專(zhuān)利名稱(chēng)：去除基質(zhì)表面沾染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除金屬或混凝土基質(zhì)的表面沾染物的方法，特別涉及一種用壓力水流向該基質(zhì)的表面噴射一種磨料來(lái)清潔該表面的方法。
金屬基質(zhì)上往往涂有各種涂層。為了延長(zhǎng)涂層的壽命，特別要求在涂覆前有效地清除金屬基質(zhì)表面的沾染物。沾染物包括液態(tài)鹵素、硫的化合物，偶而也包括氮的化合物。而上述的表面沾染物則包括水溶性鹽，如氯化物、硫酸鹽和硝酸鹽。在鋼基質(zhì)上的這種鹽是鐵鹽(二價(jià)或三價(jià)鐵鹽)。
混凝土基質(zhì)上也涂有各種涂層。當(dāng)然，混凝土不同于金屬，它與氯化鈉那樣的水溶性鹽類(lèi)不起化學(xué)反應(yīng)。
人們很早就認(rèn)識(shí)到，基質(zhì)上水溶性鹽的存在是使涂層壽命減少的主要因素。這些沾染物對(duì)涂層性能的不利影響在有關(guān)涂覆的文獻(xiàn)中已討論了近30年?；|(zhì)上的水溶性鹽通過(guò)滲透的起皮過(guò)程引起涂層剝?nèi)?和基質(zhì)的腐蝕)。下面對(duì)這個(gè)過(guò)程作描述。
即使一種鋼基質(zhì)經(jīng)過(guò)介質(zhì)噴丸處理，只要鋼或鐵與含水分的可溶性氯化物接觸，也會(huì)生成鐵的氯化物。這一反應(yīng)本身對(duì)于鋼的表面就是一種強(qiáng)腐蝕劑。當(dāng)暴露在空氣中時(shí)，氯化亞鐵便氧化生成氯化鐵-一種具有與空氣中的水分的天然親合性的吸濕鹽。殘留在基質(zhì)上的氯化亞鐵和氯化鐵從空氣中收集水分，至使鋼基質(zhì)表面上形成一種鐵的氯化物的濃縮溶液。鐵離子、氯離子和水組成一種電解液，它引起電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。
涂在這樣的基質(zhì)上的涂層短時(shí)期后即破壞，這是由于基質(zhì)上的鐵的氯化物的濃縮液在滲透過(guò)程中通過(guò)涂層吸取水分并引起涂層起皮或剝落。由滲透的起皮作用引起涂層破壞的速度取決于涂層的厚度和孔隙度。
混凝土是一種本質(zhì)上多孔的澆注材料?；炷恋目紫犊梢孕纬蓮谋砻嫦虿牧蟽?nèi)延伸至1英寸深處的容納水和空氣的小穴?？紫兜牧恳蛩酀沧⒎椒ê退捎玫淖詈笠坏拦ば虻姆N類(lèi)而異。表面硬鏝可使孔隙減少到最低限度。
由可溶性鹽產(chǎn)生的基質(zhì)污染一直被認(rèn)為是涂層破壞的根源并且已被大量的文獻(xiàn)充分證實(shí)。涂覆學(xué)領(lǐng)域的墨守成規(guī)者至今未找到關(guān)于這個(gè)問(wèn)題的切實(shí)可行而又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的答案。缺少規(guī)定基質(zhì)上可溶性鹽沾染物或濃縮物的允許水平的標(biāo)準(zhǔn)使尋求經(jīng)濟(jì)而有效的答案變得復(fù)雜化了。所要求的清潔度水平主要隨使用環(huán)境和所選擇的涂層的特性而有所變化，與這些變化的因素?zé)o關(guān)的是，“基質(zhì)越干凈，抗涂層脫落性越強(qiáng)”。
直到最近，我們還沒(méi)有關(guān)于清除不可見(jiàn)的表面沾染物的噴砂清潔技術(shù)規(guī)范。傳統(tǒng)的噴砂清理工藝不是為清除離子沾染而設(shè)計(jì)的。干磨料噴砂不能有效地去除腐蝕發(fā)生處(通常稱(chēng)作腐蝕單元)的局部的根源，因?yàn)椴僮髡呖赡芸床灰?jiàn)這種沾染物，不會(huì)把干噴砂器對(duì)準(zhǔn)這種有腐蝕發(fā)生的部位。
開(kāi)發(fā)用于從基質(zhì)上除去不可見(jiàn)沾染物的方法的努力總的來(lái)說(shuō)是不成功的，盡管若干工藝試驗(yàn)獲得了部分的成功，例如(1)干噴砂后用水沖洗(反復(fù)若干次);(2)硬粒濕磨料噴砂;(3)高壓沖洗;和(4)酸洗后用水沖洗。
水泥基質(zhì)的涂層的性能主要受兩個(gè)問(wèn)題的影響。一是養(yǎng)護(hù)后的新的混凝土表面上形成一簿層不易反應(yīng)的物質(zhì)作為一種殘余物。這種殘余物形成一種稀簿的幾乎沒(méi)有膠粘強(qiáng)度的易成粉末的材料，因此對(duì)于后續(xù)的在混凝土表面施敷涂層材料的工作來(lái)說(shuō)是不能接受的。另一個(gè)問(wèn)題是，任何齡期的未經(jīng)清潔處理的混凝土的空隙中都含有水溶性鹽。由于鹽類(lèi)沾染物的吸濕性質(zhì)，這些鹽類(lèi)造成了象鋼的鹽沾染物所造成的同樣的吸濕狀態(tài)，無(wú)論溫度和濕度如何，基質(zhì)表面上總存在一個(gè)微觀的水層。由于滲透的起皮作用引起的不良的附著狀態(tài)，沾染有鹽類(lèi)的表面的涂層在短時(shí)期內(nèi)很快失效。
特別是當(dāng)水平的混凝土表面被酸(如氯化氫或粗鹽酸)腐蝕時(shí)，酸與水泥反應(yīng)生成可溶性鹽，這些鹽留存在混凝土的孔隙中。以前人們?cè)鴩L試用硬刷子和大量的水進(jìn)行擦刷和沖洗來(lái)去除這些可溶性鹽，但是在許多場(chǎng)合這種方法的效果不好。
a.金屬基質(zhì)的清潔本發(fā)明特別針對(duì)一種去除金屬基質(zhì)表面沾染物的方法，它包括以下步驟第一，用高純度壓力水流將一種諸如碳酸氫鈉的磨料噴到基質(zhì)的表面;第二，對(duì)金屬基質(zhì)進(jìn)行磨料噴砂后，用高純度壓力水流沖洗金屬基質(zhì)的表面，這種水沖洗可以清除中和后的可溶性鹽、其它表面沾染物和任何殘留的磨料。依照上述方法進(jìn)行的金屬基質(zhì)表面處理，可以得到?jīng)]有任何可測(cè)到的離子沾染物的高度清潔的表面。
為了驗(yàn)證上述效果，要對(duì)清潔過(guò)的表面進(jìn)行測(cè)試。用一種諸如碳酸氫鈉之類(lèi)的磨料和具有高純度(例如，少于10micromohs/cm，最好少于5micromohs/em)的水，通過(guò)下述因素的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)高水平的清潔作用1)在碳酸氫鈉顆粒的硬度和因高壓(壓力為1500psi-5000psi，最適宜壓力為3000psi左右)水射流的加速作用而獲得的沖擊速度的聯(lián)合作用下實(shí)現(xiàn)的碳酸氫鈉顆粒的研磨沖刷作用;
2)碳酸氫鈉與基質(zhì)上的離子沾染物的形式為中和反應(yīng)的化學(xué)作用;
3)為清除基質(zhì)上的中和后的水溶性鹽、沖擊的顆粒和其它表面沾染物而進(jìn)行的壓力為500psi左右至10000psi的中等壓力水洗。
可以用多種不同的試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)水溶性鹽(如硫酸鐵、硫化鐵、氯化鐵或氯化鈉)的存在。有些試驗(yàn)?zāi)苡行У販y(cè)定氯化鈉(NaCl)，但在每100平方厘米基質(zhì)10毫升水的稀釋條件下，精度僅為約百萬(wàn)分之四十。本發(fā)明所采用的一種優(yōu)選的可溶性鐵鹽試驗(yàn)(例如對(duì)鋼結(jié)構(gòu))能持續(xù)地提供每平方米基質(zhì)表面上的可溶性沾染物低于1.5毫克(1.5mg/m2或0.15μg/cm2)的清潔度水平。對(duì)本發(fā)明的大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，最理想的是提供低于40mg/m2(4μg/cm2)的清潔度水平。在本發(fā)明的方法的某些應(yīng)用場(chǎng)合，在一定的條件下，清潔度水平低于100mg/m2(10μg/cm2)即可滿(mǎn)足需要。
盡管前面為了試驗(yàn)的目的采用百萬(wàn)分率(ppm)，我們還是推薦一種重量/體積(mg/l)之比。1.5ppm表示每公升1.5毫克，基于100平方厘米基質(zhì)表面加10毫升水的稀釋。這表示濃度為每100平方厘米表面上10毫升水中有0.015毫克的可溶性鐵鹽或者每平方米有1.5毫克的可溶性鐵鹽(1.5mg/m2等于0.15μg/cm2)。
低于測(cè)試靈敏度的濃度值可以忽略不計(jì)或視為“零檢出”。每平方米基質(zhì)表面上可溶性化學(xué)鹽類(lèi)或殘留的離子沾染物明顯少于1.5毫克的可忽略或“零檢出”水平是通過(guò)用鐵氰化鉀試紙測(cè)定鐵鹽來(lái)證實(shí)的。這種試紙的制備是將濾紙放入重量濃度為5%的鐵氰化鉀溶液中浸透，該溶液由鐵氰化鉀晶體和適量的蒸餾水配制而成。然后，在環(huán)境條件下使該試紙干燥。先在要測(cè)試的基質(zhì)表面上噴一層細(xì)霧狀的蒸餾水，再將一小片剛制備的試紙壓在該噴過(guò)水的表面上，如果可溶性鐵鹽達(dá)到可測(cè)出的水平，試紙將顯現(xiàn)出蘭點(diǎn)。
用于噴砂操作的水是除去了離子的水，其純凈程度盡可能達(dá)到ph值為6-8，導(dǎo)電率為0.5-10微莫斯/厘米(micromohs/cm)。自然純水的ph值接近于中性。金屬(如鋼或鐵)的表面上的離子沾染物(即鹽類(lèi))往往會(huì)吸收水分，這導(dǎo)致了表面的氧化(在鐵和鋼的情況下，即為生銹)。為了從金屬母體上清除殘留的離子沾染物或金屬的鹽類(lèi)及氧化生成物，在水噴磨料清洗金屬表面時(shí)采用一種超純的水，以避免水中的雜質(zhì)使鋼再度受沾染。
我們提出1989年11月7日頒布的4，878，320號(hào)美國(guó)專(zhuān)利作為一種適用于水噴磨料清洗的設(shè)備的例子，該參考文獻(xiàn)完整地公開(kāi)了這種設(shè)備。4，878，320號(hào)美國(guó)專(zhuān)利展示了一種適于施加碳酸氫鈉顆粒和高壓水流的噴咀。一臺(tái)壓縮機(jī)將加壓的水和空氣供給該噴咀，一個(gè)給料器向該噴咀提供一定量的加壓的碳酸氫鈉顆粒，這些顆粒在噴咀處被水射流推向基質(zhì)表面。這種方法的用途之一是在對(duì)諸如用于石油工業(yè)或煤氣工業(yè)的大型圓柱形容器涂覆涂層之前清潔這些容器的內(nèi)表面。
本發(fā)明的目的之一是提供一種用于清除金屬基質(zhì)表面的沾染物的方法，該方法特別適合于從鐵或鋼的基質(zhì)的表面清除包括二價(jià)或三價(jià)鐵鹽的水溶性鐵鹽。
本發(fā)明的目的之二是提供一種用帶有碳酸氫鈉磨料的高壓水進(jìn)行噴砂的系統(tǒng)來(lái)清除金屬基質(zhì)表面的沾染物的方法。
本發(fā)明的目的之三是提供一種采用磨料和純度為小于約5微莫斯/厘米(5micromohs/cm)的超純凈水的水噴砂方法，使離子沾染物如鐵的氯化物和硫酸鹽被機(jī)械地除去或化學(xué)中和。
b.混凝土的清潔本發(fā)明還特別針對(duì)一種去除混凝土基質(zhì)表面沾染物的方法，該方法包括下列步驟第一步，以一種高度純凈的高壓水流將諸如碳酸氫鈉之類(lèi)的磨料噴到基質(zhì)的表面上;第二步，在對(duì)混凝土基質(zhì)表面進(jìn)行磨料噴砂后，用高壓高純的水沖洗該混凝土基質(zhì)表面。第一步中，磨料的擦刷作用除去混凝土上的任何表面殘余物，并使可溶性鹽從混凝土孔隙中排出，第二步采用高純度水沖洗便可容易地溶解和清除水溶性鹽、其它表面沾染物和任何殘留的磨料。這種按照上述過(guò)程進(jìn)行的混凝土基質(zhì)表面處理的結(jié)果是獲得一種沒(méi)有任何可測(cè)出的離子沾染物的高度潔凈的表面，并且為進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐扛埠驮黾油繉拥膲勖鼫?zhǔn)備了合適的混凝土表面。
本發(fā)明的去除混凝土基質(zhì)表面沾染物的方法的一個(gè)特殊的用途是用在已經(jīng)進(jìn)行過(guò)酸腐蝕處理的混凝土表面上，該酸腐蝕處理是為了在水平的混凝土表面上獲得需要的表面形狀而進(jìn)行的。酸腐蝕處理通常采用氯化氫或粗鹽酸，但在不同的條件下也可以用含硫的、含磷的酸或檸檬酸來(lái)腐蝕。酸腐蝕過(guò)程產(chǎn)生的水溶性鹽是除混凝土中已存在的可溶性鹽之外的鹽。必須將未反應(yīng)的殘留的酸和反應(yīng)后生成的及原先存在于混凝土中的可溶性鹽一起徹底地清除掉。
為了證實(shí)清潔的效果，要對(duì)清潔過(guò)的表面進(jìn)行測(cè)試。用一種諸如碳酸氫鈉之類(lèi)的磨料和具有高純度(例如少于10micromohs/cm，最好少于5micromohs/cm)的水，通過(guò)下列因素的相互作用，可以實(shí)現(xiàn)高水平的清潔作用1)在碳酸氫鈉顆粒的硬度和因高壓(壓力為1500psi-5000psi，最好是3000psi左右)水射流的加速作用而獲得的沖擊速度的聯(lián)合作用下實(shí)現(xiàn)的碳酸氫鈉顆粒的研磨沖刷作用;
2)碳酸氫鈉與混凝土孔隙中的離子沾染物的形式為中和反應(yīng)的化學(xué)作用;
3)為從混凝土基質(zhì)上除去中和后的可溶性鹽、沖擊的顆粒和其它表面沾染物而進(jìn)行的壓力為約500psi-10000psi的中等壓力清洗。
為了檢測(cè)諸如氯化鈉之類(lèi)的可溶性鹽的存在，可以采用各種試驗(yàn)。有些試驗(yàn)?zāi)苡行У販y(cè)定氯化鈉(NaCl)，但在每100平方厘米基質(zhì)加10毫升水的稀釋條件下，精度僅為約40ppm。低于試驗(yàn)靈敏度的濃度可忽略不計(jì)或視為“零檢出”。
用于噴砂操作的水是去除了離子的水，其純度盡可能達(dá)到ph值在6和8之間，導(dǎo)電率在0.5和10微莫斯/厘米(mic-romoho/cm)之間。天然純水的Ph值接近中性。混凝土孔隙中的離子沾染物(即鹽類(lèi))往往會(huì)吸引水分，這就產(chǎn)生了一種吸濕狀態(tài)。為了從混凝土基質(zhì)上除去殘留的離子沾染物，在水噴磨料清洗基質(zhì)表面時(shí)使用超純的水，以避免水中的雜質(zhì)再度沾染混凝土。
我們介紹1989年11月7日頒布的4，878，320號(hào)美國(guó)專(zhuān)利作為一種適用于水噴磨料清潔的設(shè)備的一個(gè)例子，該參考文獻(xiàn)完整地公開(kāi)了這種設(shè)備。4，878，320號(hào)美國(guó)專(zhuān)利展示了一種適于噴出水和碳酸氫鈉顆粒的高壓射流的噴咀。一臺(tái)壓縮機(jī)向該噴咀供給高壓的水和空氣;一個(gè)給料器向該噴咀提供一定量的加壓的碳酸氫鈉顆粒;在噴咀處，水射流將這些顆粒推向基質(zhì)表面。這種方法已經(jīng)被用來(lái)清潔必須被涂上涂料的混凝土結(jié)構(gòu)，例如橋結(jié)構(gòu)，地板和容器。
本發(fā)明的目的之一是提供一種從混凝土基質(zhì)上清除表面沾染物的方法，該方法特別適合于從混凝土基質(zhì)的表面清除諸如氯化鈉之類(lèi)的水溶性鹽。
本發(fā)明的目的之二是提供一種從水平的混凝土基質(zhì)上清涂水溶性鹽的方法，在這種混凝土基質(zhì)上已經(jīng)進(jìn)行過(guò)酸腐蝕并因此而產(chǎn)生了在水平的混凝土基質(zhì)的孔隙中的水溶性鹽。
本發(fā)明的目的之三是提供一種用帶有碳酸氫鈉磨料的高壓水進(jìn)行噴砂的系統(tǒng)來(lái)清除混凝土基質(zhì)表面的沾染物的方法。
本發(fā)明的目的之四是提供一種采用磨料和純度為小于約5微莫斯/厘米(micromohs/em)的超純凈水的水噴砂方法，使離子沾染物被機(jī)械地清除或化學(xué)中和。
下述附圖表示實(shí)施本發(fā)明方法的設(shè)備和該方法的步驟。


圖1是部分示意的正視圖，表示本發(fā)明的在上涂料前從一個(gè)鋼制容器內(nèi)表面上除去表面沾染物的方法。
圖2是圖1中的本發(fā)明的方法所使用的一種濕磨料噴砂系統(tǒng)的示意簡(jiǎn)圖。
圖3是表示實(shí)行本發(fā)明的方法的按順序的步驟的示意簡(jiǎn)圖。
參照?qǐng)D1，一個(gè)工人W在一個(gè)鋼的或混凝土的圓柱形容器10內(nèi)，該容器有一個(gè)要被處理和清潔以除去表面沾染物然后涂以涂層的內(nèi)表面12。盡管選擇該鋼質(zhì)或混凝土的容器的內(nèi)部來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，其他材料(例如鋁)的結(jié)構(gòu)也可以用本發(fā)明的方法進(jìn)行清洗。當(dāng)然，容器或其它結(jié)構(gòu)的外部也可以用本發(fā)明的方法來(lái)清洗。
內(nèi)表面12可以預(yù)先用傳統(tǒng)的干磨料噴砂法例如砂子噴砂法清潔過(guò)，這種預(yù)清理也可以換成用濕磨料噴砂、高壓水噴砂、手工工具等方式進(jìn)行。工人W手持噴管14，該噴管連接到適于用來(lái)從一個(gè)預(yù)定的噴口對(duì)金屬基質(zhì)表面施加高壓水和一種磨料的供應(yīng)管路上。噴管14有一個(gè)推進(jìn)腔，高壓水通過(guò)管路16供給該推進(jìn)腔。磨料，最好是碳酸氫鈉，隨著壓縮空氣流通過(guò)管路18供給噴管14的推進(jìn)腔。
參照?qǐng)D2，該圖示意性地表示了一種被認(rèn)為能成功地實(shí)施本發(fā)明的方法的設(shè)備。供水裝置20向控制站22供應(yīng)具有高純度的水，由供氣裝置16驅(qū)動(dòng)的高壓水泵24通過(guò)管路16在一般為500psi-10000psi的壓力下(最好是1500psi-5000psi)向噴管14供應(yīng)加壓水。在一個(gè)供料器或“罐”28中，有一定量的水溶性磨料，最好是碳酸氫鈉?？諝庠趬毫ο聫墓庋b置30經(jīng)過(guò)干燥器32和一個(gè)調(diào)節(jié)器的閥門(mén)34到達(dá)供料器28。將磨料傳送到噴管14的空氣是由供氣裝置16和調(diào)節(jié)器閥門(mén)38供給供應(yīng)管路18的。計(jì)量閥40用來(lái)測(cè)定從供料器28到管路18的磨料。供料器28中的壓力和輸送管路18中的壓力之間形成約2-5psi的壓力差，以便依靠重力和壓差形成從供料器28到輸送管路18的適當(dāng)?shù)哪チ狭?。干燥?2確保在供給供料器28的空氣中沒(méi)有液相的水。當(dāng)我們說(shuō)為供料器28加壓的是干燥的空氣時(shí)，應(yīng)當(dāng)理解為用其它氣體，例如氮?dú)?，氬氣或氫氣也能滿(mǎn)足要求?？梢栽诳諝夤┙o裝置16的出口處設(shè)置一個(gè)干燥器，用以干燥通向輸送管路18的空氣。但干燥通向空氣管道17的氣體不是必不可少的，而干燥通向管路18的空氣卻是必需的，這是為了防止水溶性磨料阻塞在供料器的出口管路21處。
壓力調(diào)節(jié)器34和38通過(guò)管路42互相連接，管道42中有一個(gè)壓力控制器44，使盛有碳酸氫鈉顆粒的供料器28的內(nèi)部壓力總是大于管道18中的壓力。關(guān)于該設(shè)備的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參閱前面提到的4878320號(hào)美國(guó)專(zhuān)利。
圖3概略地表示本發(fā)明的方法所涉及的步驟。其中，首先將具有高純度的高壓水和碳酸氫鈉噴到有包括二價(jià)或三價(jià)鐵鹽的沾染物的鋼基質(zhì)表面上，磨料對(duì)沾染物的機(jī)械作用可以去除這些沾染物，達(dá)到一定的潔凈水平。這一步也可能涉及包括碳酸氫鈉與任何殘留的離子沾染物(即水溶性鐵鹽)的中和反應(yīng)的化學(xué)作用。換句話(huà)說(shuō)，濕磨料噴砂的第一步可以包括沾染物的機(jī)械磨除或沾染物的化學(xué)中和或者既有機(jī)械磨除又有化學(xué)中和。
下一步，用壓力為200psi-20000psi的高純水對(duì)基質(zhì)進(jìn)行壓力沖洗，除去中和后的可溶性鹽和其它表面沾染物，再下一步，在基質(zhì)表面上做試驗(yàn)以驗(yàn)證沒(méi)有任何鐵鹽的量大于每平方厘米10微克(10μg/cm2或100mg/m2)。為了測(cè)試鐵鹽，要進(jìn)行鐵氰化鉀試驗(yàn)。應(yīng)當(dāng)理解，這種試驗(yàn)?zāi)軠y(cè)出沒(méi)有任何鐵鹽的量大于每平方米1.5毫克(1.5mg/m2或0.15μg/cm2)，盡管在許多應(yīng)用場(chǎng)合，并不要求如此高的清潔度。
下面提供兩個(gè)清潔金屬基質(zhì)的例子作為這種獲得了令人滿(mǎn)意的結(jié)果的方法的具體的但是非限定性的實(shí)例。
a.金屬基質(zhì)的清潔例1該基質(zhì)包括一根直徑為8英尺的鋼管。壓力為3000psi，純度為5微莫斯/厘米(micromohs/em)的水推動(dòng)一種碳酸氫鈉磨料從一個(gè)出料噴咀噴到該管的表面。碳酸氫鈉與水的比例約為1加侖水加2磅碳酸氫鈉。生產(chǎn)率達(dá)每個(gè)噴咀每小時(shí)約處理240平方英尺。在第一步進(jìn)行濕/軟磨料噴砂的同時(shí)，水溶性鐵鹽和碳酸氫鈉之間發(fā)生中和反應(yīng)。下一步，是在壓力為8000psi左右，水純度為5微莫姆/厘米(micromohs/cm)，生產(chǎn)率為每噴咀每小時(shí)處理約750平方英尺的條件下進(jìn)行水洗。然后，對(duì)清潔過(guò)的基質(zhì)用前面提到的鐵氰化鉀試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試，證實(shí)達(dá)到了每平方米上可溶性鐵鹽少于1.5毫克(1.5mg/m2or 0.15μg/cm2)的“零檢出”水平。
例2這是為清潔直徑約135英尺的圓柱形鋼制容器的內(nèi)部而進(jìn)行的試驗(yàn)。純度為5微莫斯/厘米(micromohs/cm)的水?dāng)y帶碳酸氫鈉(以2磅碳酸氫鈉對(duì)1加侖水的比例)在約3000psi的壓力下噴砂。生產(chǎn)率為每噴咀每小時(shí)處理300多平方英尺。在水洗步驟中采用純度為5微莫姆/厘米的水，在500psi的壓力下，每個(gè)噴咀每小時(shí)處理3750平方英尺。水洗后進(jìn)行測(cè)試，證實(shí)達(dá)到了鋼基質(zhì)表面上鐵鹽少于1.5mg/m2(0.15μg/cm2)的零檢出水平。
雖然在這些例子中說(shuō)到用鐵氰化鉀試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證可溶性鐵鹽不超過(guò)一個(gè)預(yù)定的最高水平，但是應(yīng)當(dāng)理解，其他試驗(yàn)也可以用來(lái)成功地驗(yàn)證基質(zhì)上的可溶性鐵鹽不超過(guò)特別是0.15μg/cm2的水平。正如上面已經(jīng)指出的那樣，許多清潔操作只要求清潔度水平低于4.0μg/cm2，有些清潔操作可能只要求清潔度(即沒(méi)有可溶性鐵)的水平低于10μg/cm2。
上述例子中使用的碳酸氫鈉是指定的，符合下列規(guī)格的有規(guī)則的碳酸氫鈉粗顆粒。
規(guī)格顆粒尺寸累積過(guò)篩典型值USS#6020%最大4.4%USS#7040%最大22.3%USS#10050%最大65.7%USS#17090%最大92.3%采用本發(fā)明的方法從其他金屬基質(zhì)(例如鋁，不銹鋼，鈦、黃銅、紫銅，或其他金屬)上清除其他易起化學(xué)反應(yīng)的鹽也是可能的，也許在該方法的濕磨料噴砂步驟中要用其它的化學(xué)磨料粒子。
雖然我們說(shuō)到碳酸氫鈉是最理想的磨料，但是在一定條件下，也可以采用其他適于中和可溶性鐵鹽的磨料，特別是碳酸氫鹽材料如碳酸氫鉀或碳酸氫鋁，并且得到滿(mǎn)意的效果。
b.混凝土基質(zhì)的清潔圖3也概略地表示了本發(fā)明的方法的步驟，其中首先將高壓高純的水和碳酸氫鈉噴到混凝土基質(zhì)表面，磨料對(duì)沾染物的機(jī)械作用可以去除這些沾染物并達(dá)到一定的潔凈水平。這一步也可能涉及包括碳酸氫鈉和任何殘留的離子沾染物的中和反應(yīng)的化學(xué)作用。換句話(huà)說(shuō)，第一步濕磨料噴砂可以包括沾染物的機(jī)械擦除或者沾染物的化學(xué)中和或者包括這兩者。
下一步，用壓力一般為200psi-20，000psi的高純度水對(duì)該基質(zhì)進(jìn)行壓力沖洗以清除中和后的可溶性鹽和其它表面沾染物。再下一步，在基質(zhì)表面上進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證沒(méi)有任何鹽的量大于1當(dāng)量ppm。
上述方法解決了與澆注混凝土有關(guān)的兩個(gè)關(guān)于涂層的問(wèn)題。
第一個(gè)問(wèn)題與新養(yǎng)護(hù)的混凝土表面有“浮漿”這個(gè)事實(shí)有關(guān)。浮漿并不是混凝土基體的一部分，但它是水泥中的一簿層不易反應(yīng)的物質(zhì)，作為表面殘余物而存在。浮漿形成一層稀簿的膠粘強(qiáng)度極低的易成粉末的材料。它是用上述方法從混凝土表面除去的。
第二個(gè)問(wèn)題涉及任何齡期的混凝土的空隙中都含有鹽這個(gè)事實(shí)。這些鹽雖然不易與混凝土本身發(fā)生反應(yīng)，但是卻在表面上造成了吸濕的條件。由于這種鹽沾染物的吸濕性，在任何溫度和濕度條件下，混凝土表面上總是有一個(gè)微觀的水層。由于滲透的起皮作用和不良的附著狀態(tài)，涂在這種表面上的涂層在短時(shí)期內(nèi)就失效了。上述用于混凝土表面的方法通過(guò)物理研磨和化學(xué)作用將混凝土孔隙中的可溶性鹽除去，留下一個(gè)清潔的可以涂涂層的混凝土表面。
雖然詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的一個(gè)推薦的實(shí)施例，但是任何熟悉本技術(shù)的人顯然會(huì)對(duì)該推薦的實(shí)施形態(tài)作修改和變動(dòng)。然而，應(yīng)當(dāng)明白，這種修改和變更仍在下述權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用壓力水源和碳酸氫鹽磨料源從一個(gè)金屬基質(zhì)表面清除鐵鹽的方法，包括下列步驟在預(yù)定的高壓下對(duì)所說(shuō)的金屬基質(zhì)表面施加壓力水和碳酸氫鹽磨料，使該金屬基質(zhì)表面上的水溶性鐵鹽被物理清除或化學(xué)中和，或既被物理清除又被化學(xué)中和；然后，在預(yù)定的壓力下對(duì)所說(shuō)的金屬基質(zhì)表面施加壓力水，以便從所說(shuō)金屬基質(zhì)表面上除去任何中和的鹽；和然后，在從所說(shuō)金屬基質(zhì)表面除去中和的鐵鹽后測(cè)試該金屬基質(zhì)表面，以確定殘留在該金屬基質(zhì)表面上的中和后的離子鹽少于每平方厘米10微克(10μg/cm2)。
2.權(quán)利要求1所述的方法，包括測(cè)試所說(shuō)金屬基質(zhì)表面以確定殘留在該金屬基質(zhì)表面上的中和后的離子鹽少于每平方厘米4微克(4μg/cm2)的步驟。
3.權(quán)利要求1所述的方法，包括測(cè)試所說(shuō)金屬基質(zhì)表面以確定殘留在該金屬基質(zhì)表面上的中和后的離子鹽少于每平方厘米0.15微克(0.15μg/cm2)的步驟。
4.權(quán)利要求1所述的方法，其中測(cè)試所述金屬基質(zhì)表面的步驟包括用上面有鐵氰化鉀的試紙進(jìn)行鐵氰化鉀試驗(yàn)。
5.一種用高壓水源和碳酸氫鹽磨料源從一個(gè)金屬基質(zhì)的表面清除鐵鹽的方法，包括下列步驟在預(yù)定的高壓下對(duì)所說(shuō)的金屬基質(zhì)表面施加壓力水和碳酸氫鹽磨料，使該金屬基質(zhì)表面上的水溶性鹽被物理清除或化學(xué)中和，或既被物理清除又被化學(xué)中和;和在預(yù)定的壓力下進(jìn)一步對(duì)所說(shuō)金屬基質(zhì)表面施加壓力水，將任何殘留的中和后的鹽從該基質(zhì)的表面除去，達(dá)到少于每平方厘米10微克(10μg/cm2)的量。
6.一種用一個(gè)壓力水源和一個(gè)碳酸氫鹽磨料源從一個(gè)混凝土基質(zhì)的表面清除鹽類(lèi)的方法，包括下列步驟;在預(yù)定的高壓下對(duì)所說(shuō)的混凝土基質(zhì)表面施加壓力水和碳酸氫鹽磨料，使該混凝土基質(zhì)表面上的水溶性鹽被物理清除或化學(xué)中和，或既被物理清除又被化學(xué)中和;和然后在預(yù)定壓力下對(duì)所說(shuō)的混凝土基質(zhì)表面施加壓力水，將任何中和后的鹽從該混凝土基質(zhì)表面除去。
7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所說(shuō)的施加壓力水步驟中的所說(shuō)的水的特征在于導(dǎo)電率在0.5和10微莫斯/厘米(mic-romohs/cm)之間。
8.一種從一個(gè)混凝土基質(zhì)表面清除鹽類(lèi)為在該基質(zhì)表面進(jìn)行預(yù)定的涂覆作準(zhǔn)備，和采用一個(gè)可操作地連接到一個(gè)壓力水源和一個(gè)夾帶在空氣流中的碳酸氫鹽磨料源上的流體噴咀使鹽類(lèi)中和的方法，包括下列步驟將一個(gè)供水管路連接到所說(shuō)噴咀上;設(shè)置一個(gè)單獨(dú)的從所說(shuō)磨料源到所說(shuō)噴咀的氣壓碳酸氫鹽磨料供應(yīng)管路，以便從該噴咀將加壓的水和碳酸氫鹽磨料噴到所說(shuō)的混凝土基質(zhì)表面，使該基質(zhì)外表面上的水溶性鹽被中和;和然后，在預(yù)定的壓力下，對(duì)所說(shuō)混凝土基質(zhì)的外表面施加壓力水，將該混凝土基質(zhì)外表面的中和的鹽沖洗掉，從而為在該基質(zhì)外表面進(jìn)行涂覆作準(zhǔn)備。
9.一種權(quán)利要求8所述的方法，其中所說(shuō)的壓力水的導(dǎo)電率在0.5和10微莫斯/厘米(micromchs/cm)之間。
10.一種從一個(gè)經(jīng)過(guò)酸腐蝕處理的混凝土基質(zhì)的表面除去水溶性鹽為對(duì)該表面進(jìn)行預(yù)定的涂覆作準(zhǔn)備，和用一個(gè)可操作地連接到一個(gè)壓力水源和一個(gè)夾帶在空氣流中的碳酸氫鹽磨料源上的流體噴咀使這些鹽中和的方法，所說(shuō)的水溶性鹽包括酸和混凝土基質(zhì)中的水泥反應(yīng)所生成的水溶性鹽，該方法包括下列步驟將一個(gè)供水管路連接到所說(shuō)噴咀上;設(shè)置一個(gè)從所說(shuō)磨料源到所說(shuō)噴咀的單獨(dú)的氣壓碳酸氫鹽磨料供給管路，以便從所說(shuō)噴咀向該混凝土基質(zhì)表面噴出高純壓力水流，使該基質(zhì)外表面的水溶性鹽被中和;和然后在一個(gè)預(yù)定的壓力下對(duì)所述的混凝土基質(zhì)外表面施加高純壓力水，將中和后的鹽和任何殘存的未反應(yīng)的酸從該混凝土基質(zhì)的外表面沖洗掉，從而為在該基質(zhì)外表面進(jìn)行涂覆作好準(zhǔn)備。
11.一種如權(quán)利要求5所述的清除水溶性鹽的方法，進(jìn)一步包括如下步驟對(duì)所說(shuō)混凝土基質(zhì)的表面進(jìn)行測(cè)試，以確認(rèn)不存在任何多于1當(dāng)量ppm的鹽;和提供導(dǎo)電率介于0.5和1微莫斯/厘米(micromohs/cm)之間的所說(shuō)的高純壓力水。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在一個(gè)濕噴砂系統(tǒng)中從一金屬基質(zhì)上除去水溶性鹽的方法，其中，一種碳酸氫鹽磨料在壓力水流中被噴到該金屬基質(zhì)的表面，為在該表面進(jìn)行涂覆作準(zhǔn)備。本發(fā)明還公開(kāi)了一種類(lèi)似的方法，用于在一個(gè)濕噴砂系統(tǒng)中從一個(gè)混凝土基質(zhì)上清除水溶性鹽，其中，一種碳酸氫鹽磨料在高純壓力水流中被噴到該混凝土基質(zhì)的表面上，為在該表面上進(jìn)行涂覆作準(zhǔn)備。
文檔編號(hào)B24C11/00GK1089896SQ93118810
公開(kāi)日1994年7月27日 申請(qǐng)日期1993年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月28日
發(fā)明者J·R·庫(kù)克, L·L·哈特爾 申請(qǐng)人:白金屬有限公司