К.т.н. Усенкулов Ж.А., д.т.н. Кудайбергенов Н.К.,

магистрант Нурсеитов Ш.О.

Южно-Казахстанский Государственный университет им. М.Ауезова, Казахстан

Оценка работы поврежденного защитного покрытия стальных конструкций эксплуатирующихся в агрессивных средах

Технологические процессы производства химической промышленности происходят в агрессивных средах, характеризующихся высокими температурами, наличием азотной, серной кислоты, растворов солей, а также выбросом агрессивных газов пыли в атмосферу.

Результаты натурных обследований, состояний стальных конструкций цехов основных производств химической промышленности (азотной кислоты, аммиачной селитры и нитрофоски) показывают, что значительная часть конструкций подвержены интенсивной атмосферной коррозии. При этом скорость проникновения коррозии достигает 0,1-0,12 мм/год. Эксплуатационные среды данных цехов степени агрессивности в соответствии с СНиП РК 2.01-19-2004 относятся к сильно и среднеагрессивным.

В то же время вопросы защиты строительных металлических конструкций на предприятиях химической промышленности решены не полностью. Отсутствие научно-обоснованных принципов выбора защитных покрытий при проектирования и эксплуатации приводят к преждевременному разрушению конструкций.

С целью изучения стойкости различных систем лакокрасочных покрытий в условиях цехов химической промышленности, были произведены специальные исследования.

Для испытания были использованы следующие материалы:

· поливиннилбутиральная фосфотирующая грунтовый ВЛ-02/ГОСТ 137007-77/ предназначенная для конструкций, эксплуатирующихся в помещениях в открытой атмосфере;

· сополимерная винилхлоридная грунтовка ХС-063/ ТУ 6-10-820-75/, предназначенная для конструкций, эксплуатируемых в агрессивных средах и в открытой атмосфере;

· эпоксидные эмали ЭЛ-773/ ГОСТ 2314-73/, ЭЛ-525/ГОСТ 22436-77/, ЭЛ 1155/ ТУ 6-10-1504-75/ и грунт-шпатлевка ЭЛ-0010/ГОСТ 10277-76/, применяющиеся для защиты металлических конструкций, эксплуатируемых в атмосфере с повышенной влажностью к в агрессивных средах;

· перхлорвиниловая эмаль ХВ-774/ТУ 6-10-1764-80/, обладающая повышенной химстойкостью и изностойкостью и применяющиеся для защиты конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред.

Характеристики систем испытуемых покрытий приведены в таблице 1.

№	Система покрытия	Количество слоев	Таблица и км	Режим освещение
				Час	^0С
1	Грунтовка ВД-02 Гр. шпатл. ВД-0010 Эмаль ЭЛ-773	1 2 2	190	0,25 24 24	16-22
2	Грунтовка ВД-02 Эмаль-525	1 4	140	0,25 24	18-22
3	Грунтовка ВД-02 Гр. шпатл. ВД-0010	1 3	200	0,25 24	18-22
4	Грунтовка ВЛ-02 Эмаль ЭЛ-1155	1 3	70-75	0,25 24	18-22
5	Грунтовка ХС-063 Эмаль ХВ-774	2 4	140-150	1 1	18-22

Материалы наносили методом пневматического распыления на поверхность образцов из стали Ст.3 размерами 150х60х3 мм, под обеих сторон; края образцов окантовывали эпоксидной шпатлевкой ЭЛ-0010 перед испытаниями образцы выдерживали при комнатной температуре в течение 7-10 суток для завершения процессов формирования.

Исследования проводились в натурных условиях цехов химической промышленности расположенных во влажной климатической зоне, а также для ускоренного получения данных по стойкости выбранных систем покрытий проводились испытания в коррозионной камере. В качестве химического компонента среды коррозионной камеры была выбрана двуокись азота.

Покрытия периодически осматривали и оценивали их состояние в соответствии с методикой, регламентируемой ГОСТ 6992-68.

Результаты испытаний различных покрытий в течение 2,5 лет в натурных условиях приведены в таблице 2, из которой видно, что для большинства исследованных лакокрасочных материалов изменений защитных свойств практически не наблюдается.(К_аз=0,9).исключение составляет покрытие на основе эмали ЭЛ-1155, защитные свойства которого после 24 месяцев испытаний оцениваются показателем К_аз=0,46+0,70.

Впервые 6 месяцев испытаний покрытие, состоящие из 1 слоя грунтовки ВЛ-02 и 3 слоев, эмали ЭЛ-1155 существенным изменением не подвергалось, а величина К_аз составляла 0,94-1,0.

После 6 месяцев испытаний на образцах, установленных в эксплуатационных средах производства аммиачной селитры, начали появляться коррозионные повреждения в виде пузырей, которые со временем увеличивались в обьеме. В конце 12-меячной экспозиции на поверхности образцов появились мелкие коррозионные очаги, а после 24 месяцев испытаний показатель К_аз снизился до 0,60-0,65; а покрытие полностью разрушилось. В других последуемых средах изменение защитных свойств этого типа покрытия наблюдалась после 12 месяцев испытаний, а в концу 24-месячной экспозиций К_аз оказался разным 0,70-0,73.

У других исследуемых покрытий во всех средах наблюдается снижение декоративных свойств: потеря блеска, изменение цвета и способности и грязеудержание. При этом потеря общезаводской и производства слабой азотной кислоты, в основном, для лакокрасочных материалов светлых тонов (эмали ЭЛ-773 и грунта-шпатлевки ЭЛ-0010). На поверхности этих лакокрасочных материалов в конце 24-х месячной экспозиции наблюдается появление мелких пузырей.

Наилучшим защитными свойствами в исследуемых средах обладают системы покрытий на основе перхлорвиниловых (ХВ-774) и эпоксидных (ЭЛ-525) эмалей, величина К_аз которых составляет соответственно 0,94 и 1,0.

При испытаниях в коррозионной камере, наиболее быстрому разрушению, так же как и в натурных условиях, подвергалась система на основе эмали ЭЛ-1155, котороя уже после 4 месяцев экспозиции резко снизило свои защитные свойства (К_аз=0,73).

Снижение защитных свойств покрытий на основе эмалей ЭЛ-773, ЭЛ-525 и грунта-шпатлевки ЭЛ-0010 наблюдалось через 8 месяцев испытаний с появлением на поверхности покрытия дефекта в виде пузырей. После 18 месяцев экспозиции показатель К_аз снизился до 0,8 (для покрытия N2) и до 0,73 (для покрытия N1, 3).

По результатам исследований были определены сроки службы покрытий в зависимости от испытуемых сред.

Для описания эмперической зависимости коэффициента обобщенной оценки покрытий по защитным свойствам К_аз от времени испытания в различных средах. При этом за отказ покрытия было принято разрушение его на 8-12% площади подложки, что соответствует К_аз=0,7.

Алгоритм идентификации параметров модели для различных систем покрытий в исследуемых средах реализован на ПК. Аппроксимируя кинетику снижения стойкости покрытия со временем, были определены сроки службы покрытий (табл.3).

Таблица 2.Результаты обобщенной оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий(К_аз) при натурных испытаниях.

№	Cистема покрытия	Сроки осмотра, мес.	Отд.абсорбции и цеха азотной кислоты	Цех аммиачной селитры		Реакторное отд.цеха нитро- фоски	Цех аммиака	Общезаводская среда
				Отд. нейтрализации	Отд. грануляции
1	Грунтовка ВЛ-02-1сл. Гр.шпатл. ЭЛ-0010-2сл. Эмаль ЭЛ-773-3сл.	6 12 18 24 30	1,00 0,99 0,98 0,90 0,88	1,00 1,00 0,93 0,95 0,93	0,98 0,98 0,98 0,96 0,95	0,99 0,98 0,98 0,95 0,93	1,00 1,00 0,98 0,96 0,94	0,98 0,97 0,97 0,94 0,92
2	Грунтовка ВЛ-02-1сл. Эмаль ЭЛ-525-4сл.	6 12 18 24 30	1,00 1,00 0,99 0,94 0,92	0,99 0,98 0,98 0,98 0,96	0,98 0,98 0,97 0,93 0,93	1,00 1,00 0,93 0,94 0,91	1,00 1,00 0,98 0,98 0,96	0,98 0,97 0,97 0,96 0,96
3	Грунтовка ВЛ-02-1сл. Эмаль ЭЛ-0010-3сл.	6 12 18 24 30	1,00 0,99 0,98 0,90 0,82	0,99 0,98 0,98 0,96 0,94	0,93 0,97 0,97 0,94 0,93	0,98 0,98 0,98 0,94 0,91	1,00 1,00 0,99 0,96 0,93	0,98 0,97 0,97 0,94 0,97
4	Грунтовка ВЛ-02-1сл. Эмаль ЭЛ-1155-3сл.	6 12 18 24 30	1,00 0,99 0,80 0,71 0,67	0,99 0,76 0,70 0,65 0,63	0,94 0,73 0,65 0,60 0,59	0,98 0,94 0,80 0,65 0,62	1,00 0,90 0,79 0,75 0,73	0,97 0,88 0,80 0,76 0,70
5	Грунтовка ХС-068-2сл. Эмаль ХВ-774-4сл.	6 12 18 24 30	1,00 0,99 0,98 0,97 0,97	0,98 0,98 0,98 0,98 0,98	0,98 0,97 0,97 0,96 0,95	0,99 0,98 0,96 0,97 0,96	1,00 1,00 0,98 0,97 0,96	0,97 0,97 0,97 0,96 0,96

Таблица 3. Сроки службы защитных лакокрасочных покрытий в исследуемых средах (в городах).

Исследуемые среды	Системы лакокрасочных покрытий
	ВД-02, ЭЛ-0010, ЭЛ-773	ВД-02, ЭЛ-525	ВД-02, ЭЛ-0010	ВД-02, ЭЛ-1155	ВД-02, ХВ-774
Цех аммиака	6,5	8,0	8,0	2,7	10,3
Отделение абсорбций цеха азотной кислоты	4,8	6,8	6,0	2,0	3,0
Отделение грануляции производства аммиачной селитры	3,6	5,1	4,5	1,5	6,0
Реактивное отделение цеха нитрофоски	4,0	5,3	5,1	1,7	6,8
Общезаводская среда	6,0	3,5	7,5	2,5	10,0

Результаты проведенных исследований использованы при разработке отраслевых рекомендаций по повышению долговечности стальных конструкций, эксплуатирующихся в агрессивных средах предприятий химической промышленности.