Долговечная защита грунт-эмалью «АнтикорХим-МАХХ» при коррозионной активности С4, С5

Разработка и ввод в эксплуатацию объектов строительства различного назначения невозможны без учета коррозионных условий окружающей среды. Так, варьирующийся состав промышленной атмосферы даже в пределах одного производства оказывает прямое влияние на скорость и агрессивность коррозионных процессов, протекающих на поверхности используемых металлоконструкций. Для специалистов, проектирующих, вводящих в эксплуатацию и осуществляющих обслуживание конструкций в зонах с высокой коррозионной нагрузкой, выбор эффективной системы антикоррозионной защиты становится критическим фактором, определяющим безопасность и экономическую эффективность проекта.

На территории России насчитываются тысячи объектов, расположенных в зонах высокой коррозионной активности. К ним относятся химические производства, прибрежные сооружения, порты, судоремонтные верфи. Коррозия металла на данных объектах приводит к значительным прямым и косвенным экономическим издержкам, в частности, к затратам на восстановление поврежденных покрытий и на замену элементов конструкций, а также к простоям производства и потенциальным аварийным рискам. В связи с этим вопрос выбора эффективной системы антикоррозионной защиты, способной в течение длительного срока выполнять защитные функции в условиях агрессивной окружающей среды, приобретает первостепенное практическое значение [1,2,3].

Данный аспект становится не менее важным и для производителей лакокрасочных материалов (ЛКМ). В целях обеспечения наилучшего качества материалов и удовлетворения рыночного спроса производителю необходимо не только разрабатывать рецептуры ЛКМ с высокими защитными свойствами, сохраняющимися даже в жестких условиях эксплуатации, но и осуществлять испытания новых материалов на соответствие существующим стандартам. Следует отметить, что предоставляемые заказчику прогнозируемые сроки долговечности и сохранения заявленной защитной способности покрытия в реальных условиях могут считаться обоснованными только в том случае, если они подкреплены результатами испытаний, проведенных в соответствии с актуальной нормативной базой и стандартизованными методами.

Нормативная база: классификация условий эксплуатации и стандартизация испытаний

В связи с необходимостью реализации системного подхода к защите металлоконструкций от коррозии на международном и национальном уровнях были разработаны документы, включающие в себя классификацию агрессивности окружающей среды и задающие стандарты методов испытаний лакокрасочных покрытий. Эти сведения позволяют четко определить условия эксплуатации будущих объектов проектировщикам и заказчикам, а также унифицируют процесс подтверждения заявленных характеристик для производителей покрытий.

Основным международным документом в этой области является ISO 12944 «Краски и лаки. Защита стальных конструкций от коррозии с помощью защитных лакокрасочных систем» [5]. В Российской Федерации и ряде других стран переводной и дополненной версией данного стандарта является серия ГОСТ 34667 (ISO 12944). В ее 2 части (ГОСТ 34667.2) [6] приведена классификация атмосферных условий по коррозионной активности (табл.1).

Таблица 1. Классификация атмосферных условий по степени агрессивности (ГОСТ 34667.2) [6]

Категории C4 и C5 являются наиболее востребованными для промышленного и инфраструктурного строительства в России: именно в данных условиях эксплуатируется большинство химических производств, портовых сооружений, мостов через крупные реки с промышленными сбросами, объектов нефтегазового комплекса в прибрежных зонах [7].

В свою очередь Приложение В ГОСТ 34667.5 [8] устанавливает минимальные требования (подготовку поверхности, минимальное число слоев и номинальную толщину высохшего слоя) к защитным лакокрасочным системам для заданной долговечности и категорий коррозионной активности для покрытий по поверхностям из углеродистой стали (табл. 2). На основе приведенных данных производится подготовка образцов лакокрасочных покрытий для проведения дальнейших испытаний.

Таблица 2. Минимальное количество слоев (MNOC) и номинальная толщина лакокрасочной системы (NDFT, мкм) в зависимости от долговечности и категории коррозионной активности на стальных конструкциях после абразивной струйной очистки по ГОСТ 34667.5-2021 [8].

Методы испытаний антикоррозионных покрытий

Для подтверждения защитных свойств и долговечности материалов могут проводиться натурные и лабораторные испытания. Однако, натурные испытания, например, размещение образцов на открытых стендах в реальных климатических зонах (на станции Геленджикаского центра климатических испытаний ВИАМ имени Г. В. Акимова - НИЦ «Курчатовский институт» с морской атмосферой), несмотря на свою достоверность, являются слишком длительными. Такие эксперименты требуют долгих лет наблюдений, что невозможно в условиях необходимости оперативной разработки и сертификации новых материалов [4, 10]. Именно поэтому в мировой и отечественной практике основным инструментом квалификации являются ускоренные лабораторные испытания, позволяющие в сжатые сроки (от нескольких суток до нескольких недель) получить воспроизводимые результаты, ранжировать материалы по стойкости и давать обоснованные прогнозы для заявленных категорий (C4, C5) [9].

Ключевым документом, устанавливающим лабораторные методы испытаний для подтверждения соответствия лакокрасочных систем заявленным категориям, является ГОСТ 34667.6-2021 (ISO 12944-6:2018) «Материалы лакокрасочные. Защита стальных конструкций от коррозии при помощи лакокрасочных систем. Часть 6. Лабораторные методы испытаний» [9]. Данный стандарт распространяется на защитные лакокрасочные системы для стальных конструкций (в том числе оцинкованных и с термически напыленным металлом) и включает в себя рассмотрение категорий коррозионной активности C2–C5. Результаты лабораторных испытаний, проведенных в соответствии с ГОСТ 34667.6-2021, предполагается учитывать при выборе соответствующих лакокрасочных систем.

В частности, для оценки способности покрытия защищать металл от процессов коррозии в условиях C4–C5 применяются ускоренные лабораторные методы, которые моделируют ключевые разрушающие факторы: воздействие влаги, солевых электролитов, перепадов температур и, при необходимости, ультрафиолетового излучения. ГОСТ 34667.6-2021 устанавливает конкретные методы испытаний и их продолжительность в зависимости от заявляемой категории коррозионной активности [9].

Можно выделить 3 основные группы лабораторных испытаний:

Испытания в камере солевого тумана (метод А по ГОСТ 34667.6-2021). Один из наиболее распространенных и показательных для оценки коррозионной стойкости покрытий, предназначенных для эксплуатации в условиях C4 и выше. Образцы с нанесенным покрытием (в том числе с контролируемым повреждением в виде линии надреза до металла) помещают в камеру нейтрального солевого тумана (NSS, концентрация раствора хлорида натрия 50 ± 5 г/дм³) при температуре 35 ± 2 °С [4, 9]. Продолжительность выдержки устанавливается в зависимости от заявляемой категории. Метод моделирует воздействие морской и промышленной атмосферы с высоким содержанием агрессивных электролитов.

Испытания в камере конденсации влаги (метод В по ГОСТ 34667.6-2021). Метод регламентирован ссылочным ГОСТ 9.401 [4], оценка стойкости покрытия к воздействию влажного воздуха без присутствия солей проводится по результатам испытания в конденсационной камере при температуре 55 ± 2 °С, относительной влажности воздуха 97 ± 3 % и времени выдержки в соответствии с нормативной документацией [4, 9]. Испытания позволяют оценить адгезионную прочность покрытия и его устойчивость к гидролитической деструкции.

Циклические испытания (метод С по ГОСТ 34667.6-2021). Наиболее приближены к реальным условиям эксплуатации, так как включают в себя последовательное воздействие УФ-излучения, солевого тумана и низких температур [9]. Циклические испытания наиболее полно воспроизводят комплекс нагрузок, испытываемых покрытием в условиях C4–C5 [8].

Независимо от конкретного метода испытаний, оценка защитной способности покрытия производится по единому набору критериев [4, 9]:

Отсутствие сквозной коррозии металла на поверхности образцов без искусственного повреждения.

Ограниченное распространение подпленочной коррозии от надреза: ширина коррозионного поражения (от кромки надреза вглубь покрытия) не должна превышать значений, установленных нормативной документацией для заявленной категории агрессивности (C4, C5) и заявленного срока службы [9].

Сохранение адгезии покрытия к металлической подложке — не менее 2 баллов по ГОСТ 9.407 (допускается частичное отслаивание, но не более установленной величины) [11].

Отсутствие вздутий, растрескивания и отслаивания покрытия по всей поверхности образца, за исключением зоны непосредственно у надреза [4].

Покрытие считается выдержавшим испытания и пригодным для заявленной категории эксплуатации (например, C4), если оно удовлетворяет всем перечисленным критериям после завершения полного цикла испытаний, предусмотренного для данной категории [9].

Результаты испытаний антикоррозионного лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX»

В соответствии с требованиями ГОСТ 34667.6-2021 [9] компанией «ПКФ Спектр» были проведены испытания антикоррозионного покрытия на основе эмали «АнтикорХим-MAXX» в независимой лаборатории «ЦНИИПСК КОРтест» института ЦНИИПСК им. Мельникова.

Для испытаний были представлены окрашенные с двух сторон и защищенные по торцам пластины из стального тонколистового проката 150х75х3 мм. Предварительно пластины были подготовлены – поверхность была обезжирена до степени 1 (ГОСТ 9.402-2004) [10] и струйно-абразивно обработана колотой дробью (степень очистки Sa1/2, ISO 8501-1) [12]. Итоговая шероховатость соответствовала степени «средний G». После подготовки осуществлялось последовательное нанесение слоёв грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» методом безвоздушного распыления с послойным замером толщины нанесенного покрытия согласно требованиям в Приложении В ГОСТ 34667.5 [8] (табл. 2) (номинальная толщина сухой пленки (НТСП) 1ого слоя – 120 мкм, НТСП 2ого – 120 мкм, общая НТСП – 240 мкм).

После высыхания грунт-эмали производился отбор пластин с покрытием необходимой толщины и отсутствием дефектов, торцы образцов окантовывались. Далее, в течение 2 недель до испытаний пластины выдерживались при температуре 23 ± 2°С и относительной влажности 50 ± 5% до полного «вызревания» покрытия. Непосредственно перед проведением испытаний проводилось повторное измерение толщины покрытия в 5 кратной повторности с учетом величины поправки на шероховатость 25 мкм в соответствии с ИСО 19840 [13]. В таблице 3 приведены усредненные данные по данному показателю для трех групп исследуемых пластин с покрытием, сформированных произвольным образом из отобранных ранее образцов. Первая группа являлась контрольной (не подвергалась воздействию сред), 2 группа выдерживалась в камере конденсации влаги, 3 группа – в камере солевого тумана.

Таблица 3. Результаты измерения толщины покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» перед испытаниями.

Последующие испытания проводились с соблюдением трехкратной повторности. Перед экспозицией в камере соляного тумана в нижней части поверхности пластин с покрытием были сделаны надрезы длиной 50 мм и шириной 2,0 мм с прорезанием лакокрасочного покрытия до основного металла.

Измерение адгезии методом отрыва по ГОСТ 32299 [14] для контрольных образцов (рис.1) проводилось до проведения ускоренных испытаний двух других групп образцов в целях корректного последующего анализа изменения адгезионных характеристик под действием агрессивных условий окружающей среды. В среднем для контрольной группы показатель адгезии составил 4 МПа, что соответствует требованиям нормативного документа [14].

Рисунок 1. Внешний вид лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» после определения адгезии методом отрыва по ГОСТ 32299 [14] перед проведением ускоренных испытаний.

Результаты экспозиции образцов системы покрытия грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» в течение 480 часов в условиях постоянной конденсации влаги показали, что качества покрытия сохраняются на требуемом стандартами уровне и соответствуют требованиям. В частности, в среднем результаты адгезии варьировались в пределах 4-5 МПа, отрыв покрытия происходил преимущественно в пределах второго слоя покрытия (слой С) и на границе В/С (между первым и вторым слоем) (табл.4, рис.2). Внешний вид пластин после испытаний так же соответствует требованиям нормативной документации (табл.4, рис.3).

Таблица 4. Результаты измерения адгезии методом отрыва по ГОСТ 32299[14] и оценки внешнего вида по ГОСТ 9.407 [11] лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» для группы образцов К.

а)

б)

Рисунок 2. Внешний вид лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» на образцах группы К при испытаниях в условиях постоянной конденсации влаги а) перед испытаниями, б) после 480 часов испытаний в камере конденсации влаги.

Рисунок 3. Внешний вид лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» на образцах группы К после определения адгезии методом отрыва по ГОСТ 32299 [14] после 480 часов испытаний в камере конденсации влаги.

Согласно полученным результатам, экспозиция образцов системы покрытия грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» в течение 480 часов в условиях постоянной конденсации влаги не привела к ухудшению состояния металлической поверхности под покрытием. Внешние и адгезионные свойства покрытия сохраняются (табл. 5, рис.4, 5). В связи с более агрессивными условиями отрыв покрытия происходил преимущественно в пределах первого слоя покрытия (слой В) и частично на границе В/С. Коррозия распространилась в среднем на 1,2 мм от надреза, что входит в пределы установленных норм. Таким образом покрытие соответствует требованиям нормативных документов по устойчивости к воздействию солевого тумана.

Таблица 5. Результаты измерения адгезии методом отрыва по ГОСТ 32299[14] и оценки внешнего вида по ГОСТ 9.407 [11] лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» для группы образцов С.

а)

б)

Рисунок 4. Внешний вид лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» на образцах С в условиях нейтрального солевого тумана а) перед испытаниями б) после 720 часов испытаний в камере солевого тумана.

Рисунок 5. Внешний вид лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» на образцах С после определения адгезии методом отрыва по ГОСТ 32299 [14] после 720 часов испытаний в камере солевого тумана.

Таким образом, по результатам проведенных испытаний можно сделать выводы о том, что система покрытия грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX» выдержала 480 часов в камере конденсации влаги и 720 часов в камере нейтрального соляного тумана. На основании результатов ускоренных испытаний была определена прогнозируемая долговечность системы лакокрасочного покрытия (табл.6) с учетом категории коррозионной активности среды [6].

Таблица 6. Прогнозируемый срок службы лакокрасочного покрытия на основе грунт-эмали «АнтикорХим-MAXX»

Список литературы:

1.     NACE International. International Measures of Prevention, Application and Economics of Corrosion Technology (IMPACT). — Houston, TX: NACE International, 2016. — 216 p.

2.     Доклад «Коррозионный износ гидротехнических сооружений портовой инфраструктуры» // VIII Международный конгресс «Гидротехнические сооружения и дноуглубление». — Москва, 2025.

3.     Болотова Д.М., Ручкинова О.И. Коррозия металлов и экономические потери // Труды Пермского национального исследовательского политехнического университета. — 2015. — № 1(18). — С. 45–52.

4.     ГОСТ 9.401-2018. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов. — М.: Стандартинформ, 2018.

5.     ISO 12944-2:2017. Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems — Part 2: Classification of environments. — ISO, 2017.

6.     ГОСТ 34667.2-2020 (ISO 12944-2:2017). Материалы лакокрасочные. Защита стальных конструкций от коррозии при помощи лакокрасочных систем. Часть 2. Классификация условий окружающей среды. — М.: Стандартинформ, 2020.

7.     Выбор ограждающих конструкций для строительства в агрессивных средах. — Rauta Group, 2023.

8.     ГОСТ 34667.5-2021 (ISO 12944-5:2019). Материалы лакокрасочные. Защита стальных конструкций от коррозии при помощи лакокрасочных систем. Часть 5. Защитные лакокрасочные системы. — М.: ФГБУ «РСТ», 2022.

9.     ГОСТ 34667.6-2021 (ISO 12944-6:2018). Материалы лакокрасочные. Защита стальных конструкций от коррозии при помощи лакокрасочных систем. Часть 6. Лабораторные методы испытаний. — М.: ФГБУ «РСТ», 2021.

10.     ГОСТ 9.402-2004. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием. — М.: Стандартинформ, 2005.

11.     ГОСТ 9.407-2015. Единая система защиты от коррозии и старения (ЕСЗКС). Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида. — М.: Стандартинформ, 2016.

12.     ISO 8501-1:2007. Preparation of steel substrates before application of paints and related products — Visual assessment of surface cleanliness — Part 1: Rust grades and preparation grades. — ISO, 2007.

13.     ISO 19840:2012. Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems — Measurement of coating thickness on rough surfaces. — ISO, 2012.

14.     ГОСТ 32299-2013 (ISO 4624:2002). Материалы лакокрасочные. Метод определения адгезии испытанием на отрыв. — М.: Стандартинформ, 2014.

15.     ГОСТ 34667.1-2020 (ISO 12944-1:2017). Материалы лакокрасочные. Защита стальных конструкций от коррозии при помощи лакокрасочных систем. Часть 1. Общие положения. — М.: Стандартинформ, 2020.

16.     ISO 6270-1:2017. Paints and varnishes — Determination of resistance to humidity — Part 1: Condensation (single-sided exposure). — ISO, 2017.