| 2013 год | Архив |
Аннотация: краткий обзор проблемы антикоррозионной защиты в современном мире; цинковое покрытия «Кольчуга» в борьбе с коррозией и его преимущества.
Современную цивилизацию можно назвать стальной. И в консервной банке и в космическом корабле присутствует сплав железа с углеродом называемый сталью. Действительно, железо и его сплавы является высокотехнологичным материалом, востребованным практически в любой отрасли современной промышленности, и стабильный рост показателей производства стали в мире подтверждает это. Например мировое производство стали по итогам 2011г. достигло нового исторического рекорда и составило 1,527 млн. т., что практически в два раза превышает количество стали произведенной в 2000 г, сообщается в докладе Международной организации «Worldsteel».
Такой огромный спрос на сталь не в последнюю очередь обусловлен необходимостью замены и ремонта ранее произведенных деталей и сооружений. Одним из главных врагов стальных конструкций в атмосфере Земли является коррозия. По различным оценкам потери металла от коррозии составляют от 10 до 20% годового производства стали (борьба с коррозией, наверное, началась с того момента, как человек научился выплавлять железо).
К примеру на территории стран СНГ годовые убытки от коррозии составляют 60-80 млрд. долларов. В России, по оценкам специалистов, только прямые убытки от коррозии оцениваются в 4% от ежегодного национального дохода, что составляет свыше 100 млрд. руб. в год.
За год в России производят проката из черных металлов около 47 миллионов тонн. По данным же Института физической химии РАН, коррозия съедает до 10 процентов производимого металла. Вот и получатся, что каждая шестая домна работает «впустую». Наше государство терпит огромные убытки, что, отрицательно влияет на экономические показатели страны.
Поэтому разработка и практическое использование эффективных средств противокоррозионной защиты позволяет не только уменьшить потери металла и средств, но и снизить металлоемкость конструкций и сооружений, увеличить их грузоподъемность, уменьшить расход топливно-энергетических ресурсов при строительстве и эксплуатации, увеличить эксплуатационный период, и в целом, уменьшить себестоимость и повысить рентабельность объектов техники.
Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов в результате химической или электрохимической реакции (физико-химического влияния окружающей среды). Большинство коррозионных процессов имеет электрохимическую природу, и поэтому, именно, знание электрохимических закономерностей позволяет наиболее эффективно бороться с коррозией.Способы борьбы с коррозией известны давно и на сегодняшний день широко представлены следующими направлениями:
1. Барьерные покрытия — эпоксидные, полиуретановые, силикатные и др. лакокрасочные материалы (ЛКМ), предназначенные для формирования на поверхности металла изолирующего слоя с целью исключения или максимального замедления проникновения к защищаемой поверхности коррозионно-опасных веществ из окружающей среды или атмосферы. Являются наиболее часто применяемым способом защиты металла из-за своей универсальности, технологичности, сравнительно небольшой стоимости. Однако обладают и значительными недостатками: необходимость нанесения нескольких слоев материала для перекрытия микропор в каждом из слоев, токсичность, разрушение под воздействием температур, ультрафиолета и радиации, низкая стойкость к механическим ударам и повреждениям. Так же барьерные покрытия не спасают металл от подплёночной коррозии.
2. Электрохимическая (катодная) защита – наиболее эффективный метод защиты металла от коррозии, заключающийся в нанесении на защищаемую поверхность металла с более отрицательным электропотенциалом (наиболее применимы протекторы - алюминий, магний, цинк и их сплавы). В результате образуется гальванический элемент в котором конструкционный металл (сталь) будет защищен, а разрушаться будет протекторный металл. Защитное покрытие может наноситься как электролитическим методом, так и путем окунания защищаемой детали в расплав протекторного металла. Но именно привязанность к ванне с расплавом или электролитом ограничивают как возможности метода, так и размер защищаемой конструкции. Не лишне отметить неэкологичность и энергоемкость процесса нанесения покрытия, неэкономичность.
3. Метод «холодного» цинкования – сочетает в себе технологичность нанесения барьерных покрытий и высокую эффективность катодной защиты. Представляя собой исходный материал, состоящий из порошкового цинка и связующего, композиция может наноситься на защищаемый металл как обыкновенная краска, а после полимеризации (высыхания) образуют эффективное защитное покрытие, одновременно сочетающее барьерный и электрохимический механизмы защиты, и сохраняющее свои свойства не менее 25-30 лет.
Указанные материалы являются настолько технологичными и практичными, что ими сравнительно легко защитить как мачты городского освещения (рис.1) и осуществлять антикоррозионную защиту труб (рис.2), так и подвижной состав железных дорог (рис.3) и морские буровые платформы (рис.4) и другие объекты. Как показывает мировой и отечественный опыт, в настоящее время вектор развития защитных покрытий для стали смещается именно в сторону «холодного» цинкования.
|
Рис.1 Опора ЛЭП с защитным цинкосодержащим покрытием |
|
Рис. 2. А Окраска трубопровода Морган-Ваялла (Австралия) цинксодержащим покрытием. 1942 год |
|
Рис.2Б Тот же трубопровод в наши дни. Срок службы защитного покрытия более 60 лет. |
|
Рис 3. Маневровый тепловоз на соляных приисках. |
|
Рис.4 Буровая платформа в Мексиканском заливе. Срок службы защитного покрытия более 15 лет. |
Именно к защитным покрытиям, наносящимся по методу «холодного» цинкования относится новейшая композиция «Кольчуга», разработанная и выпускающаяся на производственной базе «НПО «Химические технологии». Это высоко наполненная цинксодержащая композиция на неорганическом связующем, предназначенная для защиты стальных конструкций и сооружений, имеющих самое широкое использование.
Какие же преимущества отличают композицию «Кольчуга»?
Экологичность. При подготовке и нанесении композиции на защищаемую поверхность в атмосферу не выделяются вредные вещества (ВВ) и летучие органические соединения (ЛОС). Это позволяет снизить нагрузку на рабочих, проводить работы в закрытых или слабопроветриваемых помещениях, подвалах домов, отсеках морских и речных судов.
Технологичность. Двухкомпонентная композиция «Кольчуга» поставляется в заранее расфасованных емкостях и готовится к применению прямо на месте путем смешивания компонентов. Готовая композиция представляет собой суспензию вязкостью 18-20 сек (по ВЗ-4), которая может наноситься на защищаемую поверхность кистью, валиком, методом воздушного и безвоздушного напыления. Композиция наносится в один слой, который отверждается до отлипа за 15..20 минут. Покрытие не требовательно к сложной подготовке поверхности, достаточно 3 степени очистки и обезжиривания. Отсутствие выделений ВВ и ЛОС позволяет проводить работы по защите металла прямо на месте монтажа конструкции без применения приточно-вытяжной вентиляции. Композиция обладает низкой чувствительностью к условиям нанесения – формирование покрытия происходит даже в условиях высокой влажности (80-90 %) и низких температур.
Практичность. Как отмечалось выше, композиция «Кольчуга» сочетает в себе свойства барьерного и протекторного защитного покрытия. На практике это проявляется, как при формировании защитного покрытия, так и при его эксплуатации. Т.к. покрытие формируется за один проход, при его отверждении в нем неизбежно возникают микропоры. В обычном барьерном покрытии необходимо наносить еще один – два дополнительных слоя. В покрытии «Кольчуга», при проникновении в микропоры влаги, «включится» процесс электрохимической защиты и они надежно заполнятся продуктами электролиза пары Fe-Zn. Покрытие само себя сделает барьерным. Так же в ходе эксплуатации, если в покрытии будут возникать микротрещины , они заполняться продуктами электролиза, восстанавливая герметичность покрытия. Сформированное покрытие является износостойким и ударопрочным, однако если и произойдет повреждение сплошности покрытия, и обнажится защищаемый металл, то цинк как протектор снова не даст корродировать стали. Причем из-за электропроводности связующего, в процессе защиты будет задействовано значительное количество цинка, нанесенного на деталь, а не только находящийся вокруг изъяна ( как в покрытии на органическом связующем). И чем больше площадь защищаемого изделия, тем дольше защитное покрытие будет эффективным.
Поэтому защитное цинковое покрытие «Кольчуга» можно справедливо назвать «умным», самостоятельно реагирующим на изменение условий его эксплуатации.
Так же немаловажное преимущество покрытия это практическое отсутствие старения (охрупчивания, меления, истощения слоя покрытия).
Основные свойства композиции «Кольчуга» приведены в таблице 1.
| № |
Свойства |
Значение |
Примечание |
| 1 | Балл адгезии к подложке (балл) |
2 |
|
| 2 | Эластичность пленки при изгибе (мм) |
5 |
|
| 3 | Прочность покрытия при ударе по прибору У-2М (см) |
30 |
|
| 4 | Степень очистки поверхности по ISO 12944-4 |
3 Sa 2, St 3 |
Механическая очистка, обезжиривание |
| 5 | Кол-во наносимых слоев для формирования покрытия |
1 |
|
| 6 | Расход композиции |
300…350 г/м2 |
100 г на 25 мкм покрытия |
| 7 | Время отверждения покрытия до ст. 3 при t-20oC |
30..35 мин |
на «отлип» |
| 8 | Время до полного отверждения покрытия |
48 ч |
Зависит от влажности окружающей среды |
| 9 | Сухой остаток % |
Не менее 80 |
|
| 10 | Диапазон температур эксплуатации |
-60…+500 оС |
|
| 11 | Стойкость:
|
Да Да Да Да Да Да |
Область применения защитного покрытия «Кольчуга» в борьбе с коррозией, учитывая его технологичность и практичность, чрезвычайно широка. Например, при изготовлении мачт освещения, участок по нанесению покрытия можно разместить рядом со сварочным участком, сведя к минимуму перемещение готовых конструкций, что значительно снизит и трудозатраты и стоимость изделия. Так же можно наносить покрытие непосредственно в месте сборки и монтажа опоры ЛЭП, защищая сварные швы и механические соединения.
Учитывая простоту нанесения и небольшой срок отверждения этого цинкового покрытия на поверхности металла, можно свести к минимуму простой и срок введения в эксплуатацию защищенной конструкции, что особенно важно в транспортных системах. Значительный защитный ресурс покрытия делает его особенно привлекательным для применении в мосто-, судо- и дорожном строительстве, железнодорожном транспорте, защите металлических частей фундаментов и каркасов зданий и сооружений.
Широкий температурный диапазон эксплуатации покрытия «Кольчуга» делает его привлекательным для применения на котельном оборудовании и паропроводах, в градирнях, натрий — катионитовых фильтрах, и т.п. оборудовании (антикоррозионная защита труб в инженерных коммуникациях, защита от коррозии арматурных соединений и др.)
В заключении несколько слов о технологии нанесения композиции «Кольчуга», а точнее о подготовке поверхности защищаемого металла. Подавляющее большинство цинк-содержащих композиций требуют перед нанесением песко- или дробеструйной очистки поверхности, с последующим обезжириванием. Такая подготовка поверхности практически не применима в полевых условиях, при локальном ремонте и восстановлении защитного покрытия, при работах в замкнутых и ограниченных пространствах. Поэтому нашим предприятием разработана упрощенная подготовка поверхности, заключающаяся в механической очистке металлическими щетками и промывке поверхности моющим составом, входящим в комплект покрытия.
Обобщая вышесказанное, необходимо отметить, что антикоррозионная композиция «Кольчуга» является надежным средством предотвращения коррозии стальных конструкций, технологичная и простая в применении, адаптированная для решения задач по продлению рабочего ресурса различных инженерных сооружений.
