8-800-500-52-11

Бесплатно по России

+7(4852)72-62-74

Заказать звонок

Окраска на ржавчину: грунтовка ЭП-0199,"Гремируст", ХС-500. Теория и практика

1209374364_12000000.jpgКак 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 покрываться слоем ржавчины. Картина знакома многим!



Суммарный ущерб, приносимый в результате коррозии металлов в промышленно развитых странах, достигает 5 % национального дохода.



К сожалению, использование в таких случаях традиционных способов защиты металлов с тщательной очисткой от ржавчины, обработкой поверхности специальными пассивирующими составами, грунтованием и последующим нанесением 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 антикоррозийной защиты металла оборачивается новыми хлопотами и затратами, т. к. традиционные ЛКМ (даже на органической основе) не обеспечивают полной изоляции поверхности. Влага все равно рано или поздно проникает 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-0199грунт-эмаль «Грэмируст») или с добавлением той же эпоксидной смолы в органический раствор сополимера винилхлорида с винилацетатом (ХС-500).

Грунтовка ЭП-0199 предназначается для применения в комплексных системах лакокрасочных покрытий, для грунтования и самостоятельной защиты прокорродировавших поверхностей черных металлов (толщина слоя продуктов коррозии до 100 мкм), подвергающихся воздействию климатических факторов, промышленной атмосферы, содержащей агрессивные газы и пары, либо кратко временному обливу кислотами и щелочами.

Грунтовка "Грэмируст" предназначается для грунтования и самостоятельной защиты прокорродировавших и чистых металлических поверхностей, подвергающихся длительному хранению, воздействию открытой промышленной атмосферы, содержащей агрессивные газы и пары, климатических факторов умеренного, холодного, морского и тропического климатов, повышенной влажности, масел, различных нефтепродуктов и др. специальных сред. Используется при окрашивании металлоконструкций, трубопроводов, градирен, ограждающих конструкций, емкостного оборудования и других объектов. Допускается применение для окрашивания изделий из бетона и железобетона.

Состав ХС-500 предназначается для защиты от коррозии наружных поверхностей оборудования, металлических и железобетонных конструкций, трубопроводов в условиях промышленной атмосферы химических производств.

Не смотря 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 вододисперсными 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 +8 °С) и влажностью воздуха не более 75 %. Наилучшее применение таких материалов – для предварительного грунтования (пассирования поверхности) с последующим нанесением органоразбавляемых ЛКМ.



Для финишного нанесения «на ржавчину» из вышеперечисленных ЛКМ для создания покрытий, одновременно обладающих как защитными свойствами (в т.ч. в условиях повышенной агрессивности среды), так и более высокой декоративностью, следует отнести двухупаковочные органоразбавляемые ЛКМ с использованием эпоксидных смол. К единственному 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 смешивания.



Особенно этот недостаток проявляется при необходимости проведения крупномасштабных ремонтно-восстановительных окрасочных работах. В этой связи возникает актуальность рассмотрения предлагаемых сегодня на отечественном рынке специальных одноупаковочных органоразбавляемых защитно-декоративных ЛКМ.




ЖЕЛЕЗО И ЕГО СВОЙСТВА. КОРРОЗИЯ ЖЕЛЕЗА 

ni3.jpgПрежде, 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, и 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 то, что, 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 %-ную 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 не маловажную роль играет не только тип используемого пленкообразователя, но и рациональный подбор специальных пигментов, которые способны создать определенный дополнительный барьер проникновению влаги к поверхности металла.



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



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



Железо обладает большим сродством к кислороду. С сухим воздухом компактное железо начинает заметно реагировать лишь выше 150 °С. 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 более 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 стали.



Такой же эффект ускоренной коррозии железа происходит при нарушении сплошности катодных покрытий: луженого железе, железа, покрытого никелем, медью и другими более благородными металлами, т. к. в данном случае, как и в случае окалины, в образующейся (в присутствии влаги) электрохимической паре, железо, выполняя функцию анода, быстро окисляется (корродирует).



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 pH=7 (-0.412 В). Однако, вода, не содержащая воздуха, почти не взаимодействует с железом, т.к. 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 трехвалентного железа [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
  • 2Fe + 3H2O + 3/2O2 → 2Fe(OH)3 (в присутствии кислорода)
  • 2Fe(OH)2 + 1/2O2 + H2O → Fe(OH)3

Процесс образования ржавчины происходит через стадию накопления в поверхностном 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.

  • 2Fe3+ + Fe0 → 3Fe2+
  • 2Fe2+ + 1/2O2 + H2O → 2Fe2+ + 2(OH)-

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 вязи необходимо рассмотреть еще один возможный механизм защиты черных металлов, связанный с наличием в ЛКМ ингибиторов коррозии.



В качестве примера можно остановиться на действии фосфата цинка – Zn3(PO4)2nH2O, который благодаря своей низкой токсичности и невысокой стоимости, является одним из наиболее применяемых, в т. ч. 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 ЛКМ с образованием комплексной кислоты:

  • Zn3(PO4)24nH2O ↔ [Zn3(PO4)2(OH)2(H2O)2]2- + 2H+,

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

  • [Zn3(PO4)2(OH)2(H2O)2]Fe или [Zn3(PO4)2(H2O)2(OH)(COOH)]Fe

МИНИМАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЛКМ  «по ржавчине» И ИХ МАКСИМАЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ 



Подводя итог вышеизложенному следует, что для создания декоративных и одновременно защитных покрытий на металлической поверхности с плотной ржавчиной и окалиной (предварительное удаление рыхлой (неплотной) ржавчины ( как и других механический загрязнений) в любом случае необходимо, т.к. она препятствует адгезии покрытий и усиливает осмотическое проникновение воды под пленку вследствие наличия в ней растворимых продуктов) 



Специальные ЛКМ должны обладать как минимум первым из трех ниже перечисленных свойств:

  • образовывать покрытия, максимально изолирующие металлическую поверхность от воды (влаги) и возможного поступления с ней более агрессивных веществ (находящиеся в городской и промышленной атмосфере окислы серы и азота, конденсируясь вместе с влагой, разъедают металл, а хлорид-ионы, присутствующие в морской воде и атмосфере приморских районов, адсорбируясь на поверхности железа, препятствуя образованию на ней защитных слоев, ускоряют развитие коррозии) и одновременно 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 т.ч. ингибиторы коррозии), способные на планируемый срок службы покрытия максимально исключить развитие подпленочной коррозии.

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 покрытия.



Возвращаясь к ЛКМ, указанным в Таблице, необходимо отметить, что не смотря на то, что 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 повышению отражательной способности покрытий к любым видам излучения (видимый свет, тепловое, УФ-излучение) и снижает температуру окрашенных объектов на 5-10°, обеспечивая тем самым и более «мягкие» условия эксплуатации для самого покрытия.


Технические характеристики специальных ЛКМ для защитно-декоративной окраски металлических поверхностей с плотно-держащейся ржавчиной и окалиной.

Эмаль ПФ-5000 «HammerRus»

ГОСТ Р 51691-2000

(улучшенный аналог Hammerite )

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

1. Подготовка металлических поверхностей

 Поверхность должна быть сухой и очищенной от пыли, грязи, жира, солей, рыхлой ржавчины и отслаивающейся старой краски.

Способ подготовки: обработка 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.

Уайт-спирит, сольвент, ксилол, толуол.

Для неровных, изъеденных ржавчиной металлических поверхностей:

Нанести дополнительный слой эмали

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 таниновым 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

Полуглянцевая

Глянцевая

4. Механизм защитного действия покрытия

ЭФФЕКТИВНАЯ БАРЬЕРНАЯ ЗАЩИТА, заключающаяся в механической изоляции окрашиваемой поверхности от влаги за счет входящих в состав краски прозрачных стекловидных микрочастиц, алюминиевой пудры и силиконов, обеспечивающих водоотталкивающие свойства.

В состав эмали дополнительно включен специальный органический ингибитор, препятствующий развитию подпленочной коррозии в случае какого-либо механического нарушения целостности покрытия.

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 усилением барьерной защиты за счет «закупоривания пор» в слое покрытия продуктами окисления металлического цинка. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (ЦЕМЕНТИРВОАНИЕ) 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

≈ 210 – 260 г/м2

190 - 250 г/м2

230 – 270 г/м2

7. Время высыхания при +20°С и относительной влажности воздуха 70±5 %

- на отлип

≈ 1.5 часа

6 – 8 часов

0.5 – 3 часа

- до степени 3

2 – 3 часа

12 – 16 часов

6 – 8 часов

- время 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

+8 °С

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

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

- рекомендуемая температура нанесения

От +8 до +25 °С

От +5 до +40 °С

От +5 до +30 °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.

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 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

Ксилол, толуол, сольвент

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

Сольвент, 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

Химстойкость

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.

Пределы температур при эксплуатации:

От -20 до +80 °С

От -40 до +90 °С

От -40 до +120 °С

11. Дополнительные характеристики

Адгезия, бал (по ГОСТ 15140)

1

1

1

Эластичность, мм (по ГОСТ 6806)

н/н

1

1 – 2

Твердость, в у.е. (по ГОСТ 5233)

Не менее 0.4

Не менее 0.3

Не менее 0.45

12. Экономика

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

~ 30 руб.*

~ 18 руб.*

~ 40 руб.*

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

5 – 7 лет

(с сохранением декоративных свойств)

От 4 до 6 лет

в зависимости от характера эксплуатации покрытых металлоконструкций.

(Декоративные свойства сохраняются до 2-х лет, далее возможно образование полуматовой-матовой поверхности)

10 лет и более

(в процессе эксплуатации в атмосферных условиях происходит пожелтение пленки эмали с возможным изменением оттенков цвета от первоначального)


*Указанные в таблице цены актуальны на февраль 2008 г.

Видео на тему:



Вместе с этим читают: