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测量环境条件

大卫·比米什,德夫尔斯科公司ayx全站客户端
2004年2月

如发表在:材料性能(2004年2月);涂料和衬里部

涂料仪器系列

最佳的环境条件对于表面制备,应用和涂层和衬里固化至关重要,以最大限度地实现成功的性能。本文介绍了应遵守和测量的五种环境条件,并且每个条件都有成功工作的效果。它还涵盖了几种机械和电子测量装置,并讨论了每个仪器的正确使用。

表面处理以及涂层和衬里的应用应该在最佳的环境条件下进行,以帮助防止失败。有多种仪器可以测量应观察和跟踪的五种情况:

  • 气温
  • 表面温度
  • 相对湿度(RH)
  • 露点温度
  • 表面和露点温度之间的差异

通常已知大多数涂层在低温和高Rh处不正确干燥。较少理解的是影响表面水分对材料的寿命和性能。

当温暖潮湿的空气接触到湿气时,湿气就会在表面形成——这个过程叫做冷凝。潮湿会使不受保护的钢生锈。滞留在涂层和基材之间的湿气可能会导致应用系统过早失效。

在喷砂表面上的光凝结可能难以观察。而不是检测这种水分,仪器用于帮助评估风险第一处水分形成。应进行试验以在涂覆过程之前,期间和之后计算露点温度。露点温度应与表面温度进行比较,以确保两者足够远,除了水分形成不太可能。

仔细观察大气条件,并充分了解其对涂层和内衬应用质量和长期健康的影响,对所有承包商和检查员都很重要。

环境条件

空气和地面温度

评估基材上水分形成风险所必需的第一个参数是要制备或涂覆的表面的温度和该表面附近空气的温度。晚上,通常是炼钢辐射热量并冷却在空气温度以下。白天,它吸收温度高,通常比空气温度高。

由于表面温度通常与空气温度不同,特别是在室外工作时,这两种温度都应该测量,以避免当空气或钢的温度变得太热或太冷而不能形成满意的薄膜时出现应用问题。在不正确的温度下使用会导致诸如:起泡、针孔、弹坑、干喷和泥浆开裂等缺陷。涂料制造商应指定应用涂料时的最高和最低表面温度。

ASTM D3276,“绘画检查员(金属基板)的标准指南”,1指出涂层应用的最小表面温度通常为40ºF(5ºC)。它可能低至0ºF(-18ºC),用于“冷固化”一个或两个组件系统或50ºF(10ºC),用于传统的双组分系统。油漆规格可能进一步说明当温度下降时不应进行涂装,在下限的5ºF(3ºC)范围内。

涂层应用的最高表面温度通常是125ºF(50ºC),除非另有明确规定。表面太热可能会导致涂层溶剂蒸发得太快,使涂敷困难,起泡,或形成多孔膜。

相对湿度

固化率直接受到RH的影响,RH是空气中的水分在给定温度下可能达到的总量(饱和)的百分比。充满水分的空气不能像干燥的空气那样容纳大量的溶剂。因此,高RH会延缓溶剂蒸发的速度。因此,涂层或衬里可应用和固化的最大RH通常设置为85%。然而,一些涂料要求治疗水分。因此,检查涂层的规格很重要。

露点温度

露点温度是水分开始在钢表面形成的温度。它是为了达到饱和,一定体积的空气必须冷却到的温度。它是气温和RH的函数。

露点和表面温度之间的差值

最终参数值是表面温度和露点温度之间的分离量。如果它们是相同的,则可能形成水分。即使它们接近,水分形成的风险也可能是不可接受的。ASTM D3276等文件和国际标准ISO 8502-42状态在涂料的临界3阶段期间,表面温度必须在露点温度高于露水点温度,制备,应用和固化。该最小分离也有助于允许表面温度降低,因为蒸发溶剂或施加冷涂料时。

仪表

机械测量解决方案

通过吊索或电池供电的心理计镜,可以确定空气温度,露点温度和RH。这些仪器配有两个温度计。第一个温度计,称为“干灯泡”,测量环境空气温度。第二个温度计包裹在润滑布袜或芯中,在使用前润湿,因此名称“湿灯泡”。这种“湿灯泡温度”表示从袜子中的水蒸发的热量损失。低RH将导致比高湿度更快的蒸发速率和较低的湿泡温。

通过空气旋转吊索炫目(图1)以获得两个温度值。当电动机驱动风扇在温度计上绘制空气时,电动手法计保持静止。

图1-用于测定RH的吊带湿度计。

仔细阅读方向。在每次测试之前,应检查和准备该仪器。定期检查湿湿,并保持良好状态。来自柔滑植物的水蒸发总是留下少量的固体材料。因此,希望尽可能地用作纯水,并且还不时更新柔性。

试验的物理位置和在湿球上旋转或吹气的时间长短直接影响试验结果的准确性。温度计应快速旋转15或20秒;停止并快速阅读——首先是湿灯泡,因为当空气停止流动时,它会开始变化。应该重复测试,直到两个或两个以上湿球读数等于所获得的最低读数。

为了达到最佳的准确性,湿度计应该在阴凉处旋转。观测者应迎着风,前后走几步,以防止身体对观测产生不利影响。请注意,当温度接近或低于冰点时,干湿表不是一个非常可靠的测量湿度的仪器3.

而湿度计则没有直接测量RH和露点温度。这些数值是通过一个公式计算出来的,该公式中加入了干球和网球的温度。图表和湿度计算尺计算器可用于此。图表,例如美国气象局湿度表(图2)使这个决定更容易一些。选择当天当地气压对应的表格:该数值可从最近的机场气象所获得。一般情况下,所用水银柱为30英寸(76厘米),相当于海平面。在海拔较高的地方,用29到23英寸(74到58厘米)。

图2- 美国气象局的心理尺表用来计算RH。

仔细阅读温度计,因为有很多插补错误的机会。从温标和湿度查询表中得到的数值稍有不同,就会产生相当不同的结果。

以下是一个例子:假设两个温度计以1度的增量读取,但您可以插入到½度。鉴于典型的+1度精度,如果干泡温度为75ºF(23.9ºC),湿泡温度为73ºF(22.8ºC),则可能的记录值可能类似于表1中的值。

表1-根据温度计精度计算的相对湿度差异

虽然两个温度计值都在差异中,所得湿度公式计算的不同之处在于8.8个百分点!如果使用查找表而不是公式计算,则差异可能更大。在非常低和非常高的RH下湿润/干灯泡计算中,该错误预算最大。

RH也可直接从湿度计读出,或用水文记录仪连续记录。

像图中所示的那种表面温度温度计图3使用双金属传感元件。它可以通过磁力附着在钢铁表面上,而胶带则可以把它粘在其他表面上。

图3- 表面温度温度计可以连接到钢或粘贴到其他表面。

温度计应该保持足够的时间使温度稳定下来——通常是2到3分钟。在进行最后读数之前,轻敲表盘,并注意直接读数。避免阳光直射、风、热辐射、暖气或通风管道等情况。获取热、冷地区以及平均地区的数据。

数字式、非接触式红外温度计也可用于测量表面温度。仔细阅读仪器的使用说明。离仪器表面越远,测量的面积就越大——这就会引起潜在的误差。

电子测量解决方案

大气条件总是在变化的,因此应该经常进行测量和计算。4小时是一个典型的最短时间段。建议在工作之前、期间和之后对不同的位置进行测量并记录工作条件。一些规范要求在喷砂清理的钢材暴露或涂层或衬里固化时进行连续测量:连续测量可确保金属温度高于露点温度。

一些仪表只计算露点温度,但更实用的仪器有一个附加的表面温度探头(图4)。探头允许仪表计算和显示重要信息三角洲值 - 表面和露点温度之间的差异。

图4-带有表面温度探头的数字露点仪。这台仪器能计算出温度的变化。

连续测量是数字,一体化乐器迅速变得流行的一个原因。它们大大简化了测量和计算关键环境参数的过程。快速响应精密传感器提供具有高可靠性和长期稳定性的准确,可重复的读数。校准证书,显示了对国家标准和技术标准研究所的直接可追溯性。

一些数字仪表在液晶显示器上连续、同时显示所有五个环境参数。不仅会显示这些值,而且这些值可以在按下按钮时与日期和时间一起存储在gage的内存中。更好的是,输入一个时间间隔,仪表可以在无人值守的情况下记录该时间间隔内的所有5个值,例如每15分钟或每小时(图5)。这方面可以帮助保持涂层期间和涂覆后的环境条件的完整记录。

图5-在用户选择的时间间隔数字记录所有五种环境条件。
TA - 空气温度,TS表面温度,TD-DEW点温度 - δ在表面和露点温度之间,RH相对湿度。

与机械方法相比,一体化仪器通常具有更高的精度、更简单和更快的响应。当攀爬梯子或脚手架或到达遥远的地点和小而难以到达的地方时,他们的单手操作很方便。显示器上的输出是快速和连续的。

数字仪器提供的另一个优势是,它们从测量中拿走了大量的猜测工作。很多型号都有报警功能,当表面温度太接近露点温度时自动报警;这一特征标志着水分形成的高风险。大多数显示器有摄氏度和华氏两种单位。有些记录的表面温度值只有在该值稳定后。换句话说,触摸一个冷热的表面,当温度下降或上升到实际表面温度时,仪器就会测量温度读数。在几秒钟内,一旦计确定读数已稳定,计哔哔声和冻结显示。当测量显示器难以或不可能查看的偏远地区时,这是特别方便的。

参考

1. ASTM D3276-00,“涂装检查员(金属基板)的标准指南”(West Conshococken,PA:ASTM 2000)

2. ISO 8502-4:1993,“钢基材的制备在涂料和相关产品之前 - 表面清洁评估的测试 - 第4部分:涂料前凝结概率估计的指导”(日内瓦,瑞士:ISO,1993)

3. ASTM E337-02,“用于测量湿度计的标准试验方法(湿式和干灯泡温度的测量)”(West Conshococken,PA:Astm 2002)

大卫喜气洋洋的(1955年- 2019年),DeFelsko Corporationayx全站客户端(总部位于纽约的手持式涂层测试仪器制造商)前总裁。他拥有土木工程学位,在各种国际行业(包括工业油漆、质量检测和制造)的这些测试仪器的设计、制造和营销方面拥有超过25年的经验。他主持培训研讨会,是各种组织的活跃成员,包括NACE, SSPC, ASTM和ISO。

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