Задать вопрос специалисту
Ваше имя
Ваш E-mail
Телефонный номер
Ваш вопрос

Покрытия ВМП для долговременной защиты от коррозии промышленных металлоконструкций.

Покрытия ВМП для долговременной защиты от коррозии промышленных металлоконструкций.

Покрытия ВМП для долговременной защиты от коррозии промышленных металлоконструкций.
журнал
Доклад на выставке «Уральская неделя химических технологий»
авторы
О.Ю.Субботина
Полное описание

Металлоконструкции и оборудование промышленных предприятий эксплуатируются в сложных условиях, характеризующихся высокой коррозионно-эрозионной агрессивностью рабочих сред (загрязненная атмосфера, технологические жидкие и газообразные среды, нефть и нефтепродукты, грунты, и т.д.). При этом к их техническому состоянию предъявляются высокие требования. От надёжности защитного покрытия зависит многое: безопасность обслуживающего персонала, целостность и работоспособность оборудования, качество продукции, а также экологическая ситуация на производственных объектах.

Одним из основных способов антикоррозионной защиты объектов промышленно-производственного комплекса являются лакокрасочные покрытия. Сегодня общее признание в мировой практике получили системы покрытий на основе цинкнаполненных лакокрасочных покрытий, содержащих в качестве пигмента цинковый порошок. В цинкнаполненных покрытиях (ЦНП) за счет высокого содержания порошка цинка (как правило, 85-96 мас.%) и разности электрохимических потенциалов цинка и железа, осуществляется катодная защита стали, подобно цинковым металлическим покрытиям. При воздействии агрессивной среды или при появлении на покрытии дефекта цинк окисляется, предотвращая коррозию стали и «залечивая» повреждение ( см. рис.).

механизм защитного действия цинкнаполненных покрытий
Рис. Особенности механизма защитного действия цинкнаполненных (а) и лакокрасочных (б) покрытий
Вверху - схема протекания коррозионных процессов. Внизу - внешний вид покрытий после ускоренных коррозионных испытаний (у лакокрасочного покрытия видна интенсивная нитевидная коррозия вдоль искусственно нанесенных дефектов - надрезов)

Поэтому применение ЦНП можно рассматривать как особую технологию защиты, получившую название «холодного» цинкования (по аналогии с горячим цинкованием).

ЦНП позволяют реализовать уникальные защитные свойства цинка там, где применение традиционных способов цинкования практически невозможно, например, для крупногабаритных конструкций, при ремонтных работах, на строительной площадке, при отсутствии необходимой для цинкования производственной базы.

Наряду с катодным (протекторным) механизмом защиты ЦНП присущ и барьерный механизм, характерный для обычных лакокрасочных покрытий. Значение последнего возрастает в процессе эксплуатации. Это связано с тем, что при окислении металлического порошка в микропорах покрытия образуются нерастворимые продукты коррозии цинка, препятствующие доступу коррозионно-активных агентов к стали. Благодаря этому свойству скорость окисления цинка в ЦНП ниже по сравнению с горячеоцинкованными покрытиями, а срок их службы соответственно более длительный (табл.).

Преимущества цинкнаполненных покрытий.

По сравнению с горячим цинкованием По сравнению с традиционными ЛКМ
Более высокий срок службы при равном содержании цинка за счет его более медленного окисления. Катодный механизм защиты, способность к «самозалечиванию» в местах дефектов покрытий при эксплуатации. Отсутствие подпленочной коррозии.
Простота и удобство нанесения любыми лакокрасочными методами в заводских и полевых условиях.Более высокие в 2-4 раза, сроки службы. Повышенная атмосферо- и водостойкость. Как следствие - экономичность за счет сокращения затрат на ремонты.
Возможность нанесения на крупногабаритные конструкции.Устойчивы в холодном климате и к перепадам температур (коэффициенты температурного расширения близки к стали).
Сравнительная экологическая безопасность технологии.Электропроводны, не накапливают статического электричества.
Ремонтопригодность с применением тех же материалов.Пожаробезопасны за счет большого содержания металла в покрытии. Не распространяют пламя по поверхности.

Разработка и производство ЦНК является одним из основных направлений деятельности научно – производственного предприятия «Высокодисперсные металлические порошки» (ВМП). На основе выпускаемых ВМП материалов разработаны комплексные системы покрытий для долговременной защиты (со сроком службы свыше 10-15 лет) различных объектов: металлоконструкций промышленных предприятий, мостов, резервуаров и трубопроводов различного назначения, гидросооружений, судов и т.д. В их основе лежат широко используемые в мировой практике (ИСО 12944-5:1998) принципы конструирования систем покрытий повышенной надежности, включающие:

  • сочетание слоев с разным механизмом защиты (катодным, барьерным, ингибирующим), обеспечивающее качественное повышение надежности всей системы в целом;
  • использование ЛКМ на основе высокоэффективных с точки зрения изолирующих свойств и химической стойкости полимеров (например, полиуретаны, эпоксиды и их модифицированные формы) и пигментов, позволяющих наиболее полно реализовать какой-либо из механизмов защиты.

Комплексные системы покрытий ВМП содержат 1-2 слоя ЦНП и 1-2 слоя покрывных материалов (промежуточные и верхние слои). Связующая основа в системе покрытия, как и свойства порошка цинка, определяются типом объекта, для которого они предназначены, и условиями его эксплуатации. Главная особенность систем покрытий в том, что они обеспечивают двойную защиту стали – по протекторному и барьерному механизму. Повышенная надежность и долговечность металлонаполненных покрытий (срок их службы более 10-15 лет даже в жестких условиях эксплуатации) соответствует принятым международным нормам.

Для антикоррозионной защиты промышленных металлоконструкций ВМП предлагает цинкнаполненные покрытия ЦВЭС (на этилсиликатной основе), ЦИНЭП (эпоксидной) и, особенно, ЦИНОТАН (полиуретановой). Они устойчивы в нефти, светлых нефтепродуктах (бензин, керосин, мазут, масло), растворах солей, кислот и щелочей, в атмосфере, загрязненной хлоридами, соединениями серы, азота и т.д.

Перспективно также применение цинкнаполненного кремнийорганического покрытия ЦИНОТЕРМ, предназначенного для защиты от коррозии при повышенных температурах вплоть до 350° С (кратковременно – до 400° С). В отвержденном состоянии (термоотверждение при температурах не менее 150° С в начальный период эксплуатации изделия) покрытие устойчиво в водных средах и нефтепродуктах. При эксплуатации в атмосфере при обычных температурах термоотверждение не требуется.

Использование шпатлевок ЦИНМАСТИК рекомендуется при выполнении подготовительных работ перед окраской, таких как заполнение неровностей и дефектов поверхности, заделка стыков и швов, в том числе при ремонтных работах.

Что касается покрывных слоев в комплексных системах покрытий, то они выполняют две основные функции: усиливают защиту стали по барьерному механизму и обеспечивают заданные декоративные свойства.

Ассортимент покрывных лакокрасочных материалов (ЛКМ) включает полиуретановые эмали и композиции: АЛЮМОТАН, ФЕРРОТАН, ПОЛИТОН – УР и ПОЛИТОН – УР (УФ), полиуретановый лак ПУЛАК, акриловую эмаль ПОЛИТОН – АК, а также ряд алюминийнаполненных композиций на различной органической основе: ПАЭС, АЛПОЛ и АЛЮМОТЕРМ (термостойкая). Для защиты от коррозии и разрушения бетонных и железобетонных конструкций эти материалы могут применяться как самостоятельные покрытия.

Повышение барьерных свойств покрывных ЛКМ достигается как за счет использования в них в качестве пленкообразующего высокоэффективных полимеров таких, как полиуретановые и акриловые сополимеры, так и за счет широкого применения пигментов чешуйчатой формы (железная слюдка, алюминиевая пудра). Наилучшей стойкостью к УФ-излучению обладает покрытие ПОЛИТОН-УР (УФ).

Наибольший интерес представляют полиуретановые ЛКМ. Наблюдаемый в последнее время во всем мире рост популярности материалов этого класса легко объясним. Полиуретановые покрытия обладают уникальным комплексом свойств: они отличаются атмосферо-, водо-, хим- и абразивостойкостью, высокой адгезией к различным подложкам, включая металл и бетон, сочетают высокие прочностные характеристики с эластичностью, имеют превосходный внешний вид. Полиуретановые покрытия устойчивы в нефти, светлых нефтепродуктах, пресной и морской воде, растворах солей, кислот и щелочей, в атмосфере загрязненной хлоридами, соединениями серы и азота. Принимая во внимание их высокую технологичность, можно говорить об универсальности полиуретанов и их больших перспективах при защите от коррозии объектов самого разного назначения.

Экологические свойства новых рецептур полиуретановых ЛКМ отвечают современным нормам: во-первых, в них невелико содержание растворителей (менее 25 %), во-вторых, используются малотоксичные растворители 4 класса опасности.

С точки зрения технологичности одноупаковочные полиуретановые материалы ВМП характеризуются удобством и простотой в применении. Материалы готовы к нанесению, одноупаковочны (отсутствует необходимость смешивания нескольких компонентов). Наносятся покрытия традиционными лакокрасочными методами (безвоздушное и пневматическое распыление, кисть, валик) в заводских и полевых условиях, в широком диапазоне погодных условий, в том числе при отрицательных температурах – вплоть до –15о С и высокой влажности воздуха - до 98 %. Сушка материалов протекает в естественных условиях, при этом повышенная влажность воздуха сокращает время высыхания.

Покрытия ВМП рекомендованы к применению и введены в ряд отраслевые документов, среди них в дополнение к СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии», разработанное специалистами ЦНИИ ПСК им. Мельникова и НИИЖБ и одобренное Госстроем России.

Высокие защитные свойства покрытий подтверждены результатами многочисленных испытаний в ведущих институтах: ЦНИИС, ВНИИ ЖТ, ЦНИИ КМ «Прометей», НИИ ЖБ, Академия коммунального хозяйства им. Памфилова, Трест «Гидромонтаж», НИЦИАМТ. Разработка, технология и производство антикоррозионных материалов на ВМП сертифицированы по ISO 9001:2000 фирмой Aero Cert (Германия).

Накоплен положительный опыт использования покрытий ВМП на ведущих российских предприятиях и в крупномасштабных стратегических проектах:

  • Металлургическая промышленность: Магнитогорский металлургический комбинат, завод «Уралэлектромедь» (УГМК), Оскольский электрометаллургический комбинат, Лебединский и Гайский ГОКи;
  • Горно-добывающая – крупнейшие обогатительные фабрики Кузбасса: «Северная», «Распадская», «Междуреченская»;
  • Нефтяной комплекс: «Удмуртнефть», «Альянс», «ЛУКОЙЛ», «Сибнефть», «РуссНефть», «Роснефть», «ЮКОС», а также заводы металлоконструкций, обслуживающих энергетическую, транспортно-дорожную и строительную отрасли.

Среди них – металлоконструкции цехов крупнейших металлургических предприятий: Магнитогорского металлургического комбината, завода «Уралэлектромедь» (УГМК), Оскольского электрометаллургического комбината и Лебединского ГОК; емкости для хранения технической воды на Гайском ГОК.

Горно-добывающая промышленность, в числе которой стартегическиважные, крупномасштабные обогатительные фабрики Кузбасса: «Северная», «Распадская» и « Междуреченская» также использовали покрытия ВМП при защите стальных конструкций.

География применения материалов ВМП охватывает как южные районы страны, так и заполярье. Покрытия положительно зарекомендовали себя на объектах: наши постоянные партнеры – ведущие компании: «Удмуртнефть», «Альянс», «ЛУКОЙЛ», «Сибнефть», «РуссНефть», «Роснефть», «ЮКОС»; технология «холодного» цинкования металлоконструкций опор ВЛ освоена многими заводами металлоконструкций, обслуживающих энергетическую отрасль: Челябинский ЗМК, Южно-Уральский ЗМК, Омский ЗМК, Иркутский завод сборного железобетона, Новокузнецкий ЗМК и др.