramientas de poder, limpieza por chorro abrasivo en húmedo y seco, chorro de agua y decapado químico, o utilizando métodos no tradicionales que incorporan abrasivos como hielo seco, hielo, bicarbonato de sodio, medio plástico (esponja) y otros. La Ablación Láser Pulsada o PLA es otra opción para métodos no tradicionales. Incorpora un láser de alta energía para eliminar recubrimientos y contaminantes superficiales o preparar acero nuevo para recubrimiento. La recientemente publicada Guía AMPP 21611 ayuda a los especificadores a decidir si PLA es un método apropiado para especificar, y la Práctica Estándar SP21511-1 ayuda a determinar si las superficies preparadas cumplen con los requisitos.