Склад: г.Краснодар, ул. Уральская, д. 126/1 (терминал ТК Деловые Линии)

+7(952)288-10-62

Офис: Санкт-Петербург, ул.Кузнецовская, д.19, оф.418

+7(901)372-44-27

+7(952)288-10-67

+7(812)309-15-60

График работы:
пн-пт с 9-00 до 18-00

Ваш город:Ашберн
Вы на сайте региона:

+7(812)493-44-47

Осуществляем поставки для ИП и Юридических лиц

О методах защиты от атмосферной коррозии металлоэкономных конструкций

В статье сделан обзор различных способов защиты от коррозии элементов металлоэкономных конструкций, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, на примере отечественного опыта их эксплуатации. Показано, что для таких металлоконструкций важным показателем надёжной эксплуатации является качество защиты от коррозии.

Рассмотрены важные для строительства и эксплуатации металлоконструкций методы противокоррозионной защиты: гальванические, из расплава, термодиффузионные, металлизационные, лакокрасочные. Особое внимание уделено цинковым противокоррозионным покрытиям, которые нашли наибольшее применение в связи с высокими защитными свойствами цинка (особенно в атмосферных условиях). Показано, что в условия современной России наиболее простым, практичным и универсальным способом защиты от атмосферной коррозии металлоконструкций является применение лакокрасочных материалов (ЛКМ), а для ряда металлоизделий и при определённых условиях оптимальными является применение термодиффузионного и металлизационного методов создания защитных покрытий, в том числе и сочетании с лакокрасочными покрытиями.

Методы защиты от коррозии

Коррозия металлических конструкций, наносят прямой ущерб, связанный с потерей металла, и вызывает снижение несущей способности их элементов.

Крайне ограничены отечественные и зарубежные данные о величине износа и длительности эксплуатации различных металлоэкономных конструкций. Поведение металлоконструкций в атмосферных условиях рассмотрим на примере эксплуатации металлических опор воздушных линий электропередачи (ЛЭП).В начале 80-х годов специалисты Союзтехэнерго [1] провели анализ состояния металлоконструкций опор ЛЭП, эффективности защитных покрытий и разработали методику определения коррозионного износа металла опор и его учёта при оценке несущей их способности. Была обоснована необходимость проверки прочности и устойчивости отдельных наиболее нагруженных элементов в условиях интенсивной коррозии, вызвавшей уменьшение сечения.

На основе обследования более чем 60 ЛЭП напряжением (35–220) кВ со сроками службы от 3 до 50 лет в 17 предприятиях электрических сетей Мосэнерго, Тулаэнерго, Эстонглавэнерго, Туркменглавэнерго и Гродноэнерго показано [1], что уменьшение толщины элементов металлоконструкций в течении расчётного срока службы ЛЭП в зависимости от степени агрессивности воздушной среды колеблется в пределах (0,4 ÷ 2,4) мм. На основе этих данных проведённые поверочные расчёты на прочность и устойчивость ЛЭП, сооружённых не позднее 60-х годов, показали, что срок надёжной их эксплуатации составляет:

  • в химически агрессивной воздушной среде …………… 15 ÷20 лет,
  • в нейтральной воздушной среде………………..……….. 30 ÷35 лет.

В настоящее время в мировой практике для защиты от коррозии металлоконструкций, эксплуатирующихся в воздушной среде лидирующее положения занимают цинковые покрытия. Это связано с тем, что цинк и цинковые сплавы обладают прекрасной стойкостью к коррозии в атмосфере, в большинстве естественных водных сред и ряде типов почв. Цинк способен поглощать воду и кислород из коррозионной среды с образованием защитных слоёв, состоящих из оксида и гидрооксида или различных основных солей (это определяется природой коррозионной среды). В результате формирования защитных слоёв, покрывающих всю поверхность металла, продолжительность эксплуатации стальных конструкций значительно увеличивается.

Наиболее распространённым методом нанесения цинка на стальные конструкции является цинкование погружением в расплав (горячее цинкование). Кроме него на практике применяют следующие методы: напыление (металлизация), электролитический (гальванический), термодиффузионный, нанесение цинк-содержащих лакокрасочных материалов (создание цинкнаполненных лакокрасочных покрытий). Выбор того или иного способа нанесения покрытия определяется для каждого конкретного случая возможностями (техническими, технологическими и экономическими) получения качественного и долговечного покрытия. В качестве критериев выбора метода защиты от коррозии для эксплуатирующихся в атмосферных условиях металлоэкономных конструкций выберем следующие:

  • экономически целесообразная возможность его применения в условиях завода-изготовителя и на монтажных площадках.
  • Возможность ремонта повреждённого покрытия и периодического его восстановления в процессе эксплуатации металлоконструкции.
  • Срок службы покрытия не менее 15 лет.

Структура и состав цинковых покрытий зависят от метода его создания [2]. Цинковые покрытия, полученные горячим цинкованием и диффузионным методом, частично или полностью представляют собой сплавы системы «железо—цинк»; напыленные и электролитические цинковые покрытия не образуют сплавов; лакокрасочные цинкнаполненные покрытия содержат частицы активного цинка, скреплённые полимерным связующим. Рассмотрим характерные особенности каждого из этих покрытий.

Горячее цинкование применяется для получения толстых покрытий, которые полностью покрывают изделия, изолируя все кромки, заклепки, различного типа швы, в том числе и сварные. Горячее цинкование является наиболее широко распространенным методом покрытия цинком. Оптимальное качество покрытия получается только для жёстких поверхностей с простой геометрией. Не ремонтнопригодно и применяется только в заводских условиях. Требует очень дорогого оборудования, значительные текущие затраты на охрану труда работающих и окружающей среды. Экономически целесообразно применять только для готовых изделий.

Напылённые ( металлизационные ) цинковые покрытия имеет преимущество в том, что оборудование для нанесения покрытия компактно, переносного типа и может быть использовано в любом месте на больших и малых конструкциях. Толщину покрытий можно регулировать по желанию и гарантировать достаточную степень защиты сварных швов, кромок и заклепок на обрабатываемом изделии. Этот процесс обычно неудобен для покрытия внутренних полостей или покрытия конструкций сложной формы. При ручном напылении равномерность покрытия в значительной мере зависит от квалификации оператора. На заводах-изготовителях металлоконструкций возможна механизация и автоматизация процесс металлизации на базе достаточно простых поточных линий. Покрытие ремонтнопригодно и может легко наноситься в условиях монтажных площадок.

Процесс электролитического(гальванического) осаждения имеет те преимущества, что толщина покрытия может быть точно проконтролирована, дает покрытие темно-зеленого цвета с матовым оттенком, однако блестящее покрытие может быть получено при введении в электролит специальных добавок. Покрытия имеют однородный состав. Покрытие является очень пластичным. Применяется для небольших деталей с толщиной цинкового покрытия оптимально до 25 мкм. Не ремонтнопригодно и применяется только в заводских условиях. Требует очень дорогого оборудования, значительные текущие затраты на охрану труда работающих и окружающей среды. Экономически целесообразно применять только для готовых изделий.

Термодиффузионные покрытия отличаются равномерностью на изделиях сложной формы. Это делает метод идеальным для работ, связанных с покрытием болтов и гаек, где требуется определенный допуск по размеру, и для изделий сложной формы с углублениями, где требуется покрытие внутренней поверхности такой же толщины, как и с внешней стороны. Покрытия очень твердые и имеют очень высокое сопротивление истиранию. Максимальный размер изделий, которые могут быть подвергнуты такой обработке, ограничен размером печи-барабана. В общем случае термодиффузионное цинкование наиболее удобно для обработки небольших отливок, штамповок, прессованных изделий, а также крепежа (шурупов, гаек, болтов, прокладок, цепей, пружин и т.д.). Покрытие не ремонтнопригодно и применяется только в заводских условиях.

Характерной особенностью метода нанесения покрытия обогащенных цинком красок (красок с цинковым пигментом) является простота в применении. В этом случае нет необходимости в специальном оборудовании, и операции по нанесению покрытий можно проводить с одинаковым успехом на больших и малых конструкциях. Покрытие наносится обычным малярным оборудованием (кистью, распылением, погружением) при температурах окружающего воздуха от - 15°C до + 35°C. Хорошая адгезия достигается абразивструйной обработкой стали и дает наилучшие результаты по качеству покрытия. Толщина покрытия от 40 мкм до 250 мкм.

Из вышеприведённого анализа различных методов противокоррозионной защиты видно, что в условия современной России наиболее простым и практичным способом защиты от атмосферной коррозии различных элементов металлоконструкций является применение цинк-содержащих лакокрасочных материалов, а для ряда металлоизделий и при определённых условиях оптимальными является применение термодиффузионного и металлизационного методов создания защитных покрытий, в том числе и сочетании с атмосферостойкими лакокрасочными покрытиями ( комплексные покрытия).

Система обеспечения качества защиты от коррозии

В настоящее время целенаправленно и систематически вопросами практического обеспечения качественной противокоррозионной защиты никто не занимается. Современную ситуацию в области противокоррозионной защиты хорошо иллюстрирует следующий пример. В анализе результатов выставки оборудования для нефтяной и газовой промышленности (июнь 2004г.) отмечено [3], что существует спрос на лакокрасочную продукцию для защиты от коррозии. Более того, практически все участники выставки проявили интерес к высококачественным противокоррозионным ЛКМ не зависимо от отрасли, которую они представляли. Выставка показала, что понимание необходимости проведения работ по противокоррозионной защите на высоком профессиональном уровне захватывает всё большее число руководителей и лиц, принимающих ответственные решения. Причём, растёт число производственников, понимающих, что качественно выполненные работы по защите металлоконструкций от коррозии с необходимыми для этого финансовыми затратами позволяют не только экономить на проведении регулярных ремонтных работ, но и положительно влияют на эффективность и прибыльность производства.

Обеспечение приемлемого соотношения «цена/качество» противокоррозионной защиты элементов металлоэкономных конструкций на мировом уровне в условиях современной России можно рассмотреть через призму концепции жизненного цикла противокоррозионного покрытия (ПКП), который начинается от грамотно выбранного способа противокоррозионной защиты конкретной конструкции и заканчивается выводом её из эксплуатации.

Данную концепцию можно осуществить на любом предприятии, с учётом его экономической, материально-технической и кадровой базы. Для простоты изложения проиллюстрируем реализацию этой концепции на примере создания цинк-содержащего покрытия (ЦСП), как наиболее универсального для любого предприятия-изготовителя.

Создание качественного покрытия требует пунктуального соблюдения технологического процесса, разработанного с учётом всех особенностей конкретных условий нанесения и свойств лакокрасочных материалов, служащих для создания ЦСП. Решающим фактором в выборе того или иного варианта покрытия, в большинстве случаев, является его долговечность.

Анализ отечественной практики нанесения и эксплуатации лакокрасочных покрытий в различных отраслях промышленности современной России показал, что основными методами создания долговечной противокоррозионной защиты лакокрасочными материалами (ЛКМ) являются:

  • Оптимальный выбор системы противокоррозионной защиты.
  • Тщательная подготовка производства работ.
  • Оптимизация технологических параметров нанесения и сушки ЛКМ.
  • Контроль качества работ на всех этапах технологической цепочки.
  • Грамотный ввод покрытия в эксплуатацию.
  • Оптимальная эксплуатация покрытия.
  • Своевременная профилактика покрытия.

Такой комплексный подход соответствует международным стандартам в области создания ЛКП [4]. Номенклатура и свойства цинк-содержащих и атмосферостойких ЛКП подробно обсуждены в [5].

Заключение

Защита металлических конструкций от коррозии в России в настоящее время превратилась в одну из важнейших задач для экономики страны. Особенно это актуально для металлоэкономных конструкций, ибо для таких конструкций важным показателем надёжной эксплуатации является качество защиты от коррозии, которой в настоящее время не уделяется должного внимания.

Состояние металлофонда в различных регионах во многом зависит от местных условий загрязнения воздушной среды. Как показывает анализ состояния металлических опор воздушных линий электропередачи [6], что более 50% эксплуатирующихся опор имеют в настоящее время износ более 60% ресурса. Резкое удорожание металла, особенно за последние четыре года, заставляет специалистов обратить внимание на способы долговременной защиты металла от коррозии.

В данной статье, не претендуя на истину в последней инстанции, предлагается на базе концепции жизненного цикла покрытия комплексный подход к противокоррозионной защите металлоконструкций, который иллюстрируется на применении в качестве такой защиты цинк-содержащих лакокрасочных покрытий.

Использованная литература:

1. Барг И.Г., Эдельман В.И. Воздушные линии электропередачи: Вопросы эксплуатации и надёжности.-М.: Энергоатомиздат, 1985.-248с.: ил.

2. Коррозия. Справочное издание. Под редакцией Л.Л. Шрайера. Пер. с англ.-М.: Металлургия, 1981, 632 с.

3. О.М.Андруцкая. Выставка «Нефтегаз» на Красной Пресне / Лакокрасочные материалы и их применение, 2004г., №9, с.22 – 23.

4. ISO 12944-1:1998 ÷ ISO 12944-8:1998. Лаки и краски. Антикоррозионная защита стальных конструкций с помощью защитных лакокрасочных систем.

5. Новые материалы и технологии защиты от коррозии/ Сборник тезисов докладов 7-ой Международной научно-практической конференции 26-27 мая 2004г. Санкт-Петербург, Ленэкспо, 2004 г.

6. А. Зинкевич. Антикоррозионная защита стальных опор линий электропередачи / НефтьГазПромышленность, 2004г, №5.

Ген.директор«Центра защиты от корроззи «ЭГО»,Новак И.В.