Незащищенная сталь в атмосфере, воде и почве подвержена коррозии, что может привести к ее повреждению. Поэтому, чтобы избежать коррозионного повреждения, стальные конструкции обычно защищаются, чтобы противостоять коррозионному напряжению в течение срока службы этой конструкции. Есть различные способы защиты стальных конструкций от коррозии. ISO 12944( Международная Организация по Стандартизации) имеет дело с защитой с помощью систем окраски и покрытий различных частей, которые являются важными для достижении адекватной коррозионной защиты. Дополнительные или другие меры также возможны, но они требуют особого соглашения между заинтересованными сторонами.
Для того чтобы гарантировать эффективную защиту от коррозии стальных конструкций, необходимо, чтобы владельцы таких конструкций, подрядчики, консультанты, и компании, осуществляющие работу по антикоррозионной защите, контролеры и производители материалов для покрытия, имели в своем распоряжении точную информацию о защите от коррозии с помощью систем краски. Такая информация должна быть как можно полнее, точно выраженной, легко понимаемой, для того чтобы избежать трудностей и недоразумений между сторонами заинтересованными в практическом применении работ по защите от коррозии.
Коррозия — это разрушение твердых тел, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой. Даже само слово коррозия произошло от позднелатинского corrosio — разъедание. Особенный ущерб приносит коррозия металлов. Распространенный и наиболее знакомый всем нам вид коррозии — ржавление железа. Термин «коррозия» применим к металлам, бетону, некоторым пластмассам и другим материалам. Кроме коррозии, металлические (в частности, строительные) конструкции подвергаются действию эрозии — разрушению поверхности материала под влиянием механического воздействия. Эрозию провоцируют дожди, ветры, песчаная пыль и прочие природные факторы. Поэтому арки мостов, строительные фермы и другие сооружения надо защищать комплексно. Таким образом, коррозия — это физико-химическое взаимодействие металла со средой, ведущее к разрушению металла. В результате коррозии металлы переходят в устойчивые соединения — оксиды или соли, в виде которых они находятся в природе. Коррозия съедает до 10 процентов производимого в стране металла. Трудно учесть более высокие косвенные потери от простоев и снижения производительности оборудования, подвергшегося коррозии, от нарушения нормального хода технологических процессов, от аварий, обусловленных снижением прочности металлических конструкций и т.п.
Коррозия металлов и средства защиты от нее
... сред по отношению к строительным металлическим конструкциям, которые представлены в таблице: Таким образом, защита металлических конструкций от коррозии определяется агрессивностью условий их эксплуатации. ... выгодное состояние с меньшим запасом энергии. Первопричиной коррозии металла является термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде. 2. Классификация коррозионных процессов ...
1. Основы теории коррозии
Среда, в которой металл подвергается коррозии (корродирует) называется коррозионной или агрессивной средой (см. Приложение № 1).
В случае с металлами, говоря об их коррозии, имеют ввиду нежелательный процесс взаимодействия металла со средой.
Физико-химическая сущность изменений, которые претерпевает металл при коррозии является окисление металла. Любой коррозионный процесс является многостадийным:
1. Необходим подвод коррозионной среды или отдельных ее компонентов к поверхности металла.
2. Взаимодействие среды с металлом.
3. Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая).
Известно что большинство металлов ( кроме Ag,Pt ,Cu,Au) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и др., называемые обычно руды металлов. Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется более меньшей внутренней энергией. Это заметно при получение металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла из соединений свидетельствует о том , что свободный металл обладает более высокой энергией, чем металлическое соединение. Это приводит к тому, что металл находящийся в контакте с коррозионно- активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим запасом энергии. То есть можно сказать, что первопричиной коррозии является термодинамическая неустойчивость системы, состоящей из металла и компонентов окружающей (коррозионной) среды. Мерой термодинамической неустойчивости является свободная энергия, освобождаемая при взаимодействии металла с этими компонентами. Но свободная энергия сама по себе ещё не определяет скорость коррозионного процесса, т. е. величину, наиболее важную для оценки коррозионной стойкости металла. В ряде случаев адсорбционные или фазовые слои (плёнки), возникающие на поверхности металла в результате начавшегося коррозионного процесса образуют настолько плотный и непроницаемый барьер, что коррозия прекращается или очень сильно тормозится. Поэтому в условиях эксплуатации металл, обладающий большим сродством к кислороду, может оказаться не менее, а более стойким (так, свободная энергия образования окисла у Cr или Al выше, чем у Fe, а по стойкости они часто превосходят Fe).
2. Классификация коррозионных процессов
2.1 По виду (геометрическому характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объёме металла
Коррозию, захватившая всю поверхность металла, называется сплошной. Её делят на равномерную и неравномерную в зависимости от того, одинакова ли глубина коррозионного разрушения на разных участках. При местной коррозии поражения локальны и оставляют практически незатронутой значительную (иногда подавляющую) часть поверхности. В зависимости от степени локализации различают коррозионные пятна, язвы и точки (питтинг).
Точечные поражения могут дать начало подповерхностной коррозии. распространяющейся в стороны под очень тонким (например, наклёпанным) слоем металла, который затем вздувается пузырями или шелушится. Наиболее опасные виды местной коррозии — межкристаллитная (интеркристаллитная), которая, не разрушая зёрен металла, продвигается вглубь по их менее стойким границам, и транскристаллитная, рассекающая металл трещиной прямо через зёрна. Почти не оставляя видимых следов на поверхности, эти поражения могут приводить к полной потере прочности и разрушению детали или конструкции. Близка к ним по характеру ножевая коррозия, словно ножом разрезающая металл вдоль сварного шва при эксплуатации некоторых сплавов в особо агрессивных растворах. Иногда специально выделяют поверхностную нитевидную коррозию, развивающуюся, например, под неметаллическими покрытиями, и послойную коррозию, идущую преимущественно в направлении пластической деформации. Специфична избирательная коррозия, при которой в сплаве могут избирательно растворяться даже отдельные компоненты твёрдых растворов (например, обесцинкование латуней).
Защита нефтепромысловых трубопроводов от коррозии
... защиты трубопроводов от коррозии. 1. Виды коррозии Коррозия в зависимости от механизма реакций, протекающих на поверхности металла, подразделяется на химическую и электрохимическую. Химическая коррозия представляет собой процесс разрушения металла при взаимодействии с сухими газами (газовая коррозия) ...
2.2 По механизму реакций взаимодействия металла со средой (химическая и электрохимическая коррозия)
Коррозия является химической, если после разрыва металлической связи атомы металла непосредственно соединяются химической связью с теми атомами или группами атомов, которые входят в состав окислителей, отнимающих валентные электроны металла. Химическая коррозия возможна в любой коррозионной среде, однако чаще всего она наблюдается в тех случаях, когда коррозионная среда не является электролитом (газовая коррозия, коррозия в неэлектропроводных органических жидкостях).
Скорость её чаще всего определяется диффузией частиц металла и окислителя через поверхностную плёнку продуктов коррозии (высокотемпературное окисление большинства металлов газами), иногда — растворением или испарением этой плёнки (высокотемпературное окисление W или Mo), её растрескиванием (окисление Nb при высоких температурах) и изредка — конвективной доставкой окислителя из внешней среды (при очень малых его концентрациях).
Коррозия является электрохимической, если при выходе из металлической решётки образующийся катион вступает в связь не с окислителем, а с другими компонентами коррозионной среды; окислителю же передаются электроны, освобождающиеся при образовании катиона. Такой процесс возможен в тех случаях, когда в окружающей среде существуют два типа реагентов, из которых одни (сольватирующие или комплексообразующие) способны соединяться устойчивыми связями с катионом металла без участия его валентных электронов, а другие (окислители) могут присоединять валентные электроны металла, не удерживая около себя катионы. Подобными свойствами обладают растворы или расплавы электролитов, где сольватированные катионы сохраняют значительную подвижность. Таким образом, при электрохимической коррозии удаление атома из металлической решётки (что составляет суть любого коррозионного процесса) осуществляется в результате двух независимых, но сопряжённых, связанных между собой электрическим балансом, электрохимических процессов: анодного — переход сольватируемых катионов металла в раствор, и катодного — связывание окислителем освобождающихся электронов. Отсюда следует, что процесс электрохимической коррозии можно замедлить не только путём непосредственного торможения анодного процесса, но также воздействуя на скорость катодного. Наиболее распространены два катодных процесса: разряд водородных ионов (2е + 2H+ = H2) и восстановление растворённого кислорода (4e+O2+4H+ = 2H2O или 4e+O2+2H2O =4ОН-), которые часто называют соответственно водородной и кислородной деполяризацией.
Коррозия металлов — проблема химии?
... Первопричиной коррозии металла является термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде. Классификация коррозионных процессов По типу разрушений По типу разрушений коррозия бывает сплошной и местной. равномерной Если же значительная часть поверхности металла ...
Анодный и катодный процессы с той или иной вероятностью и в той или иной последовательности протекают в любых точках металлической поверхности, где катионы и электроны могут взаимодействовать с компонентами коррозионной среды. Если поверхность однородна, то катодные и анодные процессы равновероятны по всей её площади; в таком идеальном случае коррозию называют гомогенно-электрохимической (отмечая таким образом отсутствие какой-либо неоднородности в распределении вероятности электрохимических процессов в любой точке поверхности, что, конечно, не исключает термодинамической гетерогенности взаимодействующих фаз).
В действительности на металлических поверхностях существуют участки с различными условиями доставки реагирующих компонентов, с разным энергетическим состоянием атомов или с различными примесями. На таких участках возможно более энергичное протекание либо анодного, либо катодного процессов, и коррозия становится гетерогенно-электрохимической.
2.3 По типу коррозионной среды
Некоторые коррозионные среды и вызываемые ими разрушения столь характерны, что по названию этих сред классифицируются и протекающие в них коррозионные процессы.
Как правило, металлические изделия и конструкции подвергаются действию многих видов коррозии — в этих случаях говорят о действии так называемой смешанной коррозии.
Газовая коррозия — коррозия в газовой среде при высоких температурах.
Атмосферная коррозия — коррозия металла в условиях атмосферы при влажности, достаточной для образования на поверхности металла пленки электролита (особенно в присутствии агрессивных газов или аэрозолей кислот, солей и т.д.).
Особенностью атмосферной коррозии является сильная зависимость ее скорости и механизма от толщины слоя влаги на поверхности металла или степени увлажнения образовавшихся продуктов коррозии.
Жидкостная коррозия — коррозия в жидких средах. По условиям воздействия жидкой среды на металл этот тип коррозии также характеризуется как коррозия при полном погружении, при неполном погружении, при переменном погружении, имеющие свои характерные особенности.
Подземная коррозия — коррозия металла в грунтах и почвах. Характерной особенностью подземной коррозии является большое различие в скорости доставки кислорода (основной деполяризатор) к поверхности подземных конструкций в разных почвах (в десятки тысяч раз).
2.4 По характеру дополнительных воздействий
Коррозия под напряжением развивается в зоне действия растягивающих или изгибающих механических нагрузок, а также остаточных деформаций или термических напряжений и, как правило, ведёт к транскристаллитному коррозионному растрескиванию, которому подвержены, например, стальные тросы и пружины в атмосферных условиях, углеродистые и нержавеющие стали в паросиловых установках, высокопрочные титановые сплавы в морской воде и т. д. При знакопеременных нагрузках может проявляться коррозионная усталость, выражающаяся в более или менее резком понижении предела усталости металла в присутствии коррозионной среды. Коррозионная эрозия (или коррозия при трении) представляет собой ускоренный износ металла при одновременном воздействии взаимно усиливающих друг друга коррозионных и абразивных факторов (трение скольжения, поток абразивных частиц и т. п.).
Родственная ей кавитационная коррозия возникает при кавитационных режимах обтекания металла агрессивной средой, когда непрерывное возникновение и «захлопывание» мелких вакуумных пузырьков создаёт поток разрушающих микрогидравлических ударов, воздействующих на поверхность металла. Близкой разновидностью можно считать и фреттинг-коррозию, наблюдаемую в местах контакта плотно сжатых или катящихся одна по другой деталей, если в результате вибраций между их поверхностями возникают микроскопические смещения сдвига.
Утечка электрического тока через границу металла с агрессивной средой вызывает в зависимости от характера и направления утечки дополнительные анодные и катодные реакции, могущие прямо или косвенно вести к ускоренному местному или общему разрушению металла ( коррозия блуждающим током).
Сходные разрушения, локализуемые вблизи контакта, может вызвать соприкосновение в электролите двух разнородных металлов, образующих замкнутый гальванический элемент, — контактная коррозия. В узких зазорах между деталями, а также под отставшим покрытием или наростом, куда проникает электролит, но затруднён доступ кислорода, необходимого для пассивации металла, может развиваться щелевая коррозия, при которой растворение металла в основном происходит в щели, а катодные реакции частично или полностью протекают рядом с ней на открытой поверхности.
Принято выделять также биологическую коррозию, идущую под влиянием продуктов жизнедеятельности бактерий и др. организмов, и радиационную коррозию — при воздействии радиоактивного излучения.
3. Показатель скорости коррозии
Для установления скорости коррозии металла в данной среде обычно ведут наблюдения за изменением во времени какой-либо характеристики, объективно отражающей изменение свойства металла. Чаще всего в коррозионной практике используют следующие показатели.
1. Показатель изменения массы — изменение массы образца в результате коррозии отнесенный к единице поверхности металла S и к единице времени (например, г/м ч)
в зависимости от условий коррозии различают:
а) отрицательный показатель изменения массы
К-m=
где m — убыль массы металла за время коррозии после удаления продуктов коррозии.
б) положительный показатель изменения массы
К+m=
где m — увеличение массы металла за время вследствие роста пленки продуктов коррозии.
Если состав продуктов коррозии известен, то можно сделать пересчет от К к К и наоборот
К-m= К+m (nok A Me / n Me Aok)
где А и М — атомная и молекулярная масса Ме и окислителя соответственно; n и n валентность металла и окислителя в окислительной среде.
2.Объемный показатель коррозии
К — объем поглащенного или выделившегося в процессе газа V отнесенный к единице поверхности металла и единице времени (например, см/см ч).
К= объ. V / s
объем газа обычно приводят к нормальным условиям.
Применительно к электрохимической коррозии когда процесс катодной деполяризации осуществляется за счет разряда ионов водорода, например, по схеме 2Н + 2е = Н, или ионизация молекул кислорода О + 4е +2НО = 4ОН; вводятся соответственно кислородный (К ) и водородный (К ) показатель соответственно.
Водородный показатель коррозии — это объем выделившегося Н в процессе коррозии. отнесенный к Su .
Кислородный показатель коррозии — это объем поглощенного в процессе О , отнесенный к Su .
3.Показатель сопротивления
Изменение электрического сопротивления образца металла за определенное время испытаний также может быть использован в качестве показания коррозии (К ).
КR = (R/Ro) 100% за время t
где R0 и R электрическое сопротивление образца соответственно до и после коррозии.
У этого способа есть некоторый недостаток: толщина металла во все время испытаний должна быть одинаковой и по этой причине чаще всего определяют удельное сопротивление, т.е. изменение электрического сопротивления на единицу площади образца (см,мм) при длине равной единице. Этот метод имеет ограничения применения (для листового металла не более 3мм).
Наиболее точные данные получают для проволочных образцов. Этот метод не пригоден для сварных соединений.
4.Механический показатель коррозии
Изменение какого-либо свойства металла за время коррозии . Сравнительно часто пользуются изменением предела прочности. Прочностной показатель при этом выражается:
Кo= ( в/во) 100% за время t
где в изменение предела прочности при растяжении после коррозии образца в течении времени ; во предел прочности до коррозии.
5.Глубинный показатель коррозии
К — глубина разрушения металла П в единицу времени (например, мм/год)
Глубина коррозионного разрушения П может быть средней или максимальной. Глубинный показатель коррозии можно использовать для характеристики как равномерной., так и неравномерной коррозии (в том числе и местной) металлов. Он удобен для сравнения скорости коррозии металла с различными плотностями. Переход от массового, токового и объемного к глубинному возможен при равномерной коррозии.
10-бальная шкала для оценки общей коррозионной стойкости металлов
|
Группа стойкости |
Скорость коррозии металла, мм/год |
Балл |
|
|
Совершенно стойкие |
менее 0,001 |
1 |
|
|
Весьма стойкие |
0,001 — 0,005 |
2 |
|
|
0,005 — 0,01 |
3 |
||
|
Стойкие |
0,01 — 0,05 |
4 |
|
|
0,05 — 0,1 |
5 |
||
|
Пониженно-стойкие |
0,1 — 0,5 |
6 |
|
|
0,5 — 1,0 |
7 |
||
|
Малостойкие |
1,0 — 5,0 |
8 |
|
|
5,0 — 10.0 |
9 |
||
|
Нестойкие |
более 10,0 |
10 |
|
3. Методы защиты от коррозии
коррозия металл защита
Современная защита металлов от коррозии базируется на следующих методах:
- повышение химического сопротивления конструкционных материалов,
- изоляция поверхности металла от агрессивной среды,
- понижение агрессивности производственной среды,
- снижение коррозии наложением внешнего тока (электрохимическая защита).
Эти методы можно разделить на две группы. Первые два метода обычно реализуются до начала производственной эксплуатации металлоизделия (выбор конструкционных материалов и их сочетаний еще на стадии проектирования и изготовления изделия, нанесение на него защитных покрытий).
Последние два метода, напротив, могут быть осуществлены только в ходе эксплуатации металлоизделия (пропускание тока для достижения защитного потенциала, введение в технологическую среду специальных добавок-ингибиторов) и не связаны с какой-либо предварительной обработкой до начала использования.
При применении первых двух методов не могут быть изменены состав сталей и природа защитных покрытий данного металлоизделия при непрерывной его работе в условиях меняющейся агрессивности среды. Вторая группа методов позволяет при необходимости создавать новые режимы защиты, обеспечивающие наименьшую коррозию изделия при изменении условий их эксплуатации. Например, на разных участках трубопровода в зависимости от агрессивности почвы можно поддерживать различные плотности катодного тока или для разных сортов нефти, прокачиваемой через трубы данного состава, использовать разные ингибиторы.
Однако в каждом случае приходится решать каким из средств или в каком их сочетании можно получить наибольший экономический эффект.
Широко применяются следующие основные решения защиты металлических конструкций от коррозии:
1. Защитные покрытия
Металлические покрытия.
По принципу защитного действия различают анодные и катодные покрытия. Анодные покрытия имеют в водном растворе электролитов более отрицательный электрохимический потенциал, чем защищенный металл, а катодные — более положительный. Вследствие смещения потенциала анодные покрытия уменьшают или полностью устраняют коррозию основного металла в порах покрытия, т.е. оказывают электрохимическую защиту, в то время как катодные покрытия могут усиливать коррозию основного металла в порах, однако ими пользуются, т.к. они повышают физико-механические свойства металла, например износостойкость, твердость. Но при этом требуются значительно большие толщины покрытий, а в ряде случаев дополнительная защита.
Металлические покрытия разделяются также по способу их получения (электролитическое осаждение, химическое осаждение, горячее и холодное нанесение, термодиффузионная обработка, металлизация напылением, плакирование).
Неметаллические покрытия
Данные покрытия получают нанесением на поверхность различных неметаллических материалов — лакокрасочных, каучуковых, пластмассовых, керамических и др.
Наиболее широко используются лакокрасочные покрытия, которые можно разделить по назначению (атмосферостойкие, ограниченно атмосферостойкие, водостойкие, специальные, маслобензостойкие, химически стойкие, термостойкие, электроизоляционные, консервационные) и по со составу пленкообразователя (битумные, эпоксидные, кремнийорганические, полиуретановые, пентафталевые и др.) (см. Приложение № 2)
Покрытия, получаемые химической и электрохимической обработкой поверхности
Эти покрытия представляют собой пленки нерастворимых продуктов, образовавшихся в результате химического взаимодействия металлов с внешней средой. Посколько многие из н их пористы, они применяются преимущественно в качестве подслоев под смазки и лакокрасочные покрытия, увеличивая защитную способность покрытия на металле и обеспечивая надежное сцепление. Методы нанесения — оксидирование, фосфатирование, пассивирование, анодирование.
2. Обработка коррозионной среды с целью снижения коррозионной активности.
Примерами такой обработки могут служить: нейтрализация или обескислороживание коррозионных сред, а также применение различного рода ингибиторов коррозии, которые в небольших количествах вводятся в агрессивную среду и создают на поверхности металла адсорбционную пленку, тормозящую электродные процессы и изменяющую электрохимические параметры металлов.
3. Электрохимическая защита металлов.
Путем катодной или анодной поляризации от постороннего источника тока или присоединением к защищаемой конструкции протекторов, потенциал металла смещается до значений, при которых сильно замедляется или полностью прекращается коррозия.
4. Разработка и производство новых металлических конструкционных материалов повышенной коррозионной устойчивости путем устранения из металла или сплава примесей, ускоряющих коррозионный процесс (устранение железа из магниевых или алюминиевых сплавов, серы из железных сплавов и т.д.), или введения в сплав новых компонентов, сильно повышающих коррозионную устойчивость (например хрома в железо, марганца в магниевые сплавы, никеля в железные сплавы, меди в никелевые сплавы и т.д.).
5. Переход в ряде конструкций от металлических к химически стойким материалам (пластические высокополимерныме материалы, стекло, керамика и др.).
6. Рациональное конструирование и эксплуатация металлических сооружений и деталей (исключение неблагоприятных металлических контактов или их изоляция, устранение щелей и зазоров в конструкции, устранение зон застоя влаги, ударного действия струй и резких изменений скоростей потока в конструкции и др.).
Вопросам проектирования антикоррозионной защиты строительных конструкций уделяют серьезное внимание как у нас в стране, так и за рубежом. Западные фирмы при выборе проектных решений тщательно изучают характер агрессивных воздействий, условия эксплуатации конструкций, моральный срок службы зданий, сооружений и оборудования. При этом широко используются рекомендации фирм, производящих материалы для антикоррозионной защиты и располагающих лабораториями для исследования и обработки защитных систем из выпускаемых ими материалов.
Актуальность решения проблемы противокоррозионной защиты диктуется необходимостью сохранения природных ресурсов, защиты окружающей среды. Эта проблема находит широкое отражение в печати. Издаются научные труды, проспекты, каталоги, устраиваются международные выставки с целью обмена опытом между развитыми странами мира.
Таким образом необходимость исследования коррозионных процессов является одной из наиболее важных проблем.
5. Очистка и подготовка поверхности
Идеальная защита от коррозии на 80% обеспечивается правильной подготовкой поверхности, и только на 20% качеством используемых лакокрасочных материалов и способом их нанесения.
1.Очистка стали и удаление ржавчины
Длительность и эффективность покрытия по стальным поверхностям зависят в очень большой степени от того, как тщательно подготовлена поверхность для покраски.
Подготовка поверхности заключается в предварительной подготовке, имеющей целью устранение окалины, ржавчины и посторонних веществ, если они имеются, со стальной поверхности перед нанесением заводской грунтовки или праймера.
Вторичная подготовка поверхности направлена на устранение ржавчины или посторонних веществ, если они имеются, со стальной поверхности с заводской грунтовкой или праймером до нанесения антикоррозийной покрасочной системы.
Стальная поверхность может быть очищена от ржавчины следующими способами:
Очистка проволочной щёткой:
Очистка проволочной щеткой, обычно осуществляемая вращающимися проволочными щётками, является обычным методом, не подходящим для удаления окалины, но подходящим для подготовки сварных швов. Главным недостатком является то, что обрабатываемая поверхность не полностью освобождается от продуктов коррозии и начинает лосниться и становится жирной. Это уменьшает адгезию грунтовок и эффективность покрасочной системы.
Обрубка:
Обрубка или механическое скалывание обычно осуществляется в сочетании с очисткой проволочной щёткой. Это иногда подходит для местного ремонта при применении обычных или специальных покрасочных систем. Это не подходит для общей подготовки поверхностей для покраски эпоксидными и красками на основе хлорированной резины. Скалывание может использоваться для устранения толстого слоя ржавчины и обеспечивает экономию при проведении последующей пескоструйной очистки.
Пневматический молоток:
Удалить ржавчину, краску и т.д. из углов и выступов для достижения чистой шероховатой поверхности.
Термический способ:
Пламенная очистка поверхности включает устранение ржавчины путём термической обработки при использовании специального оборудования (на ацетилене или пропане с кислородом).
Это устраняет почти всю окалину, но в меньшей степени ржавчину. Поэтому этот метод не может отвечать требованиям современных покрасочных систем.
Шлифовка:
Шлифовка подразумевает использование вращающихся кругов , покрытых абразивным материалом. Она используется для мелкого ремонта или для удаления мелких инородных частиц. Качество этих шлифовальных кругов было в значительной степени улучшено, и это может обеспечить хороший стандарт подготовки поверхности.
Механическая очистка:
Способ поверхностной очистки вручную во время которой загрунтованной и покрашенной поверхности придаётся шероховатость и устраняется любое видимое загрязнение (за исключением масляных загрязнений и следов ржавчины).
лёгкая очистка, цель: огрубление новой поверхности
Абразив: мелкий (0,2-0,5мм)
тяжёлая очистка ( ISO Sa1), цель: удаление слоёв ветхого покрытия
Абразив: мелкий до среднего (0,2-0,5/0,2-1,5мм)
Пескоструйная очистка:
Столкновение потока абразивного материала, обладающего высокой кинетической энергией, с подготовленной поверхностью. Этот процесс управляется либо вручную струёй, либо автоматически с помощью колеса с лопатками, и это является наиболее основательный метод очистки от ржавчины. Пескоструйная очистка с помощью центрифуги, сжатого воздуха и вакуума являются хорошо известными типами. ( см. Приложение № 3)
Дробь
Частицы являются всего лишь практически сферическими и твёрдыми и должны содержать минимальное количество посторонних примесей и дроби нестандартной формы.
Грунтовки, использующиеся после дробеструйной очистке, должны быть проверены по своим эксплуатационным характеристикам.
Крупный абразив
Частицы должны иметь угловатую форму с острыми режущими гранями, должны быть удалены «половинки». Если в спецификации не указано что-либо иное, должен быть использован песок минерального происхождения.
Влажная (абразивная) (пескоструйная) очистка:
Влажная очистка под очень высоким давлением
Давление = более 2000 бар
скорость очистки = макс. 10-12 м2/ час в зависимости от материала, подлежащего удалению.
Использование: полное удаление всех покрытий и ржавчины. Результат сопоставим с сухой пескоструйной очисткой, но со вспышками ржавчины после высыхания.
Влажная очистка под высоким давлением
Давление = до 1300 бар
Скорость очистки = макс. 5 м2/ час в зависимости от материала, подлежащего удалению. При намного меньшем давлении этот метод используется для удаления загрязнений с любой подложки.
Использование: удаление соли и других загрязнений, покрытий и ржавчины.
Влажная абразивная пескоструйная очистка под низким давлением
Давление= 6-8 кг/см2
Скорость очистки = 10-16 м2 /час в зависимости от материала, подлежащего устранению.
Использование: уменьшение абразивности, уменьшение количества пыли, удаление соли, устранение опасности возникновения искры. Результат сопоставим с сухой пескоструйной очисткой, но со вспышками ржавчины после высыхания.
Очистка паром:
Давление=100-120 кг/см2
Использование: Удаление водорастворимых и эмульгированных загрязнений : подложка высыхает быстрее, чем при обработке подложки водой.
Стандарты ISO:
При определении точной степени удаления ржавчины и очистки стальной поверхности перед покраской использует Международный стандарт ISO 8501-01-1988 и ISO 8504-1992.
ISO 8501-01 употребляется по окалине. Это означает следующие уровни заражения ржавчиной:
А — стальная поверхность в большой степени покрытая окалиной , но в незначительной степени или совсем не затронута ржавчиной.
Б — стальная поверхность, которая начала ржаветь и с которой окалина начала осыпаться.
С — стальная поверхность, с которой окалина отвалилась и откуда она может быть удалена, но с лёгким видимым питтингом.
Д — стальная поверхность, с которой окалина отвалилась , но с лёгким питтингом, видимым невооружённым глазом.
Степени предварительной подготовки поверхности Стандарт ISO определяет семь степеней подготовки поверхности.
В спецификациях часто употребляются следующие стандарты:
ISO-St Обработка вручную и электроинструментами.
Подготовка поверхности вручную и с помощью электроинструментов: скобление, зачистка проволочными щётками , механическими щётками и шлифовка, — обозначается буквами «St».
Прежде, чем начать очистку вручную или электроинструментами, толстые слои ржавчины должны быть удалены способом обрубки. Видимые загрязнения от масла, жира и грязи тоже должны быть удалены.
После очистки вручную и электроинструментами, поверхность должна быть очищена от отслаивающейся краски и пыли.
ISO-St2 Тщательная очистка вручную и электроинструмента-ми
При поверхностном рассмотрении невооружённым взглядом, подложка должна выглядеть очищенной от видимых следов масла , жира и грязи и от плохо прилегающей окалины, ржавчины, краски и посторонних веществ.
ISO-St3 Очень тщательная очистка вручную и электроинструмента-ми
То же самое, что и для St2, но подложка должна быть очищена намного более тщательно, до появления металлического блеска.
ISO-Sa пескоструйная очистка
Подготовка поверхности способом пескоструйной обработки обозначается буквами «Sa».
Прежде, чем приступить к пескоструйной очистке, толстые слои ржавчины должны быть удалены методом обрубки. Видимые масляные, жировые загрязнения и грязь тоже должны быть устранены.
После пескоструйной обработки подложка должна быть очищена от пыли и мусора.
ISO-Sa1 лёгкая пескоструйная очистка
При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от окалины с плохим прилеганием, ржавчины, краски и других посторонних веществ.
ISO-Sa2 Тщательная пескоструйная очистка
При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от большей части окалины, ржавчины, краски и других посторонних веществ. Каждое остаточное загрязнение должно иметь плотное прилегание.
ISO-Sa2,5 Очень тщательная пескоструйная очистка
При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от большей части окалины, ржавчины, краски и других посторонних веществ. Все остаточные следы заражения должны проявляться только в форме едва заметных пятен и полос.
ISO-Sa3 Пескоструйная очистка до визуально чистой стали.
При проверке невооружённым взглядом поверхность должна выглядеть зачищенной от видимых масляных, жировых пятен и грязи и от большей части окалины, ржавчины, краски и других посторонних веществ. Поверхность должна иметь однородный металлический блеск.
6. Влияние технологических факторов получения лакокрасочных покрытий на их долговечность
Технологические процессы получения лакокрасочных покрытий разнообразны. Это связано с функциональным назначением окрашиваемого изделия, условиями его эксплуатации, характером окрашиваемой поверхности, применяемыми методами окрашивания и формирования покрытий.
Процесс получения лакокрасочного покрытия заключается в осуществлении следующих обязательных стадий:
- подготовка поверхности перед окрашиванием
- нанесение лакокрасочного материала
- отверждение лакокрасочного материала
Каждая из этих стадий влияет на качество получаемого покрытия и его долговечность. Рассмотрим влияние указанных факторов на долговечность покрытий в отдельности.
Подготовка поверхности перед окрашиванием играет существенную роль в обеспечении долговечности. Многолетний опыт применения лакокрасочных покрытий в различных отраслях промышленности показывают, что их долговечность приблизительно на 80 % определяется качеством подготовки поверхности перед окрашиванием. Некачественная подготовка поверхности металла перед окрашиванием вызывает ряд нежелательных последствий, приводящих к ухудшению защитных свойств покрытий:
ухудшение адгезии покрытия к подложке
развитие под покрытием коррозионных процессов
растрескивание и расслоение покрытий
ухудшение декоративных свойств
Между долговечностью покрытий и степенью очистки поверхности существует четко проявляющаяся зависимость.
В случае механических способов подготовки поверхности ориентировочные коэффициенты повышения сроков службы систем покрытий в зависимости от подготовки поверхности могут быть представлены следующим образом:
- окрашивание по неподготовленной поверхности — 1,0
- очистка ручным способом — 2,0-1,5
- абразивная очистка — 3,5-4,0
Метод окрашивания и условия нанесения лакокрасочных материалов существенно влияет на долговечность покрытий. Сроки службы покрытий в зависимости от метода окрашивания могут различаться на 15-25%, что объясняется разной структурой сформированных покрытий (лучше при электростатическом, воздушном, безвоздушном распылении; хуже при окунании, струйном обливе).
Условия нанесения (влажность, температура окружающего воздуха) также влияет на качество и долговечность покрытий. При несоблюдении температурно-влажностных параметров на поверхности сформированного покрытия появляются различные дефекты (шагрень, проколы), которые приводят не только к ухудшению внешнего вида, но значительно снижает долговечность покрытия.
Режим отверждения покрытий влияет на его защитные и физико-механические свойства. Покрытия, сформированные в результате горячего отверждения, более устойчивы к воздействию климатических факторов и агрессивных сред. Это объясняется тем, что формирование при повышенных температурах обеспечивает образование покрытий более плотной структуры. Физико-механические свойства неоднозначно зависят от температуры отверждения лакокрасочных материалов. Часто при горячем отверждении наблюдается охрупчивание покрытий, что приводит к снижению их прочностных свойств.
Толщина лакокрасочных покрытий для обеспечения противокоррозионной защиты должна быть достаточно большой, так как она влияет на скорость проникновения агрессивных агентов к поверхности металла. Поэтому при эксплуатации покрытий в условиях с различными параметрами агрессивности его толщина устанавливается в соответствии со степенью агрессивности среды. Так рекомендуемая толщина покрытий для сельской атмосферы составляет 120 мкм, промышленной — 150 мкм, морской — 200 мкм, химической — 300 мкм. Вместе с тем существует мнение, что не всегда увеличение толщины покрытия может привести к повышению его противокоррозионных свойств. При значительной толщине в покрытии могут возникать внутренние напряжения, приводящие к его растрескиванию. Толщина покрытия должна гарантировать отсутствие капиллярной проницаемости, т.е. быть несколько больше критической толщины. Для различных условий эксплуатации повышение толщины покрытия больше критической колеблется в 1,5-5 раз. В идеальном случае этот коэффициент подбирается опытным путем.
Таким образом, высокую долговечность и хорошие физико-механические свойства лакокрасочных покрытий можно обеспечить при выборе оптимальных стадий технологических операций их получения с учетом правильного выбора лакокрасочного материала и т.д.
7. Струйная очистка поверхностей с применением абразивов
Почему именно струйная очистка?
Широко известный недостаток железа и стали, заключается в том, что эти материалы ржавеют, то есть поддаются одной из форм коррозии. Для того, чтобы продлить срок службы дорогого оборудования и создать условия для оптимальной отдачи от капиталовложений, железные и стальные части конструкций обычно подвергаются антикоррозийной обработке с помощью нанесения на них одного или нескольких защитных слоев краски и других материалов. Перед нанесением защитного слоя необходимо провести тщательную обработку поверхности с целью получения наилучшего сцепления краски с поверхностью. Одним из наиболее эффективных методов подготовки поверхностей является струйная очистка с применением абразивов. Другими методами предварительной обработки поверхностей являются, например, очистка ручная и механическая, термическая очистка и очистка с применением химических препаратов. (травление).
Последние вышеупомянутые методы имеют различные недостатки, варьирующиеся от получения недостаточной степени чистоты поверхности до нанесения ущерба здоровью человека и окружающей среде.
Тщательная предварительная обработка поверхности очень важна. Даже самые лучшие методы нанесения защитных покрытий по своему действию никогда не превосходят значение качества предварительной обработки поверхности. В большинстве случаев причиной преждевременного выхода из строя защитных покрытий является недостаточная или не соответствующая требованиям предварительная подготовка поверхностей.
Кроме железа и стали, различным формам коррозии подвергаются также и другие материалы. Поэтому струйная очистка и окраска проводятся не только на металлических, но и на бетонных и каменных поверхностях (памятники, фасады домов и т. д.), поверхностях из синтетических и других материалов. В некоторых случаях струйная обработка проводится в декоративных целях, например на поверхностях из стекла, хрусталя, нержавеющей стали и т. д.
Струйная обработка и здоровье.
Даже и сейчас используется термин «пескоструйная обработка». Однако, в большинстве случаев, это описание уже не соответствует действительности. В прошлом песок использовался в качестве абразивного материала. Однако, в 1957 году в Нидерландах был принят Закон о Силикозе, включающий в себя так называемый «Декрет о пескоструйной обработке поверхностей». Этим законом впредь запрещалось использование при струйной обработке материалов, содержащих более 1% свободного кремнезема. В кварцевом песке находится гораздо больше 1% свободного кремнезема, обычно 80-90%. В процессе струйной обработки поверхности зерна песка расщепляются на очень мелкие микро-частицы.
Эти частицы, размером менее 5-10 микрон (Е) и почти невидимые, часто еще очень долгое время остаются в окружающем воздухе и вдыхаются рабочими и всеми, кто находится вблизи места проведения очистительных работ. Скапливаясь и затвердевая в легких, они вызывают повреждения легочной ткани, что в свою очередь ведет к появлению респираторных проблем. Подобное состояние может перейти в силикоз (также называемый «болезнью пыльных легких»), болезнь, которая может завершиться фатальным исходом.
Струйная очистка стали.
Во время струйной очистки абразив (обычно твердый, гранулированный материал) с большой силой выдувается (обработка под прямой струей) или выбрасывается (дробемётая обработка) на обрабатываемую поверхность. Цель подобной обработки подготовить поверхность таким образом, чтобы обеспечить оптимальное сцепление наносимого затем защитного покрытия с поверхностью. На эффективность защитных покрытий влияют следующие известные принципиальные факторы:
- Тщательная очистка поверхности, что означает удаление ржавчины, прокатной окалины, старых слоев краски, а также отложений соли и хлоридов и загрязнений пылью, маслами и жирами;
- Создание профиля на поверхности (модель якоря).
Иногда струйная обработка проводится водой под сильным давлением. Так как вода не создает профиль на поверхности, в нее часто добавляют подходящий абразив.
Перед началом струйных работ с поверхности должны быть удалены толстые слои ржавчины (если имеются), а также масло, жир и грязь.
После обработки поверхность нужно очистить от свободной пыли. Чтобы реально оценить степень чистоты поверхности, нужно принимать во внимание первоначальное ее состояние. Поэтому были выработаны международные стандарты, отражающие первоначальное состояние поверхности до ее обработки ( степень загрязнения ) и чистоту поверхности после обработки ( степень подготовки ).
Широко применяющийся стандарт ISO 8501-1:1988 (E).
Этот стандарт дает детальное определение Степеней Загрязнения и Степеней Подготовки и основан на визуальном обзоре поверхности с помощью фотографий.
Список использованной литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/zaschitnyie-okraski-metallicheskih-konstruktsiy/
1) Краткая химическая энциклопедия под редакцией И.А. Кнуянц и др. — М.: Советская энциклопедия, 1961-1967, Т.2.
2) Советский энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1983.
3) Андреев И.Н. Коррозия металлов и их защита. — Казань: Татарское книжное издательство, 1979.
4) Войтович В.А., Мокеева Л.Н. Биологическая коррозия. — М.: Знание, 1980, № 10.
5) Лукьянов П.М. Краткая история химической промышленности. — М.: Издательство АН СССР, 1959.
6) Теддер Дж., Нехватал А., Джубб А. Промышленная органическая химия. — М.: Мир, 1977.
7) Улиг Г.Г., Реви Р.У. Коррозия и борьба с ней. — Л.: Химия, 1989.
Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы. — М.: Высшая школа, 1980.
