microbik.ru
1 2 3
Антикоррозионные покрытия в системе комплексной защиты мостовых металлоконструкций

Агеев В. С., Кабанов Е. Б., Хусид Р. Г., Дерновой А. Н.
НПЦ Мостов, Санкт-Петербург


Основным видом противокоррозионной защиты стальных мостовых конструкций является нанесение на них лакокрасочных покрытий (ЛКП). Для лучших из ЛКП средний срок службы составляет 20–25 лет. Поскольку срок службы мостовых конструкций до капитального ремонта составляет 80–100 лет, такие конструкции требуют многократного восстановления лакокрасочных покрытий. Помимо основных поверхностей, мостовые конструкции имеют узлы соединений пролетных строений, которые также должны быть работоспособными в течение всего срока службы мостового строения.

Мостовые пролетные металлоконструкции соединяются с помощью сварки, а также с помощью болтовых фрикционных соединений, в которых передача усилия обжатия соединяемых элементов высокопрочными метизами осуществляется только силами трения по контактным плоскостям усилием обжатия болтов до 22 т.

Практикой выполнения монтажных работ установлено, что наиболее эффективно сдвигоустойчивость контактных соединений выполняется при коэффициенте трения контактных поверхностей f ≥ 0,58. Это значение можно принять в качестве основного критерия сдвигоустойчивости, и оно соответствует исходному значению Ктр. для монтируемых стальных контактных поверхностей, обработанных непосредственно перед сборкой абразивно-струйным методом с чистотой очистки до степени Sa 2,5 и шероховатостью Rz ≥ 40 мкм.

Частично указанная проблема сохранения требуемой шероховатости контактных поверхностей и обеспечения требуемой величины f ≥ 0,58 решена применением разработанного НПЦ Мостов съемного покрытия «Контакт» для временной защиты от коррозии отдробеструенных в условиях завода колотой стальной дробью контактных поверхностей мостовых пролетных конструкций на период их транспортировки и хранения в течение 1–1,5 лет (до начала монтажных работ на строительном объекте). Непосредственно перед монтажом покрытие «Контакт» подрезается ножом и ручным способом легко снимается «чулком» с контактных поверхностей, после чего сборка конструкций может производиться без проведения дополнительной абразивно-струйной очистки.

Однако, в связи с тем, что в обычной практике проведение монтажно-транспортных операций с пролетными строениями осуществляются с помощью захватов, фиксируемых в отверстиях контактных поверхностей, временное защитное покрытие «Контакт» в районе установки захватов повреждается. На строительном объекте приходится производить повторную абразивно-струйную обработку присоединительных поверхностей, т. к. они после длительной экспозиции на открытом воздухе обильно покрыты продуктами ржавления.

Выполнение дополнительной очистки значительно увеличивает трудоемкость монтажных работ. Кроме того, в условиях открытой атмосферы и удаленности строительных площадок мостов от промышленных центров требуемые показатели очистки металла труднодостижимы, что, в конечном счете, вызывает снижение фрикционных показателей, соответственно снижение усилий обжатия высокопрочных метизов, а, следовательно, приводят к снижению качества монтажных работ.

Эксплуатация мостовых конструкций подразумевает постоянное воздействие на контактные соединения климатических факторов, соответствующих в пределах РФ умеренно-холодному климату (У1), а также циклических сдвиговых нагрузок от движущегося по мостам транспорта. В идеале контактные соединения должны быть на весь период эксплуатации (80–100 лет) покрыты защитно-фрикционными покрытиями, исключающими коррозию отдробестреунных контактных поверхностей и сохраняющих одновременно при этом требуемые фрикционные свойства.

Соединительные крепежные изделия (включая резьбу) также должны быть защищены от коррозии с помощью защитных покрытий, обеспечивающих, кроме того, необходимый коэффициент закручивания К = М/Рd, который должен быть для обеспечения нормативной величины коэффициента трения (f ≥ 0,58) в пределах 0,14–0,2. Здесь, М – крутящий момент, приложенный к гайке для натяжения болта на заданное нормативное усилие, (Нм); Р – усилие натяжения болта, (кН); d – диаметр болта, (мм).

В процессе исследований были выбраны различные виды защитно-фрикционных покрытий для контактных поверхностей мостовых металлоконструкций, а также защитно-антифрикционные покрытия для высокопрочных метизов.

Для всех видов покрытий были проведены испытания на обжатие и сдвиг образцов, имитирующих контактные соединения мостовых конструкций, и определены величины коэффициентов закручивания и коэффициентов трения. Для лучших покрытий эти значения представлены в обобщенных таблицах 1 и 2.

Таблица 1

Коэффициент трения f контактных поверхностей металлоконструкций, работающих на сдвиг, с различными видами подготовки поверхности

Способ подготовки контактных поверхностей мостовых конструкций


Значение f
при сдвиге



Срок службы покрытия, годы


Абразивно-струйная очистка колотой дробью


0,73


-


То же после снятия покрытия «Контакт»
(2 сл., 120 мкм)


0,50


-


Абразивно-струйная очистка купрум шлаком
или песком


0,50


-


Клеефрикционное эпоксидное покрытие
(1 сл., 150 мкм + абразив)


0,45


10


Защитно-фрикционное цинк-силикатное покрытие Hempel Galvosil 1578 (1сл., 70 мкм), усилие затяжки 10 т


0,58


15–20



Нормативное значение f ≥ 0,58

Таблица 2

Коэффициент закручивания К высокопрочных болтов в зависимости от видов обработки метизов и защитно-антифрикционных покрытий

Способ подготовки метизов или вид покрытия


Коэффициент закручивания, К


Срок службы покрытия, годы


Обработка в горячих щелочных растворах
для снятия окалины и продуктов коррозии


0,14–0,20


-


ТДЦ - Zn (40 мкм)


0,14–0,20


30


Zn-Al покрытие Dacromet 500 (10 мкм)


0,11–0,20


10


Zn-Al покрытие Dacromet 500 со смазкой Gleitmo
(12 мкм)


0,11–0,15


10



Нормативное значение K = 0,14–0,20

Выводы:

1. Проведенные исследования показали, что наилучшими характеристиками, обеспечивающими одновременно длительную противокоррозионную защиту и высокие фрикционные свойства, обладает защитно-фрикционное цинк-силикатное покрытие Hempel Galvosil 1578 (1сл., 70 мкм). Для временной противокоррозионной защиты контактных присоединительных поверхностей мостовых металлоконструкций на период до одного года рекомендуется покрытие «Контакт».

2. Для длительной противокоррозионной защиты высокопрочных крепежных изделий наиболее целесообразно применение термодиффузионного цинкования, обеспечивающего одновременно и наилучшие значения коэффициента закручивания.

3. Предложенные системы покрытий в сочетании со штатными долговечными лакокрасочными покрытиями можно считать комплексной системой противокоррозионной защиты для мостовых металлоконструкций. Достоинством такой комплексной системы защиты является возможность применения ее еще на этапе заводского изготовления металлоконструкций, что существенно сокращает проведение противокоррозионных работ на монтажно-строительных площадках и естественно повышает качество и долговечность защиты.

Кремнийорганические продукты Дау Корнинг для индустриальных ЛКМ, улучшающие атмосферостойкость и температуростойкость покрытий

Артамонов Г. Л., к. х. н.
cпециалист по технической поддержке России и СНГ,
Силиконы для промышленного применения, Dow Corning


Более 50 лет компания Дау Корнинг является лидером в производстве кремнийорганических продуктов и технологий для ЛКМ, что позволило ученым из Дау Корнинг разработать высокоэффективные продукты для потребителей в индустриальном сегменте ЛКМ во всем мире.

Уникальная комбинация свойств кремнийорганики позволяет выделить две основные группы продуктов:

1) силиконовые смолы, как связующие или сосвязующие с различными органическими смолами в эмалях – исторически занимающие значительную долю рынка высокотемпературных и атмосферостойких покрытий.

2) силиконовые добавки: силиконовые полимеры, вводимые в минимальных количествах в рецептуру от 0,05%, позволяющие достичь контроля пенообразования, улучшить смачивание, гладкость, выравнивание, глянец, водостойкость, текстурирование или любое их сочетание. Силаны, добавление которых, обеспечивает высокую дисперсность пигментов, увеличивает адгезию к поверхности и придает водоотталкивающие свойства.

ЛКМ для наружных поверхностей подвергаются воздействию солнечного света в условиях влажности, сухости, жары и холода. Комбинированное воздействие ультрафиолетового излучения, меняющейся температуры и влажности быстро разрушает органические полимеры, делая покрытие шероховатым и подвергая прямому воздействию пигменты. Внешние проявления таких дефектов – заметная потеря блеска и меление.

Использование силиконовых смол в качестве связующего или со-связующего придает атмосферостойкость краскам для покрытия мостов, трубопроводов и металлических перекрытий в зданиях, подвижного состава, кораблей и т. д., что в свою очередь позволяет увеличить срок службы покрытия и его надежность.

Сравнение энергии связи атомов в кремнийорганических и органических соединениях позволяет понять, почему силиконовый «скелет» обладает более высокой прочностью при ультрафиолетовом облучении и высокой температуре (см. табл. 1).

Таблица 1

Энергия связей некоторых общих комбинаций атомов в смолах

Связь


Энергия связи, кДж / моль


Si – O


445


C – C


346


C – O


358


Si – С


306




Существует два пути улучшения атмосферостойкости и температуростойкости покрытий:

1) смешивание органических смол на основе растворителей (алкидные, акриловые) с силиконовыми смолами;

2) химическое взаимодействие кремнийорганических и органических смол, что обеспечивает более высокую совместимость, давая возможность использовать более широкий спектр органических смол.

Степень модификации силиконами диктуется строгостью технологических требований (см. табл. 2) и может составлять от 15 до 90% силикона, введенного в органическую смолу. Более высокие количества силиконовой смолы обеспечивают устойчивость эмалей на их основе к высоким температурам и перепадам температур, что позволяет их применять при окраске печей, дымоходов и вытяжных труб, автомобильных глушителей, котлов, паропроводов, теплообменников и нагревательных элементов.

Использование кремнийорганики с органическими смолами позволяет улучшить физические свойства покрытий, такие как твердость (фенольные и меламиновые), естественная сушка (акриловые), стойкость к коррозии (эпоксидные) и прочность (алкидные).

Таблица 2

Использование силиконовых смол Дау Корнинг для экономичных высокотемпературных покрытий

Пределы рабочих температур*


Типы смол


121–204°С


Силиконовые (15–40%) – органические смолы, холодное смешение
Органические смолы – алкидные, полиэфирные, акриловые
Силиконовые смолы – Смола 840, Смола 431HS


204–316°С


Силиконовые (15–50%) – органические смолы, холодное смешение
Силиконовые (20–50%) – органические смолы, сополимеризация
Органические смолы – полиэфирные, акриловые
Силиконовые смолы – (смешение) Смола 840, Смола 431HS, Смола 220 чешуированная, Смола 217 чешуированная (сополимеризация) Z-6018, 3074, 3037


316–427°С


Силиконовые (40–90%) – органические смолы, холодное смешение
Органические смолы – акриловые
Силиконовые смолы – (смешение) Смола 840,Смола 431HS, Смола 805, Смола 806A, Смола 808


427–538°С


Силиконовые смолы (> 90%)
Силиконовые смолы – Смола 805, Смола 806А, Смола 808


538–760°С


Силиконовые смолы (> 90%)
Силиконовые смолы – Смола 805, Смола 806A, Смола 840



* Минимум 1000 часов

Компания Дау Корнинг разработала широкий ряд силиконовых добавок, позволяющих при минимальных концентрациях добиваться максимального положительного эффекта. Полидиметилсилоксановые (ПМС) жидкости с низкой и средней вязкостью были первыми силиконовыми добавками в покрытиях. Они легко растворяются в органорастворимой краске, уменьшая при этом поверхностное натяжение жидкости и придавая ей способность смачивать субстраты, даже если они загрязнены. Это уменьшает появление дефектов пленки. Силиконы также уменьшают перепады поверхностного натяжения вдоль покровной пленки по мере ее высыхания, так, что получается гладкая поверхность и исключается нежелательный дефект «апельсиновой корки».

Силиконовые полимеры могут быть модифицированы полиэфирными группами, образуя силиконовые полиэфирные сополимеры. Последние действуют как ПАВы, обеспечивая пеногашение, деаэрирование, улучшают смачивание и гладкость. В табл. 3 представлены некоторые кремнийорганические добавки.

Таблица 3

Добавки Дау Корнинг для промышленного применения

Эффект/Система


Водоразбавляемые


Органоразбавляемые


Гладкость


51, 52, 57


19, 55


Стойкость к истиранию


51,52,57


19, 55, 56


Растекаемость/








выравнивание


30, 57


55, 56, 57


Смачиваемость


67


55, 56


Водостойкость


84





Контроль за пенообразованием


73, 2210, 62, 68


7,56




В заключение, необходимо отметить, что внедрение кремнийорганических материалов позволяет экономически эффективно ответить на возрастающие требования потребителей в индустриальном сегменте. В каждом конкретном случае подобрать рецептуру и продукт, соответствующий технологическим возможностям производителей ЛКМ, а так же выбрать смолу, модификатор или добавку, отвечающую специфическим требованиям конечных заказчиков.


следующая страница >>