Stralen van metaal: wanneer het werkt en wanneer niet

Wat is stralen van metaal?

Stralen is het mechanisch reinigen en opruwen van een metaaloppervlak door er met hoge snelheid korrels op te schieten. De korrels, het straalmiddel, worden met perslucht of met een werprad versneld en slaan bij inslag de walshuid, roest, oude coating en andere verontreiniging los. Tegelijk vervormen ze het oppervlak plaatselijk, waardoor een ruwheidsprofiel ontstaat. Het resultaat is een schoon, mat, licht ruw oppervlak dat direct gecoat moet worden.

Stralen is de meest gebruikte voorbehandeling in de staalbouw en de scheepsbouw, en terecht: op een vlak of vrij toegankelijk oppervlak is het snel, grondig en goed te controleren. De reinheid na het stralen wordt beschreven met reinheidsgraden uit de norm ISO 8501-1, waarbij Sa 2½ (zeer grondig stralen) de gangbare eis is onder industriële coatings. Dit artikel hoort bij het thema voorbehandeling.

Welke straalmiddelen zijn er?

Het straalmiddel bepaalt hoe agressief het stralen is en welk profiel achterblijft. In grote lijnen zijn er drie groepen.

De keuze hangt af van het materiaal en van wat erna komt. Staalgrit op koper, aluminium of roestvast staal laat ijzerdeeltjes in het oppervlak achter, die later gaan roesten en galvanische corrosie opwekken. Daarom worden die metalen met mineraal of zacht straalmiddel gestraald, en wordt staal met staalgrit of shot gestraald. Korrelgrootte en straaldruk bepalen vervolgens de diepte van het profiel.

Ruwheidsprofiel en verankering: wat het straalbeeld doet

Het ruwheidsprofiel is het patroon van pieken en dalen dat het straalmiddel in het oppervlak achterlaat, en het is de reden dat een coating zich na stralen mechanisch kan verankeren. De vloeibare coating vloeit in de dalen en zit na uitharding vast onder de overhangende randjes van de pieken. Daarnaast vergroot het profiel het werkelijke contactoppervlak, soms met een factor twee of meer.

Het profiel moet passen bij de coating. Een dikke laag verdraagt een diep profiel; een dunne-filmcoating, zoals een inbrandcoating op een warmtewisselaar, moet de pieken nog volledig kunnen bedekken. Steken de pieken door de laag, dan ontstaan daar de eerste roestpunten. Een te diep profiel onder een dunne coating is dus een fout, geen extra zekerheid. Het profiel wordt gemeten als Rz (gemiddelde piek-dalhoogte) met een profielmeter of een vergelijkingsplaatje. Waarom de hechting uiteindelijk op moleculair niveau wordt beslist en niet alleen door ruwheid, lees je in waarom voorbehandeling de hechting bepaalt.

Wanneer werkt stralen goed?

Stralen werkt goed als het straalmiddel elk deel van het oppervlak onder een redelijke hoek kan raken en daarna volledig verwijderd kan worden. Dat geldt voor:

• Deksels en waterkasten: vlakke en gebogen oppervlakken met open toegang, vaak gietstaal of plaatstaal met walshuid of oude lagen.
• Pijpleidingen en pipespools: de buitenzijde volledig, de binnenzijde met een straallans tot een beperkte lengte en bij voldoende diameter.
• Mantels en frames: constructiedelen die geen warmte hoeven over te dragen en een dikkere coating krijgen.
• Onderdelen voor poedercoat, rilsaneren of natlak: systemen die een grover profiel verdragen en waar schaduwzijden beperkt zijn.

Novocoatings straalt deksels, waterkasten, pijpleidingen en vergelijkbare onderdelen op verzoek, als voorbereiding op bijvoorbeeld poedercoaten, rilsaneren of natlakken. Daarbij worden walshuid, roest en oude verflagen verwijderd en krijgt het materiaal door de impact van het straalmiddel extra verankering.

Wanneer werkt stralen niet: pijpenbundels en lamellenpakketten

Stralen werkt met een zichtlijn: wat de straal niet recht kan raken, wordt niet schoon. In een warmtewisselaar is dat het grootste deel van het oppervlak. Een pijpenbundel bestaat uit tientallen tot honderden buizen die elkaar afschermen; de achterzijde van elke buis, de buizen in het midden van de bundel en de binnenzijde van lange dunne buizen liggen buiten bereik. Een straal onder een scherpe hoek reinigt bovendien slecht en maakt nauwelijks profiel.

Lamellenpakketten hebben een tweede probleem: de lamellen zijn dun, meestal aluminium of koper van enkele tienden van een millimeter, en staan dicht op elkaar. Straalmiddel buigt ze om, drukt ze dicht of slaat er gaten in. Daarmee gaat juist het warmtewisselend oppervlak verloren dat de coating moest beschermen. En zelfs waar het straalmiddel wel komt, geeft een hoekig profiel op zo'n dunne wand weinig ruimte voor een gesloten dunne laag.

Een derde beperking is de combinatie van metalen. Koperen of koper-nikkelen buizen in een stalen pijpenplaat vragen twee verschillende straalmiddelen en twee instellingen, op een werkstuk waar je ze niet kunt scheiden. Voor dit soort geometrie is een vloeistofproces de betere route: het bereikt elke schaduwzijde en laat niets achter. Hoe dat werkt, staat in het artikel over chemisch voorbehandelen.

Achterblijvend straalmiddel en stof

Na het stralen moet alles wat je erop hebt geschoten er ook weer af, en bij een gesloten geometrie lukt dat niet. Korrels blijven liggen in U-bochten, in de onderste buizen van een bundel, in spleten bij de pijpenplaat en tussen lamellen. Straalstof, fijn gebroken straalmiddel en afgeslagen roest, hecht zich elektrostatisch aan het oppervlak en is met afblazen alleen niet weg te krijgen.

Wat er achterblijft, geeft drie soorten schade. Ingesloten korrels onder de coating vormen holtes waar vocht zich verzamelt en de laag van binnenuit loskomt. Ijzerhoudend straalmiddel op non-ferro metaal roest en start galvanische corrosie. En losse korrels in een warmtewisselaar raken in bedrijf los, komen in het koelwater en beschadigen pompen, kleppen of de koeler zelf. Wat dit bij inspectie oplevert, lees je in contaminatie en schaduwzijden.

Wat betekent dit voor jouw onderdeel?

De keuze tussen stralen en chemisch voorbehandelen volgt uit de geometrie en uit de coating die erop komt. Een deksel, waterkast of pijpleiding met vrije oppervlakken en een dikker coatingsysteem: stralen, met een straalmiddel dat bij het metaal past. Een pijpenbundel, box cooler of lamellenkoeler met schaduwzijden en een dunne inbrandcoating: chemisch voorbehandelen. Novocoatings werkt op die manier: alle warmtewisselaars gaan door de chemische voorbehandeling in de eigen wasstraat, losse onderdelen worden op verzoek gestraald. Twijfel je welk traject bij jouw installatie past, mail dan tekeningen of foto's naar info@novocoatings.com of neem contact op.