Коррозия – это самопроизвольный процесс химического или электрохимического взаимодействия металла с окружающей средой, в результате которого происходит окисление и разрушение металла. Для протекания коррозии по большому счету необходимы: кислород, вода, металл. Поэтому коррозия проистекает практически всегда.
Одним из наиболее распространенных и доступных способов антикоррозионной защиты являются лакокрасочные покрытия. В условиях региона с развитой химической промышленностью степень коррозийности среды достаточно велика, поэтому правильный выбор антикоррозионного лакокрасочного покрытия крайне актуален.
Чрезвычайно ценным информативным руководством при выполнении антикоррозионных работ является международный стандарт ИСО 12944-98 «Защита стальных конструкций системами защитных покрытий». Данный стандарт включает в себя 8 частей, освещающих следующие вопросы:

1. Общие положения (термины и понятия о коррозии).
2. Классификация условий окружающей среды.
3. Вопросы проектирования конструкций.
4. Типы поверхностей и их подготовка.
5. Комбинации защитных красок.
6. Лабораторные методы тестирования.
7. Составление спецификаций для новых конструкций и для ремонтной окраски.

1. УСЛОВИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ.

ИСО 12944 выделяет 6 атмосферных категорий (от С-1 до С-5I,M, табл.1) и 3 категории коррозийности в воде и почве (Im1-Im3, табл.2). В зависимости от категории коррозийности стандарт рекомендует схемы покрытий по типу связующего, по толщине покрытий и по количеству слоев.

2. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Ассортимент АК-ЛКМ достаточно широк. При выборе лакокрасочной системы необходимо учитывать целый ряд эксплуатационных, технологических и экономических факторов, в том числе:

• материал окрашиваемой конструкции;
• требуемая долговечность покрытия;
• тип окружающей среды / климата;
• необходимая степень подготовки поверхности;
• ремонтопригодность;
• совместимость с другими методами защиты (например, с катодной);
• технологичность нанесения ЛКМ;
• требования по декоративности Пк;
• требования взрыво- и пожаробезопасности, санитарно-гигиенические требования;
• экономическая целесообразность.

Таблица 1. Категории коррозии при атмосферных условиях окружающей среды по стандарту ISO 12944-2

Таблица 2. Категории коррозии в воде и почве по ISO 12944-2.

Образование лакокрасочного покрытия из наиболее часто используемых ЛКМ, как правило, происходит по 3-м механизмам (табл.3):

1. Физически высыхающие ЛКМ – покрытие образуется за счет физического процесса испарения растворителей (ХП, КЧ, ХВ, ХС), при этом качество образовавшегося покрытия практически не зависит от температуры окружающей среды (температура оказывает влияние лишь на скорость высыхания). Поэтому такие ЛКМ могут наноситься при отрицательных температурах.
2. Химически отверждаемые – покрытие образуется за счет химической реакции отверждения с использованием сшивающих агентов (эпоксидные, полиуретановые). Оптимальная степень сшивки достигается при температуре выше +10оС. Такие материалы обладают максимальными прочностными, антикоррозионными свойствами, химической стойкостью в различных средах, водостойкостью.
3. Отверждаемые кислородом воздуха – покрытие образуется за счет окислительной реакции связующего с кислородом воздуха (ГФ, ПФ, МА, олифы), качественная реакция возможна только при температуре выше 5оС (при более низкой температуре ЛКМ высохнет физически, но реакции взаимодействия связующего и кислорода не произойдет, из-за чего не будут обеспечены защитные и механические свойства покрытия). Такие материалы хорошо пропитывают ржавчину и не дают ей распространяться, поэтому допускают некоторую толерантность при подготовке поверхности.

Таблица 3. Особенности покрытий различных типов ЛКМ.

Для надежной антикоррозионной защиты в условиях региона с развитой химической промышленностью рекомендуются отверждаемые эпоксидные и полиуретановые системы, обеспечивающие при правильной технологии окраски наибольшую долговечность и наилучшую защиту от коррозии.

Как правило, при окраске используется не одна краска, а целая система покрытий, в этом случае всегда возникает вопрос совместимости наносимых лакокрасочных покрытий. При выборе схемы покрытий оптимальной по совместимости будет система, удовлетворяющая простому правилу совместимости ЛКМ:

3. ОКРАСОЧНЫЕ РАБОТЫ.

Окрасочные работы включают в себя следующие этапы:

1. Подготовка поверхности металла
2. Подготовка лакокрасочного материала
3. Окраска
4. Сушка и отверждение покрытия.

Наиболее важный этап – это подготовка поверхности металла.

Для обеспечения взаимодействия разнородных материалов, в частности краски и металла, необходимо создать между ними контакт. Поскольку действия сил, которые обеспечивают химические или физические связи металла с полимерной пленкой краски, проявляются на очень малом расстоянии – не более 0,5 нм (что приблизительно равно диаметру молекулы воды), то контакт может произойти только в том случае, когда расстояние от функциональных групп пленки краски до активных центров металла будет не более 0,5 нм. Связи, возникающие между краской и металлом называются адгезионными, а процесс их возникновения – адгезией.

Рисунок 1. Влияние различных загрязнений на металле на адгезию лакокрасочного покрытия.

Рисунок 1 показывает, какое влияние оказывают различные «загрязнения» на адгезию пленки ЛКМ к металлу. Очевидно, что все посторонние покрытия и частицы на поверхности металла закрывают активные центры металла как огромные глыбы или пластины, создавая этим участки неадгезии. Кроме того, такие загрязнения, как ржавчина и соли по природе своей являются растворимыми в воде веществами. Находясь под пленкой лакокрасочного материала, такие вещества адсорбируют воду из окружающей среды через пленку ЛКП, т.е. вызывают осмотические явления, следствием которых является увеличение их объема, вспучивание, пузырение и, в конечном итоге, отслоение покрытия.
Но наиболее опасной с точки зрения коррозии является прокатная окалина. Прокатная окалина – это оксиды железа, образующиеся в результате термической коррозии горячекатаной стали. Опасность же ее в том, что она имеет более положительный электродный потенциал по сравнению с железом, из-за чего образуется гальваническая пара, коррозия начинает проистекать по контактному типу, вследствие которой железо корродирует с большой скоростью, превышающей обычную коррозию в несколько раз.
Таким образом, цель подготовки поверхности – во-первых, удаление с поверхности всех возможных загрязнений, мешающих непосредственному контакту лакокрасочного материала с подложкой, создающих опасность осмотических явлений и контактной коррозии, а во-вторых, создание рельефа поверхности, способствующего увеличению реальной площади контакта ЛКМ с подложкой. (Пример: пластина полированной стали кажущейся геометрической площадью 1 кв.м имеет действительную площадь поверхности с учетом шероховатости около 1,4 кв.м, а после абразивоструйной очистки действительная площадь такой пластины может достигать 10 кв.м).