Строительство и архитектура/ 4. Современные строительные
материалы
К.т.н. Калмагамбетова
А.Ш., Куркумбаева Р.К.
Карагандинский
государственный технический университет, Казахстан
Анализ и выбор оптимальных средств
подготовки поверхности металла перед окраской
Очистка сильно заржавленной поверхности
механизированным и особенно ручным способом обычно не позволяет полностью
удалить продукты коррозии и приводит к неизбежности окраски по остаточной
ржавчине. Одним из путей решения этой проблемы – использование химических
веществ, способных реагировать с продуктами коррозии и превращать их из вредных
в нейтральные или даже полезные вещества, т.е. преобразовывать ржавчину. Такие
составы называются преобразователями ржавчины.
Собственно преобразователи ржавчины, воздействуя
на продукты коррозии (оксиды железа), превращают их в химически неактивные
соединения – нерастворимые соли или в комплексные соединения. При этом на
металлической поверхности образуется прочная пленка (первый защитный слой), которая в течение некоторого времени (одних суток
при воздействии на слой ржавчины до 50 мкм) предохраняет поверхность от
атмосферной коррозии. Из этой группы преобразователей наиболее типичным и известным
является преобразователь №3, который может служить одновременно и смывкой для
некоторых красок.
Наиболее целесообразно применять модификаторы
ржавчины при защите крупногабаритных металлоконструкций в полевых условиях (
мосты, опоры линий электропередач, наружные поверхности трубопроводов,
различные изделия механического оборудования гидросооружений, металлические
поверхности судов, резервуары для хранения жидкого топлива) [1].
Были проведены работы по антикоррозионной защите
строительных металлоконструкций на промышленном объекте ЛПЦ-2 АО
«Испат-Кармет». Этим работам предшествовали обследование конструкций,
исследование, анализ и выбор наиболее оптимальных средств подготовки
поверхности металла и его окраска.
Согласно заводским данным, подтвержденным
дополнительным химическим анализом, в воздушной среде ЛПЦ-2 в наибольшем
количестве присутствуют пары соляной кислоты (т.к. процесс травления происходит
при помощи концентрированного раствора соляной кислоты), максимальная
концентрация которых достигает 25 г/м3. Вторым агрессивным
компонентом является двуокись углерода, его концентрация по цеху равномерная и
незначительная 0,005 г/м3. Травление в растворах соляной кислоты
сопровождается большим влаговыделением, обуславливающим формирование влажной
агрессивной внутрицеховой атмосферы[2].
Содержание железа определялось в 3-6 пробах и за
результат анализа принято их среднее значение. Сравнивая процентное содержание
железа в продуктах коррозии с теоретическим содержанием железа и возможно
образуемых при данных условиях соединениях, установлено, что продуктами
коррозии являются в пробах, взятых в ЛПЦ-2: Fe2O3; Fe3O4.
Формулы этих соединений выведены также на
основании данных ренгенофазового и ИК-спектроскопического анализа.
Рентгенофазовый анализ продуктов коррозии
проведен на приборе ДРОН-20. Идентифицирование рентгенограмм проведено на
основе сопоставление с известными литературными данными.
Рентгенографическими данными показано, что в
продуктах коррозии ЛПЦ-2 гидроксиды и оксигидроксиды являются в основном
аморфными. Закисных солей, стимулирующих процесс коррозии, в составе ржавчины
не обнаружено. Кристаллическая часть ее представлена акаганеитом (β-FeOOH),
характерным для сред с повышенным содержанием хлоридов, и который является
стабильным компонентом ржавчины, не вступающий в реакции с кислотами и
комплексообразователями. Следовательно, по степени активности фазового состава
эта ржавчина градации 4.
Исследования продуктов коррозии дополнены
ИК-спектроскопией, анализ которых показывает хорошую корреляцию спектров между
собой и с известными литературными данными. В низкочастотной части спектра
отчетливо проявляются средние по интенсивности и характеристичности по частоте
полосы валентных колебаний связи FeO cv=
470см-1. Далее обнаруживались в спектрах всех образцов полосы,
связанные с валентными и деформационными колебаниями лепидокрокита (γ- FeOOH)
cv=750 cм-1 и гетита
(α- FeOOH) cv=800-900 cм-1.
На основе статистического анализа было показоно, что скорость атмосферной
коррозии железа прямо пропорциональна содержанию двуокиси серы в атмосфере.
В зависимости от внешних условий (присутствия
воды и доступа кислорода к корродирующей поверхности) сульфат железа то
кристаллизуется, то опять гидролизуется и образует сульфат ионы:
Fe + H2SO4→FeSO4
+2H+ +2e;
4 FeSO4
+6H2O + O2 → H2SO4 + 4FeOOH.
Наиболее интенсивны полосы валентных колебаний
групп в спектрах таких соединений, как 2Fe2O3∙Fe3O4∙ H2O и Fe2O3∙Fe3O4∙ H2O.
В области 2800-3200 см-1 проявляется
широкая полоса, обусловленная наличием Н и ОН- в образцах, т.е.
наличием воды.
В результате обследования строительных
металлоконструкций ЛПЦ-2 выявлено
четыре зоны по степени коррозионного износа лакокрасочных покрытий, которые
оценивали по площади разрушений.
1 зона – конструкция с коррозионным износом
покрытия от 80 до 100%;
2 зона -
тоже, от 50 до 80%;
3 –зона – тоже, 1- до 50%;
4 зона – тоже, менее 10%.
Большая степень коррозионного износа ЛКП в 1
зоне объясняется расположением в этой
зоне травильных и моечных ванн, являющихся основными источниками агрессивных
паров. Коррозионный износ во второй зоне обусловлено резкими перепадами
температуры и влажности вследствие неорганизованного воздухообмена через
воротные проемы и соседние пролеты. Незначительная степень разрушения ЛКП в 4
зоне объясняется малой концентрацией
паров соляной кислоты и низкой относительной влажностью из-за
расположенного в соседнем пролете склада горячих рулонов.
Поскольку наибольший практический интерес
представляет 1 зона, результаты физико-химического анализа приведены только для продуктов коррозии,
образовавшихся на металлоконструкциях в этой зоне. Согласно данным результатам,
в продуктах коррозии отсутствует преобладающий компонент, степень
кристалличности низкая, является стабильным компонентом, не вступающий в
реакции с кислотами и комплексообразователями. Модифицировать такую ржавчину
нецелесообразно, ее следует удалять с помощью обработки поверхности травильными
пастами.
Литература:
1.
Абсиметов В.Э.,
Калмагамбетова А.Ш. Антикоррозионные материалы для подготовки поверхности и
окраски металлоконструкций в ремонтных условиях. – Астана: Акмолинская
полиграфия, 1999. - 138 с.
2.
Абсиметов
В.Э., Калмагамбетова А.Ш. Пленкоингибированный ремонтный состав
«Казантикор-ПИРС» // Инновационный патент РК №24550, 2011. Бюл.№ 9.