Системы покрытий для защиты от коррозии методом `холодного` цинкования

• Share

От выбора защитного покрытия зависит надежность и долговечность металлоконструкций и оборудования. Особенно важно обеспечить бесперебойную эксплуатацию объектов в сложных условиях (промышленная или морская атмосфера, регионы Севера, контакт с водой, нефтью и т.д.), когда к их техническому состоянию и безопасности предъявляются высокие требования. Один из современных способов решения проблемы – применение систем покрытий на основе цинкнаполненных лакокрасочных покрытий (ЦНП), содержащих в качестве пигмента цинковый порошок.

Металлоконструкции и оборудование промышленных предприятий эксплуатируются в сложных условиях, характеризующихся высокой коррозионно-эрозионной агрессивностью рабочих сред (нефть и нефтепродукты, пластовые воды, грунты, промышленная атмосфера и т.д.) и широким диапазоном их температур и давлений. Необходимость обеспечения их удовлетворительного технического состояния и безопасности эксплуатации предъявляет повышенные требования к надежности применяемых в отрасли средств защиты от коррозии, в том числе к наиболее распространенному и универсальному из них - к лакокрасочным покрытиям.

Одним из немногих российских предприятий, специализирующимся в области разработки и производства антикоррозионных ЛКМ, предназначенных для жестких условий эксплуатации, на протяжении более 15 лет является научно - производственное предприятие "Высокодисперсные металлические порошки" (ВМП).

• Share

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 точ¬ки 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.

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

Наряду с катодным (протекторным) механизмом защиты ЦНП обладают и защитными характеристиками обычных лакокрасочных покрытий. В процессе эксплуатации в микропорах покрытия постепенно накапливаются нерастворимые продукты коррозии цинка, препятствующие доступу коррозионно-активных агентов к стали. Так срабатывает барьерный механизм защиты. Благодаря этому свойству скорость окисления цинка в ЦНП ниже по сравнению с горячеоцинкованными покрытиями, а срок их службы более длительный.

Преимущества цинкнаполненных покрытий

• Share

Сегодня предлагается широкий спектр ЦНП отличающихся, химической природой связующего вещества, содержанием порошка цинка и областями применения. При разработках новых ЦНП, которые интенсивно проводятся на предприятии в течение последних лет, используются современные эффективные пленкообразующие вещества. На их основе выпускаются полиуретановая композиция ЦИНОТАН, эпоксидные грунтовки ЦИНЭП, ЦИНОЛ, созданные на полимерной основе, а также материалы специального назначения ЦИНОТЕРМ, ЦИНОЛ-СВ, шпатлевки ЦИНМАСТИК. Кроме этого, производятся материалы, предназначенные для межоперационной и временной защиты: ЦВЭС-МО и автоконсервант ЦИНМАСТИК.

Результаты электрохимических исследований и ускоренных испытаний подтвердили, что порошки ПЦВД обладают оптимальным с точки зрения защитных свойств ЦНП сочетанием химического и гранулометрического состава, обеспечивающим высокую продолжительность катодной защиты. Их отличает минимальное содержание оксида цинка и металлов, смещающих электрохимический потенциал в область положительных значений. Содержание металлического цинка составляет в них 98-99%; содержание железа – не более 0,005%, свинца – не более 0,01%, меди – не более 0,001%. Эти показатели значительно превосходят требования отечественных и зарубежных стандартов (ГОСТ 12601-75, ИСО 3549:1995) к чистоте порошка цинка для ЦНК.

Реализованная комплексная схема производства «порошок цинка -> ЦНП» имеет неоспоримые преимущества, выгодно отличающие продукцию предприятия от материалов других производителей.

Во-первых, отсутствует необходимость транспортирования и длительного хранения порошков, ухудшающих их свойства.

Во-вторых, применяется жесткий контроль параметров технологического процесса и качества готового порошка и есть возможность оптимизации свойств порошка в зависимости от типа ЦНК и его назначения.

Системы покрытий на основе «холодного» цинкования.

• Share

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

В зависимости от условий эксплуатации металлоконструкций разного назначения ЦНП применяются в качестве самостоятельных покрытий или протекторных грунтовок в комплексных системах покрытий с перекрытием традиционными лакокрасочными материалами изолирующего типа.

Применение ЦНП в качестве самостоятельных покрытий рекомендуется в средах с низкой коррозионной агрессивностью, например, в слабоагрессивной атмосфере, светлых нефтепродуктах и ряде других. Исключение составляют только хорошо апробированные многолетней практикой рекомендации по использованию покрытия ЦВЭС для защиты баков-аккумуляторов для хранения воды.

В средах со средней и высокой коррозионной активностью более эффективны комплексные системы покрытий на основе ЦНП. В них ЦНП наносится в 1-2 слоя. Верхние (промежуточные и отделочные) слои усиливают барьерные свойства системы, они экранируют грунтовку от воздействия агрессивных факторов, замедляя окисление цинка и продлевая его протекторное действие. В итоге покрытие получает большую твердость, стойкость к абразивному износу и заданные декоративные свойства.

В качестве покрывных материалов (промежуточные и верхние слои) в данных системах покрытий используются антикоррозионные ЛКМ:

• композиции на основе пигментов чешуйчатой формы с повышенными барьерными свойствами: на основе железной слюдки – ФЕРРОТАН; на основе алюминиевой пудры - ПАЭС, АЛПОЛ, АЛЮМОТАН, АЛЮМОТЕРМ;
• эмали марок ПОЛИТОН (тонирование по каталогу RAL).

Особый интерес представляют материалы на полиуретановой основе, которые представлены как одноупаковочными отверждаемыми влагой воздуха материалами (ЦИНОТАН, ФЕРРОТАН, АЛЮМОТАН, ПОЛИТОН – УР, лак ПУЛАК), так и двухупаковочными эмалями (ПОЛИТОН – УР (УФ)) – с повышенной стойкостью к воздействию атмосферных факторов, в том числе УФ-излучения.

Все материалы высокотехнологичны, удобны и просты в применении. Большинство из них одноупаковочны, что упрощает работу и исключает возможность ошибок при смешивании компонентов. Покрытия наносят обычными 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 минус 15оС и повышенной влажности до 98% (полиуретановые ЛКМ), что немаловажно в суровых климатических условиях России и Украины.

Все ЛКМ высыхают в естественных условиях, а ЦНП относятся к быстросохнущим материалам. Минимальное время сушки, не превышающее 3 минут, имеет межоперационная грунтовка ЦВЭС–МО.

Оптимальным способом подготовки поверхности перед нанесением ЦНП, обеспечивающим максимальные сроки службы, является абразивоструйная очистка до степени Sa 2,5 по ИСО 8501-1:1988 (или 2 по ГОСТ 9.402-80). Это обусловлено необходимостью обеспечения хорошей адгезии и хорошего контакта между частицами цинка и сталью для полной реализации электрохимических свойств покрытий. К сожалению, на практике, особенно в полевых условиях, соблюдение этого требования весьма проблематично. В связи с этим, для ряда цинкнаполненных покрытий (ЦИНОЛ, ЦИНОТАН, ЦИНЭП) в атмосферных условиях эксплуатации может быть допустима очистка до степени Sa 2,0 по ИСО 8501-1:1988, а при ремонтных работах – и механическая очистка до St2 - St3.

Наблюдаемый в последнее время во всем мире рост популярности полиуретановых материалов объясняется уникальным комплексом их 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 технологические свойства полиуретановых ЛКМ, можно говорить об их универсальности и больших перспективах использования при защите от коррозии объектов разного назначения.

На основе перечисленных ЦНП и покрывных ЛКМ разработаны системы покрытий для долговременной защиты различных объектов: металлоконструкций промышленных предприятий, мостов, дорожных ограждений, опор ЛЭП, антенно–мачтовых сооружений, закладных деталей, резервуаров для хранения воды, нефти и нефтепродуктов, гидротехнического оборудования и портовых сооружений, судов и т.д. Прогноз сроков их службы превышает 10-15 лет даже в жестких условиях эксплуатации, он основан на практике и закреплен результатами многочисленных комплексных испытаний в независимых компетентных организациях и ведущих российских испытательных центрах, представляющих интересы различных отраслей промышленности, таких как ЦНИИ ПСК им. Мельникова, ЦНИИС, НИИ ЖБ, ВНИИСТ, ВНИИЖТ, ЦНИИ КМ «Прометей», а также Госстандартом Украины.

Долговечность данных покрытий соответствуют регламентированным международными стандартами срокам службы аналогичных систем.

Высокие защитные свойства подтверждены результатами многочисленных испытаний в ведущих отраслевых институтах и лабораториях, среди них такие, как ЦНИИС, ВНИИ ЖТ, ЦНИИ КМ "Прометей", НИИ ЖБ, ЦНИИПСК им. Мельникова, Академия коммунального хозяйства им.Памфилова, Трест "Гидромонтаж", НИЦИАМТ. Материалы сертифицированы, введены в нормативные документы многих отраслей промышленности.

На основании заключений ВНИИСТ, ИПТЭР, 25 ГосНИИ МО РФ, НИИ ПХ системы покрытий ВМП рекомендованы для защиты металлоконструкций и оборудования.

Все это говорит о соответствии качества материалов международному уровню и о современности предлагаемых решений проблем коррозии.

Сравнение Zinga с краской ЦИНОЛ

Предлагаем результаты сравнительных испытаний наиболее представленных марок краски Zinga с краской ЦИНОЛ.

Краткие результаты работы:

1. Анализ основных органических составляющих (полимер, растворитель) краски Zinga, проведенный с применением различных методов химического анализа, показал их идентичность. Рецептура и состав красок принципиально не отличаются. Это предполагает близкое подобие защитных свойств покрытий на их основе в одинаковых условиях эксплуатации.
2. Порошок цинка в краске Zinga – более тонкий по сравнению с ЦИНОЛом: средний размер частиц составляет 3 мкм, частицы крупнее 8-10 мкм отсутствуют. Это улучшает некоторые технологические свойства краски: уменьшается скорость осаждения частиц на дно тары, понижается степень перетира. Однако, известно, что уменьшение среднего размера частиц ниже 3-4 мкм может оказать отрицательное влияние на электрохимические и защитные свойства порошка, что и было обнаружено при проведении коррозионных испытаний.
3. Исследование физико-механических свойств покрытия ЦИНОЛ по сравнению с покрытием Zinga при толщине покрытия 70 мкм, нанесенного на отдробеструенную (шероховатую) поверхность, показало преимущество ЦИНОЛа. При нанесении на гладкую стальную поверхность оба покрытия имеют низкую адгезию – 4 балла. Причем, повышение качества обезжиривания путем применения специальных моющих средств позволяет повысить адгезию до 3 баллов у покрытия ЦИНОЛ, в то время как у покрытия Zinga улучшения практически не наблюдается.
4. Сравнение защитных свойств покрытий Zinga и ЦИНОЛ, проведенное на основании результатов ускоренных испытаний, показало:

   • оба материала обладают высокими протекторными свойствами, т.е. являются анодными по отношению к стали, и имеют стационарный потенциал равный потенциалу металлического цинка;
   • у обоих покрытий в течение длительного времени полностью отсутствует подпленочная коррозия стали;
   • покрытие ЦИНОЛ дольше сохраняет защитные свойства по сравнению с Zinga. Для последнего в ходе испытаний отмечено более интенсивное изменение внешнего вида покрытия вследствие появления продуктов коррозии цинка, а также более раннее появление продуктов коррозии железа и локальных пузырей на покрытии.
5. Результаты рентгенофазового анализа и характер коррозионных поражений покрытия Zinga (пузыри) полностью исключают наличие химического взаимодействия между цинком и железом, описываемое в рекламных проспектах Zinga.
6. Оценка технологических и физико-химических свойств краски Zinga в сравнении с ЦИНОЛом показала:

   • после хранения краска Zinga имеет плотный трудноразмешиваемый осадок, и в этом отношении не превосходит краску ЦИНОЛ;
   • краска Zinga отличается от ЦИНОЛа более высокой условной вязкостью (60-65 с в отличие от 20-25 с для ЦИНОЛа) и плотностью (2,7 г/см3 и 2,4 г/см3 соответственно). Краска Zinga обладает слабо выраженными тиксотропными свойствами. Более высокая вязкость краски Zinga замедляет осаждение порошка в краске при ее хранении и использовании, однако обуславливает ее обязательное разбавление растворителем перед нанесением, особенно методом пневматического распыления;
   • оценка материала в аэрозольной упаковке показала нетехнологичность последней: осадок тяжело взбалтывается, материал в ней имеет очень низкую вязкость. При покраске дает неравномерное покрытие малой толщины. Расход материала при этом очень высок.
7. Совокупность проведенных сравнительных исследований физико-химических и механических свойств краски Zinga и покрытия на ее основе позволяет сделать вывод, что рекламное заявление о хорошей совместимости данной краски со многими покрывными лакокрасочными материалами не соответствует действительности. Совместимость краски Zinga с различными лакокрасочными материалами ограничена и аналогична краске ЦИНОЛ.

В целом, выполненные исследования показали, что по совокупности всех свойств, включая экономические показатели (стоимость краски ЦИНОЛ в 2 раза ниже аналога Zinga), краска ЦИНОЛ превосходит краску Zinga.

Широкое внедрение современных систем покрытий для «холодного» цинкования стали на основе ЦНП позволит существенно повысить сроки эксплуатации металлоконструкций, уменьшить потери от коррозии и приблизить качество защиты от коррозии к мировым стандартам. Долговременность защиты от коррозии, позволяющая существенно сократить затраты на эксплуатацию и ремонт, предопределяет экономическую целесообразность применения систем покрытий на основе «холодного» цинкования.

Мы за долгосрочное сотрудничество на основе профессионализма и взаимовыгодны.

Директор Савинкин Ю.С.