Степени очистки металла Sa 1 — Sa 3: расшифровка и фото

Что такое степени очистки поверхности металла

Степень очистки поверхности — это стандартизированная характеристика, определяющая, насколько тщательно удалены окалина, ржавчина, старые покрытия и другие загрязнения с поверхности стали перед нанесением защитных покрытий. От качества подготовки поверхности напрямую зависит адгезия грунтовки и долговечность всей системы антикоррозионной защиты.

В мировой практике основным документом, регламентирующим визуальную оценку степени очистки, является стандарт ISO 8501-1:2007 «Подготовка стальных поверхностей перед нанесением красок и относящихся к ним продуктов. Визуальная оценка чистоты поверхности». В России параллельно действует ГОСТ 9.402-2004 «Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию», а также СП 28.13330 (защита строительных конструкций от коррозии) и ГОСТ 23118 (металлические конструкции).

Понимание степеней очистки критично для инженеров-проектировщиков, специалистов по антикоррозионной защите и производственников. Неправильно выбранная или недостаточно выдержанная степень очистки — одна из главных причин преждевременного разрушения лакокрасочных покрытий на металлоконструкциях. По данным NACE International (ныне AMPP), до 80% случаев отказов покрытий связаны именно с недостаточной подготовкой поверхности.

Классификация по ISO 8501-1: степени Sa и St

Стандарт ISO 8501-1 вводит два семейства степеней очистки. Префикс Sa (от англ. Sand blasting) обозначает абразивоструйную очистку — дробеструйную, пескоструйную, дробемётную. Префикс St (от англ. Scraping and brushing by hand or by tool) обозначает ручную и механическую очистку с помощью щёток, скребков, шлифовальных машинок. Кроме того, существует степень Fl — пламенная очистка, но она применяется крайне редко и здесь не рассматривается.

Выбор между Sa и St зависит от требований проекта, доступного оборудования и условий эксплуатации конструкции. Для ответственных сооружений (мосты, резервуары, промышленные металлоконструкции) практически всегда назначается абразивоструйная очистка Sa 2½ или Sa 3.

Исходные степени ржавчины A, B, C, D

Перед тем как назначить требуемую степень очистки, необходимо оценить исходное состояние стальной поверхности. ISO 8501-1 выделяет четыре степени ржавчины:

• Степень A — поверхность стали в значительной степени покрыта прочно сцепленной прокатной окалиной, практически без ржавчины. Характерна для только что прокатанного металла.
• Степень B — поверхность стали с начавшимся ржавлением и с отслаивающейся прокатной окалиной. Типичное состояние горячекатаного проката после непродолжительного хранения на открытом воздухе.
• Степень C — поверхность стали, с которой прокатная окалина полностью отслоилась или может быть удалена механически, с незначительной точечной коррозией. Металл после нескольких месяцев атмосферного воздействия.
• Степень D — поверхность стали, с которой прокатная окалина полностью отслоилась, имеется значительная точечная коррозия. Металл после длительного воздействия агрессивной среды без защиты.

Степень ржавчины определяет объём работ по подготовке поверхности и влияет на выбор абразива, режимов струйной обработки и производительность оборудования. Очевидно, что очистка поверхности со степенью D до Sa 2½ потребует существенно больше времени и расхода абразива, чем очистка поверхности со степенью A.

Степени абразивной очистки Sa 1 — Sa 3

Абразивоструйная очистка — наиболее эффективный метод подготовки поверхности стали. Стандарт ISO 8501-1 определяет четыре степени:

Sa 1 — лёгкая струйная очистка. При осмотре без увеличения поверхность должна быть свободна от видимых масел, жиров, непрочно сцепленной прокатной окалины, ржавчины, краски и других загрязнений. На практике Sa 1 назначается крайне редко, поскольку даже самые нетребовательные грунтовки для металлоконструкций требуют более тщательной подготовки. Эта степень допускает значительные остатки прочно сцепленной окалины и ржавчины.

Sa 2 — тщательная струйная очистка. При осмотре без увеличения поверхность должна быть свободна от видимых масел, жиров, прокатной окалины, ржавчины, краски и других загрязнений. Допускаются лишь незначительные остатки прочно сцепленных загрязнений в виде пятен и полос. Sa 2 применяется для конструкций с умеренными требованиями к коррозионной стойкости или при использовании толстослойных покрытий с высокой проникающей способностью.

Sa 2½ — очень тщательная струйная очистка. При осмотре без увеличения поверхность должна быть свободна от видимых масел, жиров, прокатной окалины, ржавчины, краски и других загрязнений. Все остаточные следы загрязнений допускаются только в виде лёгкого окрашивания в форме пятен или полос. Это основная рабочая степень для подготовки металлоконструкций под ответственные системы покрытий. Абсолютное большинство производителей ЛКМ назначают Sa 2½ как минимально допустимую степень очистки.

Sa 3 — струйная очистка до визуально чистой стали. При осмотре без увеличения поверхность должна быть свободна от видимых масел, жиров, прокатной окалины, ржавчины, краски и других загрязнений. Поверхность должна иметь однородный металлический блеск. Sa 3 — максимальная степень очистки, назначается для особо ответственных конструкций: внутренние поверхности резервуаров с питьевой водой, конструкции в зоне переменного смачивания, объекты химической промышленности. Достижение Sa 3 требует значительно больше времени и расхода абразива по сравнению с Sa 2½.

Степени ручной и механической очистки St 2 — St 3

Когда абразивоструйная обработка невозможна (стеснённые условия, близость оборудования, запрет на пылеобразование), применяют ручную или механическую очистку:

St 2 — тщательная ручная и механическая очистка. Поверхность обрабатывается проволочными щётками, скребками, шлифовальными дисками, шлифовальными машинками. Удаляются непрочно сцепленная прокатная окалина, ржавчина, краска и другие загрязнения. После обработки поверхность очищается сухим сжатым воздухом или промышленным пылесосом. Визуально допускаются прочно сцепленные остатки окалины, ржавчины и старых покрытий.

St 3 — очень тщательная ручная и механическая очистка. Аналогична St 2, но проводится значительно интенсивнее — до получения металлического блеска от подложки. Требуется обработка каждого участка с усилием и в нескольких направлениях. St 3 обеспечивает лучшую адгезию, чем St 2, но всё равно уступает абразивоструйной очистке Sa 2 и выше.

Важно понимать: ручная и механическая очистка принципиально не способна обеспечить качество, сопоставимое с Sa 2½. Она не создаёт необходимый профиль шероховатости (якорный профиль) и не удаляет прочно сцепленную окалину. Поэтому St 2 и St 3 допускаются только для конструкций категорий коррозивности C1–C3 по ISO 12944 и при использовании специальных грунтовок, пригодных для нанесения по St 2/St 3.

Сводная таблица степеней очистки

При выборе степени очистки необходимо учитывать категорию коррозивности среды по ISO 12944-2, тип системы покрытий, требования СП 28.13330 и рекомендации производителя ЛКМ. Для большинства промышленных объектов в России стандартным выбором является Sa 2½.

Соответствие ISO 8501-1 и ГОСТ 9.402

Российский стандарт ГОСТ 9.402-2004 использует собственную систему обозначений степеней обезжиривания и очистки от оксидов. Ниже приведена таблица соответствия для наиболее востребованных степеней:

Следует отметить, что прямое однозначное соответствие между ISO 8501-1 и ГОСТ 9.402 отсутствует — стандарты используют разные подходы к классификации. В ГОСТ 9.402 степени очистки от оксидов обозначаются цифрами от 1 (полная очистка) до 4 (без очистки), тогда как ISO 8501-1 использует буквенно-цифровую систему с визуальными эталонами. В проектной документации рекомендуется указывать степень очистки по обоим стандартам, например: «Sa 2½ по ISO 8501-1 (2-я степень очистки от оксидов по ГОСТ 9.402-2004)».

Помимо ГОСТ 9.402, в российской практике используются ссылки на ГОСТ 23118 (стальные строительные конструкции), где также содержатся требования к подготовке поверхности перед нанесением защитных покрытий.

Методы достижения каждой степени

Выбор метода очистки определяется требуемой степенью, объёмом работ, типом конструкции и производственными условиями. Рассмотрим три основных подхода.

Дробеструйная обработка

Дробеструйная обработка — основной метод подготовки поверхности в заводских условиях. В качестве абразива используется стальная или чугунная дробь (колотая или литая), которая разгоняется центробежными турбинами или сжатым воздухом и ударяется о поверхность металла.

Преимущества дробеструйной обработки:

• Высокая производительность — до 15–40 м²/ч в зависимости от оборудования и степени ржавчины.
• Многократное использование абразива (дробь рекуперируется и возвращается в цикл).
• Формирование равномерного якорного профиля 40–100 мкм, оптимального для адгезии большинства систем покрытий.
• Минимальное пылеобразование по сравнению с пескоструйной обработкой.

Дробеструйная обработка в стационарных камерах и на автоматизированных линиях гарантированно обеспечивает степени Sa 2½ и Sa 3. Это стандартный метод подготовки металлопроката на заводах по изготовлению металлоконструкций.

Пескоструйная обработка

Пескоструйная (абразивоструйная) обработка незаменима при работе на монтажной площадке, при ремонте существующих конструкций и в тех случаях, когда дробеструйная камера недоступна. В качестве абразива применяются: купершлак, никельшлак, гранатовый песок, электрокорунд, оксид алюминия. Использование кварцевого песка запрещено в большинстве стран из-за опасности силикоза.

Пескоструйная обработка обеспечивает степени Sa 1 — Sa 3 в зависимости от режима работы:

• Sa 2½ — давление 0,6–0,8 МПа, расстояние сопла 200–350 мм, угол атаки 60–80°, скорость перемещения 3–5 м/мин.
• Sa 3 — аналогичные параметры, но с дополнительными проходами и обязательным контролем каждого квадратного метра. Производительность снижается на 30–50%.

Контроль шероховатости (якорного профиля) после абразивоструйной обработки обязателен. Измеряется компаратором ISO или профилометром. Для большинства систем покрытий оптимальный профиль составляет 40–75 мкм (средний) или Rz 50–85 мкм.

Ручная и механическая очистка

Ручная и механическая очистка применяется при локальном ремонте покрытий, в труднодоступных зонах и на объектах, где абразивоструйная обработка невозможна. Используемый инструмент:

• Проволочные щётки (ручные и механизированные).
• Скребки и шпатели.
• Угловые шлифовальные машинки с зачистными кругами (лепестковые, фибровые).
• Игольчатые пистолеты (пневматические).
• Шлифовальные ленты.

Ручными методами достижимы только степени St 2 и St 3. Принципиальное ограничение — невозможность удалить прочно сцепленную прокатную окалину и создать необходимый якорный профиль. Поэтому St 2 и St 3 допускаются только при использовании специальных пенетрирующих грунтовок и для конструкций с невысокими требованиями к долговечности покрытия.

Требования производителей ЛКМ к подготовке поверхности

Каждый производитель лакокрасочных материалов указывает в технической документации (TDS — Technical Data Sheet) минимально допустимую степень очистки поверхности. Несоблюдение этих требований автоматически снимает гарантию производителя на покрытие. Рассмотрим типичные требования ведущих производителей:

Эпоксидные грунтовки (Jotun, Hempel, International, Tikkurila) — практически все требуют Sa 2½ как минимум. Для цинкнаполненных эпоксидных грунтовок, которые являются основой большинства ответственных систем покрытий, нередко требуется Sa 3.

Цинксиликатные грунтовки (неорганический цинк) — Sa 2½ или Sa 3. Эти грунтовки обеспечивают катодную защиту стали и крайне чувствительны к остаткам окалины и ржавчины. Якорный профиль 50–75 мкм.

Алкидные и акриловые грунтовки — минимум Sa 2 или St 3 для неответственных конструкций. Для категорий коррозивности C4–C5 — только Sa 2½.

Толстослойные эпоксидные покрытия (mastic) — допускают Sa 2 благодаря высокой толщине слоя и проникающей способности. Однако для максимальной долговечности рекомендуется Sa 2½.

Также следует учитывать требования к обеспыливанию поверхности после абразивоструйной обработки. Большинство производителей требуют класс обеспыливания не ниже 2 по ISO 8502-3 (размер частиц пыли) и степень запылённости не более 3 по шкале ISO 8502-3.

Производители грунтовок для металлоконструкций также регламентируют допустимое время между очисткой и нанесением грунтовки — как правило, не более 4–6 часов при нормальных условиях (влажность до 85%, отсутствие конденсации). При повышенной влажности вторичная коррозия (flash rust) может появиться уже через 1–2 часа.

Sa 2½ — основная степень для металлоконструкций

Степень очистки Sa 2½ заслуживает отдельного рассмотрения, поскольку именно она является стандартом де-факто для подготовки стальных конструкций в промышленном и гражданском строительстве. Согласно статистике SSPC (Society for Protective Coatings), более 70% всех работ по абразивоструйной очистке выполняются до степени Sa 2½.

При Sa 2½ поверхность визуально выглядит чистой — без окалины, ржавчины и старых покрытий. Допускаются только лёгкие тени (окрашивание) в виде пятен или полос, занимающие не более 5% площади. Эталоном служат фотографии в ISO 8501-1, причём для каждой исходной степени ржавчины (A, B, C, D) существует свой визуальный стандарт Sa 2½.

Почему именно Sa 2½ стала стандартом:

• Оптимальное соотношение качества и стоимости. Переход от Sa 2½ к Sa 3 увеличивает трудоёмкость на 30–50%, а прирост долговечности покрытия — лишь на 10–15%.
• Достаточность для большинства систем покрытий. Все основные производители ЛКМ допускают Sa 2½ для своих ответственных систем.
• Адекватный якорный профиль. При Sa 2½ формируется шероховатость Rz 40–85 мкм, обеспечивающая надёжную адгезию.
• Воспроизводимость. Sa 2½ легче контролировать и воспроизводить на больших площадях, чем Sa 3.

Для объектов с особыми требованиями (внутренние поверхности резервуаров, конструкции в зонах постоянного погружения в воду, объекты с требуемым сроком службы покрытия более 25 лет) назначается Sa 3. Для конструкций, подвергаемых горячему цинкованию, абразивоструйная очистка обычно не требуется — подготовка выполняется химическим травлением и флюсованием.

Контроль степени очистки Sa 2½ выполняется визуально путём сравнения с эталонными фотографиями ISO 8501-1 или компаратором ISO 8503-1. Результаты контроля фиксируются в акте скрытых работ и журнале антикоррозионных работ. Инспектор АКЗ (NACE/FROSIO-сертифицированный) проверяет каждый участок перед началом окрасочных работ.

Часто задаваемые вопросы