В начало Написать нам Карта сайта | RSS
Уральский рынок металлов


Предлагаем Вам разместить информацию в бегущую строку - 1000 рублей в месяц - за каждые 10 слов | Ежедневно посетители сайта смогут видеть информацию о Вашем предприятии. | Минимальные затраты - максимальный результат!!!
Новости Журнал О компании Статьи Аналитика Тендеры Рекламодателям Подписчикам Форумы Бизнес-навигатор Карта сайта Мероприятия Вопросы-ответы
В начало // Журнал / Все номера / УРМ №11 (ноябрь 2004) / Красим по ржавчине
← оглавление номера

Черная металлургия:

Красим по ржавчине

С.А. Васильев, к.т.н. 

Как известно, черные металлы (к которым относится железо и некоторые его сплавы) термодинамически нестабильны и довольно легко окисляются в присутствии воды и кислорода, быстро появляется знакомая всем ржавчина. Еще быстрее этот процесс протекает в условиях загрязненной окружающей среды – различные химические соединения, так или иначе присутствующие в воздушной и водной среде, ускоряют этот процесс.

Иногда за считанные год – два, а то и меньше, казалось бы «новые» металлоконструкции, оборудование, агрегаты машин и механизмов могут покрыться слоем ржавчины. Картина знакомая многим1 !

 

Технические характеристики специальных одноупаковочных ЛКМ для защитно-декоративной окраски металлических поверхностей с плотной ржавчиной и окалиной

 


Hammerite Metall Finish
“Прямо по ржавчине»
(компания Metall Prodacts Limited, Великобритания zoom@zoom.msk.ru )


Эмаль – грунт «по ржавчине ПФ – 100
ГОСТ Р 51691 – 2000

Полиуретановые композиции
Эмаль UR – 108, UR – 108 (Zn) ГОСТ Р 51691 – 2000
и Лак UR – 140

 


( компания «Мастеръ», Москва, Россия masterly@rol.ru )

1. Подготовка металлических поверхностей

Поверхность должна быть сухой и очищенной от пыли, грязи, жира, солей, рыхлой ржавчины и отслаивающейся старой краски.
СПОСОБ ПОДГОТОВКИобработка поверхности грубой наждачной бумагой, металлической щеткой или шлифовальной машинкой. Для больших поверхностей эффективной и достаточной является гидроочистка, заключающаяся в обработке поверхности струей воды, подаваемой под высоким (до 200 МПа) давлением. (Для удаления масел и жировых загрязнений в воду добавляют ПАВ, которые затем удаляют струей чистой воды.)

Обезжиривание небольших поверхностей.

Растворитель «Hammerite Brush Сleaner & Thinners»

Уайт-спирит, сольвент, ксилол, толуол

Уайт-спирит, сольвент, ксилол, толуол.

Для неровных, изъеденных ржавчиной металлических поверхностей

Рекомендуется перед окраской нанести антикоррозионный грунт ?1 Anti – Rust (Hammerite)

Предварительно нанести слой разбавленной эмали ПФ-100

Нанести дополнительный слой Эмали UR – 108 или лака UR – 140

 

При толщине плотной ржавчины свыше 100 мкм рекомендуется предварительная обработка поверхности танниновым ингибиторным модификатором ржавчины – ИМР – 007 (ТУ 2389-001-42450065-01)

2. Связующее вещество (тип пленкообразователя)

Модифицированные алкидные смолы с добавлением стирола

Алкидная смола, модифицированная акриловым сополимером

Полиуретановый полимер, отверждаемый влагой воздуха при обычной температуре

3. Фактура покрытия

Молотковая, глянцевая, полуматовая, матовая (черная)

Глянцевая, или полуглянцевая (для серебристой и серебристо-серой)

Глянцевая

4. Механизм защитного действия покрытия

ЭФФЕКТИВНАЯ БАРЬЕРНАЯ ЗАЩИТА, заключающаяся в механической изоляции окрашиваемой поверхности от влаги за счет входящих в состав краски микрочастиц закаленного стекла и силиконов, обеспечивающих водоотталкивающие свойства

ПАССИВАЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ за счет взаимодействия металла и ржавчины со специальными органическими и неорганическими добавками, входящими в состав эмали, с образованием на границе «металл – эмаль», «ржавчина – эмаль» прочно удерживаемых комплексных ингибиторов коррозии, предотвращающих развитие подпленочной коррозии в случае какого-либо механического нарушения целостности покрытия.
БАРЬЕРНАЯ ЗАЩИТА обеспечивается эффективными изолирующими пигментами и специальными водоотталкивающими присадками

ЭФФЕКТИВНАЯ БАРЬЕРНАЯ ЗАЩИТА осуществляется за счет отвержденного полиуретанового полимера, обладающего высокой химической стойкостью, низкой проницаемостью и высокой степенью сцепления (адгезией) с металлической поверхностью. При нанесении UR – 108 (Zn) достигается усиление барьерной защиты за счет «закупоривания пор» в слое покрытия продуктами окисления металлического цинка.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ) РЖАВЧИНЫ происходит в результате химического взаимодействия гидратной влаги ржавчины с полиуретановым полимером

5. Рекомендуемая толщина сухого покрытия

100 микрон

90 – 100 микрон

90 – 100 микрон

**Количество слоев, требующихся для достижения необходимой толщины покрытия, зависит от фактуры поверхности и методов нанесения.

6. Расход материала (для достижения рекомендуемой толщины покрытия) ? 100 микрон

1 литр краски на 4,5 м²
(˜ 210 ÷ 260 г/м²)

190 – 250 г/м²

210 – 270 г/м²

7. Время высыхания при t + 20ºС и относительной влажности воздуха 70 ± 5%

- на отлип

? 1, 5 часа

6 – 8 часов

0,5 – 3 часа

- до степени 3

( нет данных)

12 ÷ 16 часов

6 – 8 часов

- время до полного отверждения (формирование покрытия)

7 - 14 суток

5 – 7 суток

7 – 10 суток

    

8. Нанесение

Последующий слой наносится не позднее 8 часов со времени нанесения предыдущего. Спустя 8 часов начинается процесс полимеризации, и окрашивание нельзя производить в течение 2-х недель во избежание появления морщин и складок

Последующий слой наносится после высыхания предыдущего «на отлип»

Последующий слой наносится через 3 – 7 часов после предыдущего, но не позднее чем через 24 часа

- минимальная температура нанесения

+8º С

Возможно нанесение при отрицательных температурах (до -10º С), при этом температура самой эмали должна быть не ниже +15º С

Возможно нанесение при отрицательных температурах (до -20º С), при этом температура самой эмали или лака должна быть не ниже +15º С

- рекомендуемая температура нанесения

От +8 до +25ºС

От +5 до +40º С

От +5 до +30º С

- максимальная относительная влажность воздуха при нанесении

85 %

90%

90%

9. Методы нанесения

Нанесение кистью
- для небольших поверхностей и сложных мест

Наносить несколькими тонкими слоями, особенно на вертикальных поверхностях. Тщательно прокрашивать углы и кромки.

Аэрозоль

Для подкраски небольших участков

-

-

Валик
- для больших плоских поверхностей

Разбавить краску растворителем в пропорции 9 ÷ 1.
Использовать коротковорсистый шерстяной валик.

При необходимости разбавить краску до вязкости 80 – 120 с по ВЗ – 4

Разбавления не требуется.
Использовать коротковорсистый меховой валик.

Распыление
- для больших плоских и неровных поверхностей

Пневматическое распыление



Разбавить краску в соотношении 2 ÷ 1.
Нанести 3 – 4 слоя



Разбавить эмаль до вязкости 25 – 35 с по ВЗ 4. Нанести 3-4 слоя



Обычно, разбавления не требуется.
Нанести 3 - 4 слоя

Безвоздушное распыление

Разбавить краску в соотношении 9 ÷ 1.
Нанести 2 -3 слоя

Разбавить эмаль до вязкости 70 – 90 с по ВЗ 4. Нанести 2 – 3 слоя

Разбавления не требуется
Нанести 3 - 4 слоя

Рекомендуемые растворители (разбавители), в т.ч. для очистки инструмента

Только «Hammerite Brush Cleaner & Thinners»

Уайт-спирит, сольвент или смесь ксилола или толуола с уайт-спиритом в соотношении 1÷1

Ксилол, толуол, этилацетат


10. Стойкость покрытий

Водостойкость

Устойчиво к уровням влажности в нормальных условиях, выдерживает частую мойку.
Не подходит для окраски поверхностей для эксплуатации под водой

Высокая, в том числе для эксплуатации под водой

Хим. стойкость

Устойчиво к слабому химическому разрушению в результате дыма и испарений, а также брызгам разбавленных кислот и щелочей (максимально 10% раствор), бензина, дизельного топлива и других веществ, применяемых в строительстве

Устойчиво при постоянном контакте со следующими агрессивными средами: растворы солей, щелочей, кислот, спиртов; нефть, мазут, дизельное топливо, бензин; минеральные и синтетические масла; животные и растительные жиры; соли, минеральные удобрения и др.

Термостойкость
Пределы температур при эксплуатации

От -20 до +80ºС

От -40 до +90ºС

От -40 до +120ºС

Кратковременное воздействие

До +150ºС

До +150ºС

До +160ºС и выше

11. Дополнительные характеристики

Адгезия, бал (по ГОСТ 15140)

1

1

1

Эластичность, мм (по ГОСТ 6806)

(нет данных)

1

1 – 2

Твердость, в усл. ед. (по ГОСТ 5233)

(нет данных)

Не менее 0,3

Не менее 0,45

12. Экономика

Ориентировочная стоимость окраски 1 м² поверхности для получения сухого покрытии толщиной ? 100 микрон, без учета стоимости разбавителей:

2 €

0,5 €

0,92 €

Ожидаемая длительность защитного действия покрытия (100 мкм) в условиях средней коррозивности атмосферы (С 3 по ИСО 12944-1), лет

5 - 6

От 4 до 8 лет (в зависимости от характера эксплуатации покрытых металлоконструкций)

15 и более

 

К сожалению, использование в таких случаях традиционных способов защиты металлов с тщательной очисткой ржавчины, обработкой поверхности специальными пассивирующими составами, грунтованием и последующим нанесением лакокрасочных материалов (ЛКМ) не всегда возможно (по экономическим, экологическим, а иногда просто практическим соображениям). Действительно, далеко не всегда есть возможность поставить на капремонт мост, по которому и днем и ночью идет интенсивное движение, поставить «на прикол» автотранспортные средства, отключить на длительное время оборудование, машины, механизмы, постоянно занятые в производственном процессе. Да и стоимость работ по предварительной подготовке поверхности, связанной с удалением плотной ржавчины и окалины, достигает в отдельных случаях до 80 % общей стоимости окрасочных работ.

В такой ситуации можно попытаться (а это иной раз и делается) нанести обычную краску непосредственно на ржавую поверхность, без предварительной обработки. Однако такой «оперативный» способ антикоррозионной защиты металла оборачивается новыми хлопотами и затратами, так как традиционные ЛКМ (даже на органической основе) не обеспечивают полной изоляции поверхности. Влага все равно рано или поздно проникнет сквозь пленку краски и развитие коррозии, особенно при наличии уже имеющейся ржавчины и окалины, будет происходить очень быстро.

В научно-технической литературе описывается достаточно большое количество специальных ЛКМ, которые могут наноситься «прямо» на ржавчину. Наибольшее число таких материалов относится преимущественно к вододисперсионным (водоразбавляемым) грунтам и грунт-краскам, содержащим в своем составе фосфорную кислоту, которая химически связывает (преобразовывает) ржавчину, а образующаяся полимерная пленка изолирует поверхность металла от воздействия среды.

Также известны и органоразбавляемые двухупаковочные составы (основа + отвердитель), содержащие ингибиторы коррозии и целевые добавки на основе эпоксидных смол (ЭП-0199, грунт-эмаль «Грэмируст») или с добавлением той же эпоксидной смолы в органический раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом (ХС-500).

Несмотря на то, что водоразбавляемые составы отличаются большей экологичностью и меньшей стоимостью, применение их в качестве финишных покрытий возможно лишь в тех случаях, когда к ним не предъявляется требований по высокой декоративности или когда они применяются в условиях относительно невысокой агрессивности среды. Покрытия, образуемые специальными вододисперсионными ЛКМ, обычно матовые, не имеют широкой цветовой гаммы и обладают относительно высокой пористостью. К тому же использование их ограничивается достаточно узким интервалом температур (обычно не ниже +80С) и влажностью воздуха не более 75%. Наилучшее применение таких материалов – для предварительного грунтования (пассивирования поверхности) с последующим нанесением органоразбавляемых ЛКМ.

Для финишного нанесения «на ржавчину» из вышеперечисленных ЛКМ для создания покрытий, одновременно обладающих как защитными свойствами (в том числе в условиях повышенной агрессивности среды), так и более высокой декоративностью, следует отнести двухупаковочные органоразбавляемые ЛКМ с использованием эпоксидных смол. К единственному существенному недостатку данных ЛКМ (при потенциальной возможности расширения их цветовой гаммы) можно отнести их двухупаковочность, что не всегда устраивает потребителя ввиду непродолжительной жизнеспособности этих составов после смешения. Особенно этот недостаток проявляется при необходимости проведения крупномасштабных ремонтно-восстановительных окрасочных работ.

В этой связи возникает актуальность рассмотрения предлагаемых сегодня на Российском рынке специальных одноупаковочных органоразбавляемых защитно-декоративных ЛКМ.

Прежде чем перейти к более подробному ознакомлению с такими одноупаковочными составами для оценки эффективности их применения на проблемных металлических поверхностях, необходимо вспомнить и еще раз проанализировать, что такое коррозия, как она развивается непосредственно на железе и почему окалина и ржавчина, находящиеся на поверхности железа, способствуют ускорению коррозионного процесса.

Итак: коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды.

Из самого определения коррозии уже следует: чтобы ее предотвратить, надо как можно более эффективно изолировать металл от этой среды.

Отсюда вытекает необходимость применения ЛКМ, которые образуют устойчивые лакокрасочные покрытия (ЛКП), обеспечивающие максимальную изоляцию металлической поверхности от воздействия внешней среды.

В данной связи надо помнить, что не бывает идеальных покрытий, обеспечивающих 100%-ю изоляцию, особенно это касается тонкопленочных (80-120 мкм) покрытий, образуемых ЛКМ. Степень этой изоляции для различных видов ЛКП может только более или менее приближаться к идеальной. И здесь немаловажную роль играет не только тип используемого пленкообразователя, но и рациональный подбор специальных пигментов, которые способны создать определенный дополнительный барьер к проникновению влаги к поверхности металла.

Для более детального понимания вопроса коррозии железа необходимо остановиться на его некоторых, в том числе химических свойствах.

Железо – серебристый пластичный металл, хорошо поддающийся ковке, прокатке и другим видам механической обработки.

Железо обладает большим сродством к кислороду. С сухим воздухом компактное железо начинает заметно реагировать лишь выше 1500С. При прокаливании на воздухе оно дает промежуточный оксид Fe3O4 (с химической точки зрения представляющий смесь оксидов FeO и Fe2O3), который также образуется при ковке и горячей прокатке железа (окалина). Окалина имеет больший положительный электродный потенциал в водных растворах по сравнению с потенциалом железа, поэтому в воде, во влажной атмосфере, в растворах солей при наличии окалины (в местах ее нарушения) наблюдается интенсивная коррозия стали2. Окалина довольно прочно сцеплена с металлом и ее удаление является наиболее трудоемкой операцией.

Железо, как уже отмечалось, относится к группе металлов повышенной термодинамической нестабильности, для которой значение электродного потенциала меньше, чем потенциал водородного электрода при рН=7 (-0,412 В). Однако вода, не содержащая воз-духа, почти не взаимодействует с железом, так как на его поверхности образуется плотный слой белой гидроокиси двухвалентного железа [Fe(OH)2], обладающей защитным действием даже при очень небольшой толщине. В присутствии воздуха, наоборот, образуется плотная бурая гидроокись железа III [(Fe(OH)3], составляющая основу ржавчины, и коррозия резко прогрессирует. Химизм процесса в данном случае выглядит следующим образом:

Fe+2H2O > Fe(OH)2 +H2 (в отсутствии кислорода), или

Fe+2H2O + 1/2О2 > Fe(OH)3 (в присутствии кислорода)

2Fe(OH)2 +1/2О2 + H2O > Fe(OH)3

Процесс образования ржавчины происходит через стадию накопления в поверхностном слое слое ионов Fe3+ и гидроксид-ионов, и после превышения их концентрации выше критической – пересыщения (характеризующегося произведением растворимости Fe(OH)3) происходит кристаллизация твердого вещества на поверхности железа.

Наличие уже имеющейся ржавчины оказывает каталитическое воздействия на ускоренное развитие коррозии вследствие наличия более энергетически выгодных (чем чистая поверхность железа) центров кристаллизации, создания условий, способствующих более быстрому пересыщению на границе фаз, а также ускоренного переноса растворенного воздуха (кислорода) к железу за счет окислительно-восстановтельных реакций, происходящих между ионами Fe3+, железом и растворенным кислородом:

2 Fe3+ + Fe0 > 3Fe2+

2 Fe2+ + ?О2 + H2O > 2Fe3+ + 2(ОН) -

Отсюда следует, что наиболее оптимально использовать ЛКМ, которые при нанесении на ржавчину могли бы изменить ее химический состав – модифицировать.

Модифицирование имеющейся ржавчины способствует замедлению процесса коррозии в случае проникновения влаги через покрытие, однако не устраняет полностью возможность ее подпленочного развития. В этой связи необходимо рассмотреть еще один возможный механизм защиты черных металлов, связанный с наличием в ЛКП ингибиторов коррозии3.

В качестве примера можно остановиться на действии фосфата цинка

Zn3(PO4)2·nН2О, который, благодаря своей низкой токсичности и невысокой стоимости, является одним из наиболее применяемых, в том числе за рубежом, противокоррозионных пигментов, предназначенных для многих органо- и водоразбавляемых ЛКМ.

Механизм противокоррозионного действия фосфата цинка включает диссоциацию фосфата под действием воды (влаги), проникающей в ЛКП с образованием комплексной кислоты:

Zn3(PO4)2· 4Н2О ? [Zn3(PO4)2(ОН)2·(Н2О)2]2- + 2Н+.

Комплексная кислота (или ее комплексы с пленкообразователями) реагирует с ионами железа на анодных участках с образованием стабильных, прочно удерживаемых комплексных ингибиторов коррозии:

[Zn3(PO4)2 (ОН)2 2О)2]Fe или [Zn3(PO4)22О)2 (ОН) (СООН)]Fe.

Таким образом, для создания декоративных и одновременно защитных покрытий на металлической поверхности с плотной4 ржавчиной и окалиной, специальные ЛКМ (помимо возможности создания высокодекоративных ЛКП) должны обладать как минимум первым (из трех нижеперечисленных)свойств:

– образовывать покрытия, максимально изолирующие металлическую поверхность от воды (влаги) и возможного поступления с ней более агрессивных веществ5 и также сохраняющие достаточно длительную устойчивость к тем условиям окружающей среды, в которых планируется их эксплуатация;

– по возможности изменять химический состав ржавчины – модифицировать ее;

– по возможности содержать в своем составе дополнительные компоненты (в том числе ингибиторы коррозии), которые были бы способны на планируемый срок службы покрытия максимально исключить развитие подпленочной коррозии.

В приведенной таблице (в качестве примера) рассмотрены основные технические характеристики специальных одноупаковочных ЛКМ (обладающих одним или несколькими из вышеперечисленных свойств), которые при нанесении на металлическую поверхность с плотной ржавчиной и окалиной образуют декоративные и одновременно защитные покрытия. Там же указаны основные приемы и рекомендации по предварительной подготовке поверхности и нанесению покрытий.

При оценке и выборе потребителем того или иного материала из имеющихся сегодня на рынке для нанесения «по ржавчине», помимо декоративности, следует уделить особое внимание таким характеристикам, как механизм защитного действия образуемого покрытия, условия и прогнозируемые сроки его эксплуатации (пункты 4, 10, 12 в таблице), а также расходу материала (пункт 6) для достижения необходимой толщины сухого покрытия6.

Возвращаясь к ЛКМ, указанным в таблице, необходимо отметить, что несмотря на то, что все они (кроме полиуретанового лака) выпускаются в широкой цветовой гамме, большими защитными свойствами обладают те из них, в которых в качестве пигмента используется алюминиевая пудра. Помимо придания ЛКП повышенной изолирующей способности, высокой укрывистости и характерной декоративности (металлического блеска), алюминиевая пудра способствует повышенной отражательной способности покрытий и любым видам излучения (видимый свет, тепловое УФ-излучение) и снижает температуру окрашенных объектов на 5–100,обеспечивая тем самым и более «мягкие» условия эксплуатации для самого покрытия.

Применение специальных ЛКМ, «по ржавчине» в том числе и для окраски новых металлических поверхностей, несмотря на их относительную более высокую стоимость в сравнении с традиционными ЛКМ, позволяет отказаться от ряда трудоемких и дорогостоящих операций по удалению плотной ржавчины и окалины, пассивации и предварительному грунтованию металлических поверхностей. Это значительно упрощает и удешевляет всю технологию антикоррозионного покрытия.

Уже сегодня перечисленные в статье ЛКМ с успехом используются на практике в самых различных областях и особенно при крупномасштабных ремонтно-восстановительных работах по защите от коррозии строительных металлоконструкций: ферм, мостов, опор, решеток, деталей машин и механизмов, газо- водопроводной арматуры, труб и др.

Журнал

   
Ваше имя:  
Пароль:     
  запомнить меня
  Регистрация  Забыли пароль?

Бизнес-навигатор

   Меткомплекс
   Наука и образование
   Органы власти
   Отраслевые союзы
   Смежные отрасли


Атомстрой комплекс
ЛитМаш
ЗаводЭкоТехнологий
 
Отраслевая наука 


 
        ООО «УралИнфо»
   Телефон/факс: (343) 350 71 71
   г.Екатеринбург, ул.Мамина-Сибиряка, 58, офис 601        
            urm@urm.ru
пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ пїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅпїЅ
«РЎСѓРјРјР° технологий» «Сумма технологий»
продвижение сайта