Um dos principais desafios que os engenheiros de manutenção enfrentam em muitos setores é a quantidade limitada de tempo em que os reparos urgentes devem ser realizados. No mundo real, quando um reparo rápido é necessário, a preparação ideal da superfície nem sempre é uma opção.
Muitas soluções de reparo disponíveis não são compatíveis com a preparação mínima da superfície e, portanto, muitas vezes podem levar à falha. Produzir materiais epóxi de cura mais rápida e aqueles que curam em temperaturas mais baixas há muito tempo são objetivos dos fornecedores de revestimentos e compostos protetores. Taxas de produção aprimoradas, tempo reduzido para concluir o trabalho e a capacidade de aplicar materiais em temperaturas mais baixas e prolongar a vida útil do equipamento são atraentes para o aplicador, usuário final e proprietário.
Um aspecto crítico de qualquer material de reparo é sua capacidade de aderir ao substrato. Os padrões para revestimentos e compostos de reparo exigem um perfil de superfície jateado de pelo menos 75 mícrons e SA 2.5/NACE Nº 2/SSPC-SP 10 limpando a superfície metálica quase branca. É essencial que o substrato esteja limpo, seco e livre de contaminantes de óleo e sal. Infelizmente, atender a todos esses requisitos no campo pode ser difícil, se não impossível. (Para saber mais sobre este tópico, consulte Novo reparo no local de tanques de óleo com vazamento resolve o dilema de manutenção.)
Limitações de Materiais Comuns
Problemas comuns com materiais disponíveis resultam em intervalos de tempo de inatividade mais longos, custos mais altos e maior incidência de falhas. Os adesivos comerciais geralmente não funcionam bem quando aderem a substratos contaminados com óleo em ambientes úmidos ou aquáticos, especialmente em baixas temperaturas.
Os adesivos comuns tolerantes à superfície são lentos para curar e têm resistência de ligação relativamente baixa em comparação com os adesivos formulados para aplicações a seco. Os adesivos acrílicos tradicionais têm tempos de presa mais longos que retardam os processos de montagem e reduzem a resistência ao impacto, levando a ligações quebradiças. Esses materiais também têm uma vida útil limitada e altos níveis de odor que podem causar problemas de saúde e segurança. E a maioria das soluções de reparo de polímeros não são compatíveis com a preparação mínima da superfície e muitas vezes podem levar à falha.
Esses sistemas ficam aquém do uso em condições adversas por vários motivos. Em sistemas adesivos de dois componentes, os componentes quimicamente reativos necessários para a cura geralmente reagem mal na presença de água e óleo e, portanto, criam ligações de baixa qualidade. Os adesivos fotopolimerizáveis geralmente requerem fontes externas de calor, tornando-os menos desejáveis logisticamente. Poucos adesivos curados por calor resultam em adesão rápida e de alta resistência e menos ainda funcionam em ambientes de alta umidade. A umidade reduz a adesão e as baixas temperaturas da água reduzem a cura exotérmica de adesivos subaquáticos. Como resultado, os adesivos subaquáticos curam mal ou requerem tempos de cura longos para obter propriedades adesivas suficientes.
mais recente desenvolvimento tecnológico
A nova tecnologia de polímeros levou ao desenvolvimento de um material de grau de pasta à base de epóxi chamado Belzona 1212, que aborda os desafios de reparo de emergência no local. Pode ser aplicado em superfícies oleosas, molhadas e até subaquáticas, facilitando alguns dos requisitos típicos de preparação de superfícies.
Com alto nível de tolerância à contaminação da superfície e excelente adesão a substratos preparados à mão, o material permite que o epóxi penetre no perfil e crie uma forte ligação mecânica sem jateamento. O requisito mínimo de preparação de superfície é SSPC-SP 11 Limpeza de ferramenta elétrica para metal nu.
O sistema de cura a frio alcança excelente adesão onde o jateamento não é possível, incluindo áreas problemáticas como vazamentos de água, óleo e combustível em tanques de armazenamento, tubulações, transformadores e reservatórios. Depois de misturar os dois componentes, o Belzona 1212 cura rapidamente mesmo em temperaturas tão baixas quanto 41°F (5°C).
A capacidade de aplicar o material em ambientes submarinos e de alta umidade o torna adequado para reparos de longo prazo de estruturas offshore, embarcações marítimas, zonas de respingo e estruturas costeiras. Cascos de navios, lemes, hélices e tanques de lastro podem ser reparados sem tirar o equipamento de serviço.
Tolerância de superfície, cura e resistência mecânica
Quando aplicado em superfícies contaminadas de aço macio retificadas preparadas de acordo com SSPC-SP11/ISO 8501-01 St3Belzona 1212 demonstra excelente adesão a superfícies contaminadas com uma ampla variedade de óleos e combustíveis.
A Figura 1 mostra os resultados do teste Dolly Pull-Off Adhesion quando aplicado em superfícies submersas, molhadas e contaminadas com óleo, testado de acordo com ASTM D4541. (Este teste e outros são discutidos em 4 tipos de testes que medem a resistência de um revestimento.) Da esquerda para a direita, as barras laranja no gráfico abaixo mostram as taxas de adesão para óleo de transformador, diesel, óleo de caixa de engrenagens, óleo bruto, óleo hidráulico. fluidos e óleo de motor sintético. As barras azuis mostram o desempenho em condições molhadas e subaquáticas.
Teste de aderência Dolly Pull-Off
Figura 1. Adesão de Belzona 1212 a superfícies contaminadas de aço macio preparadas conforme SSPC-SP11/ISO 8501-01 St3 (limpeza com ferramenta elétrica).
O desempenho do adesivo é mantido no aço retificado mesmo quando a superfície está contaminada. Conforme mostrado na Figura 2, a resistência de união do sistema ao aço retificado (laranja) e ao aço jateado (azul) é semelhante, independentemente dos níveis de imersão, contaminação e preparação da superfície quando testado de acordo com ASTM D1002.
Ligação de cisalhamento de tração (ASTM D1002)
Figura 2. Adesão de Belzona 1212 a superfícies contaminadas de aço-carbono preparadas conforme SSPC-SP11/ISO 8501-01 St3 (limpeza com ferramenta elétrica).
Para minimizar o tempo de inatividade, é importante que o material de reparo cure e desenvolva resistência rapidamente. Este sistema curará rapidamente após a mistura dos dois componentes, mesmo em baixas temperaturas, sem comprometer a durabilidade ou resistência. A Figura 3 mostra o desenvolvimento da força adesiva ao longo do tempo em uma faixa de baixas temperaturas.
cura rápida
Figura 3. Belzona 1212 cura rapidamente mesmo em baixas temperaturas.
Um teste de carga cronometrado foi realizado para demonstrar a velocidade de cura e resistência do sistema:
- Após uma cura de 90 minutos a 68°F (20°C), um suporte quadrado de uma polegada aderido com Belzona 1212 foi capaz de suportar uma carga de tração de mais de 440 libras. (200kg).
- Após uma cura de 4 horas a 68°F (20°C), o mesmo suporte foi capaz de suportar uma carga de mais de 2.204 libras. (1.000kg).
- O material continuou a desenvolver resistência mecânica e, uma vez totalmente curado, o suporte suportou uma carga de mais de 3.968 libras. (1.800kg).
Para lidar com as duras condições de operação, o material de reparo deve ser forte, durável e robusto, onde uma das características mais importantes é a resistência à compressão, ou seja, a capacidade do material de resistir à falha quando tensionado axialmente sob carga de compressão.
Quando testado de acordo com ASTM D695A resistência à compressão do sistema de cura ambiente é normalmente de 12.375 psi (85,3 MPa), destacando seu alto desempenho mecânico.
conclusões
Fornecedores de produtos, aplicadores, engenheiros de manutenção e proprietários de ativos há muito enfrentam o desafio de reduzir o nível de preparação de superfície cara sem degradar o desempenho do material de reparo. Para superar essa aparente disparidade entre níveis de limpeza e desempenho do produto, muitos novos produtos estão sendo desenvolvidos.
A nova tecnologia em materiais poliméricos levou ao desenvolvimento de um produto à base de epóxi de cura rápida, oferecendo novas oportunidades quando a preparação ideal da superfície do substrato metálico não pode ser alcançada devido à falta de tempo ou recursos. (Para obter mais informações, leia Projetando e testando uma nova solução de reparo composto compatível com ISO/ASTM.)
Onde os compostos de reparo convencionais seriam ineficazes e com baixo desempenho, a nova tecnologia adere tenazmente aos substratos de aço, mesmo quando a preparação da superfície é mínima ou se o substrato estiver fortemente contaminado com óleo ou água. O Belzona 1212 oferece um reparo econômico que pode restaurar os anos de serviço do equipamento.