Сравнение

Виды антикоррозионной защиты и их сравнение

Цинк-силикатная краска “Eco Paint”

Проблема защиты металлов от коррозии актуальна для всех отраслей промышленности. Специалистам хорошо известно, что в большинстве случаев использование барьерных (экранирующих) методов защиты, таких как полимерные краски, липкие полиэтиленовые ленты, экструдированные полиэтиленовые покрытия, эпоксидные смолы, пенополиуретан и др.. здесь мало эффективно, поэтому возникает необходимость создания защитных композиций, принципиально отличающихся от традиционных. Механические повреждения пленок, их отслаивание при температурах от +35°С, растрескивание полиуретана (он становится хрупким со временем), раковины на металле создают локальные очаги коррозии и изделие остается беззащитным. Эффективность ремонтов во время эксплуатации крайне низкая. Кроме того, на электрохимическую коррозию приходится свыше 95% всей коррозии. В основе техники защиты от коррозии должна лежать электрохимическая защита металла, а не экранирующая.

Место «Eco Paint 01» в ряду покрытий, обеспечивающих электрохимическую защиту

В настоящее время в СНГ для защиты от коррозии используются в основном цинкнаполненные краски, а также горячее цинкование. Горячее цинкование производится в заводских условиях и широко известно. В цинкнаполненных красках в качестве связующего используются различные органические соединения. Цинк-силикатная краска «Eco Paint 01» - краска нового поколения, связующее силикатное, на водной основе, без органики. Эта краска известна давно, но не нашла широкого применения из-за ряда причин, среди которых себестоимость связующею занимает не последнее место. В качестве иллюстрации можно привести пример применения цинк-силикатного покрытия (без органики) для защиты от коррозии подвесного моста через морской пролив - вход в бухту Сан-Франциско. Более 30 лет аналогичное покрытие защищает от коррозии наземный 450 км трубопровод, положенный вдоль морского побережья в Австралии. Самый большой в мире танкер снаружи и изнутри защищен аналогичным покрытием.

В частности, в очень ограниченных количествах аналогичное связующее могут делать многие и в России. Из химического состава связующего никто не делает секрета, это жидкие стекла с высоким силикатным модулем, пленка которых обладает ионной проводимостью. Краска получается добавлением в связующее только цинкового порошка и представляет собой смесь жидкого стекла и цинка. Нам удалось разработать технологию получения такого связующего с себестоимостью, делающую нашу краску привлекательной.

Недостаток цинк-силикатной краски - требуется тщательное обезжиривание металла, иначе уже через полчаса краска слезет. Цинк-силикатную краску называют «либо вечной, либо никакой» - в худшем случае она немедленно смывается водой.

«Eco Paint 01» - вечная.

Цинкнаполненные и цинк-силикатные краски двухкомпонентные - порошок цинка отдельно от связующего. В «Eco Paint 01»- 76% по массе цинка и 24% связующего.

Электрохимическую защиту металла во всех таких красках, включая горячее цинкование, обеспечивает цинк. Их защитные свойства основаны на поддержании потенциала, выше потенциала коррозии защищаемого металла. Для стали по ХСЭ 0.63-0 73V в зависимости от воды. Задача покрытия: создать потенциал стали выше указанного. «Eco Paint 01» обеспечивает 0.8-0.9V. на поддержание потенциала расходуется цинк. Пока поддерживается защитный потенциал, то и горячее цинкование, и цинкнаполненные краски, и «Eco Paint 01» защищают одинаково.

Сроки службы покрытия определяются количеством цинка в сухом покрытии, дисперсностью цинка и скоростью его расходования, а также средой, в которой будет эксплуатироваться покрытие. Любые покрытия, в основе которых лежит защитное свойство цинка, плохо эксплуатируются в щелочных и кислых средах (быстро «съедается» цинк). «Eco Paint 01» устойчив в средах с pH от 5 до 10.

Главное различие покрытий в скорости коррозии (растворении) цинка, т.е. срока ее службы, если покрытие окислилось, утончилось или экранировался цинк и следовательно, защита не обеспечивается и начинается коррозия.

Сравнение покрытия краской «Eco Paint 01» с горячим цинкованием

Преимущества «Eco Paint 01»,
перед горячим цинкованием:

Связующее «Eco Paint 01» является ингибитором коррозии стали, т.e. если погрузить изделие в связующее или изделие, покрытое связующим, в воду, то оно не будет подвергаться коррозии. Отсюда следует, что для поддержания защитных свойств покрытия расход цинка в покрытии «Eco Paint 01» будет значительно меньше, чем при горячем цинковании.
Саморастворение нашего цинка будет значительно медленнее, чем чистого цинка.
Микропористость покрытия «Eco Paint 01» в процессе работы в воде заполняется солями жесткости (кальций, магний) и оксидами цинка, создавая дополнительную изоляцию, что приводит к уменьшению скорости расходования цинка.
При сравнении покрытия «Eco Paint 01» с подобным покрытием горячего цинкования тесты показали, что в высоко коррозионном растворе, использованном для опытов, сталь с покрытием «Eco Paint 01» защищала металл более чем в 3 раза дольше по сравнению с горячим цинкованием.

Кроме того:

Технологичность краски «Eco Paint 01». Металл, покрытый «Eco Paint 01». можно сваривать, швы покрыть «Eco Paint 01» кистью, крепежные соединения (болты, гайки, шайбы) также покрываются краской. При горячем цинковании швы и соединения - очаги коррозии.
Простота нанесения покрытия «Eco Paint 01». Это так же просто, как и нанесение краски. Как при нормальных условиях, так и в широком диапазоне температур. На все черные металлы и/или ранее оцинкованные поверхности.
Простота подготовки поверхности. Для горячего цинкования: песко-или дробеструйная обработка или травление кислотой или фосфатирование. Для «Eco Paint 01»: песко- или дробеструйная обработка (до шероховатости 15-20 мкм). Даже этого можно избежать при шероховатой поверхности.
Покрытие «Eco Paint 01» эластично и сжимаемо, тогда как горячая оцинковка хрупкая, поскольку она тверже покрываемого им металла. Будучи эластичным, слой «Eco Paint 01» легко адаптируется к кривизне поверхности.
Для горячего цинкования: ограничения по размерам ванн. Для «Eco Paint 01» нет ограничений размеров изделий.
Восстановление или повторное оцинковывание для горячего цинкования невозможно. Для «Eco Paint 01» очень просто.
Горячее цинкование производится при высокой температуре (450°С - 620°С). г) Это может вызвать структурную деформацию металла. «Eco Paint 01» всегда наносится при температуре окружающей среды. Объект не деформируется, т.к. металл не сжимается, не расширяется, не растягивается, не скручивается. Дополнительное преимущество: «Eco Paint 01» не требует затрат энергии для нагрева при нанесении.
Оптический эффект. В конструкции из двух различных металлов, покрытие после горячего оцинковывания будет различаться не только структурно, но и визуально. Покрытие «Eco Paint 01» всегда будет одинаковым. Покрытие горячим цинкованием со временем темнеет, а «Eco Paint 01» сохраняется и даже светлеет (соли).
Очень немногие краски хорошо сцепляются с оцинкованной поверхностью (без специальной подготовки). Большинство декоративных красок сцепляются с покрытием «Eco Paint 01» без какой бы то ни было подготовки поверхности.

Сравнение покрытия краской «Eco Paint 01» с покрытиями другими цинк-наполненными красками.

Сравнивать качество красок для электрохимической защиты можно по двум параметрам: процент цинка и проводимость пленки связующего. У краски «Eco Paint 01» эти параметры предельные. «Eco Paint 01» обладает всеми достоинствами других цинк-наполненных красок и имеет ряд преимуществ, вытекающих из уникальных свойств связующего, а именно:

Связующее без органики. На него не действуют органические растворители. Отсюда диапазон применения «Eco Paint 01» шире.
Связующее обладает ионной (электро) проводимостью, что важно для поддержания принципа электрохимической защиты.
Связующее силикатное, т.е. термостойкое. Термостойкость «Eco Paint 01» не может быть ниже, чем у любой из цинкнаполненпых красок, т.к. у чисто силикатной пленки термостойкость намного превышает термостойкость цинка. Связующее является ингибитором коррозии и не стареет со временем.
В пленке связующего не происходит реверс потенциала при температурах от +60°С и цинк выполняет функцию электрохимической защиты при любых температурах.
Связующее без запаха, экологически и гигиенически чистое. При высыхании краски не образуется никаких паров, кроме воды (18%), остальное сухой остаток. В цинкнаполненных красках использование органики предполагает добавление растворителя, чтобы уменьшить вязкость для технологичности нанесения, который при высыхании образует агрессивные пары органики.

Для цинкнаполненных красок обязателен электроконтакт между частицами цинка и частиц цинка с подложкой (защищаемым металлом), для «Eco Paint 01» не столь важен это обеспечивает пленка связующею. «Eco Paint 01» обеспечивает электрохимическую защиту до тех пор, пока есть цинк! В цинкнаполпенных красках частицы цинка, попавшие в изоляцию из не ионопроводящей пленки связующего, из работы по электрохимической защиты металла исключаются. То же самое с крупностью частиц цинка: для «Eco Paint 01» не влияет, а для цинкнаполнепных красок попавшая в изоляцию крупная частица создает незащищенный участок и вокруг него появляется коррозия. Это различие связано с тем, что в цинкнаполненных красках связующее не электропроводящее (органика).

Кроме того, в процессе эксплуатации покрытия образующиеся соли магния и кальция между частицами цинка в цинкнаполпенных красках нарушают контакт между частицами цинка, электрически изолируют и «выводят» их из работы. В «Eco Paint 01» это практически не влияет, т.к. контакт обеспечивается пленкой связующего.

Таким образом, в «Eco Paint 01» цинк используется почти полностью для защиты металла за счет проводимости пленки связующего и обеспечивает больший срок службы покрытия. Величину электродного потенциала защищаемой конструкции можно регулировать за счет изменения соотношения связующего и цинка при нанесении покрытия, чего нельзя делать из-за потери электроконтакта между частицами цинка в цинкнаполненных красках.
Краска «Eco Paint 01» в отличие от цинкнаполпенных красок не токсична, без запаха, не горючая, наносится краскопультом или кистью, окрасочное оборудование отмывается водой. Быстрое высыхание нанесенного слоя (в обычных условиях не более 30 минут до степени 2) и отсутствие вредных испарений при сушке минимизируют требования санитарно-эпидемиологических служб к организации технологического процесса, включая работы внутри замкнутых емкостей.
Ионная проводимость обуславливает менее жесткие требования к дисперсности цинкового порошка в краске, это позволяет регулировать содержание цинка в краске в определенных пределах, электроконтакт между частицами цинка не нужен (обеспечивается связующим). Для красок на связующих с органикой дисперсность порошка не превышает 6-8 мкм. Лучшая дисперсность для «Eco Paint 01» 10-30 мкм, можно до 100 мкм и даже выше. Меньшая дисперсность уменьшает срок службы покрытия.

Большая дисперсность увеличивает срок службы, но создает сложности при нанесении - необходимо активное постоянное перемешивание краски. К тому же порошки с дисперсностью свыше 10 мкм производятся путем раздува во многих регионах СНГ, не являются дефицитом и значительно дешевле. Тонкодисперсные порошки производятся электрохимическим осаждением и поэтому дороже.

Силикатное связующее обеспечивает термостойкое (от -50° до +450°), эластичное (окрашенную пластину можно гнуть без нарушения покрытия), покрытие выдерживает многократные частые смены температур. Термостойкость цинкнаполненных красок определяется термостойкостью пленки от органического связующего и значительно ниже, термостойкость покрытия «Eco Paint 01» определяется температурой плавления цинка (419°), но даже в оплавленном состоянии не нарушаются защитные свойства покрытия. До 419° термостойкосгь абсолютная, т.к. пленка от связующею выдерживает значительно более высокие температуры.

Кроме того, отметим ряд свойств нетоксичного взрывопожаробезопасного антикоррозионного водостойкого покрытия краской «Eco Paint 01»:

Высокая и продолжительная устойчивость при постоянном контакте с обычной, морской водой, при контакте с органическими растворителями, нефтями и некоторыми химикатами (pH от 5 до 10).
Обеспечивает электрохимический защитный эффект и устраняет подпленочную коррозию.
Обладает антиобрастающим свойством и очень хорошими возможностями по очистке от загрязнений.
Возможна сварка металлических элементов, покрытых «Eco Paint 01». Структура покрытия нарушается в той части металла, в которой оплавится цинк. Шов после сварки покрывается «Eco Paint 01» кистью.
Обладает высокой твердостью и повышенной устойчивостью к истиранию.
Стойкое к действию гамма лучей и нейтронному облучению.
Не является искрообразующим материалом, компоненты краски и сама краска относятся к негорючим материалам.
Может использоваться в качестве грушовки, обеспечивает отличное сцепление с разнообразными декоративными покрытиями.
Сроки службы покрытия зависят от его толщины. Так при толщине покрытия 100-120 мкм сроки службы в атмосфере более 30 лет, в воде 6-8 лет, в нефти и ее продуктах 6-10 лет в зависимости от состава. За указанное время цинк расходуется, электрохимическая защита прекращается, начинает работать только барьерная (экранирующая) защита для дорогостоящих изделий желательно восстановить элеюрохимичеекую защиту.