По виду материалов защитные покрытия металлических конструкций делят на лакокрасочные, металлические, оксидные, изоляционные и их комбинации. По механизму защитного действия они могут быть барьерными, обеспечивающими только изоляцию, протекторными, защищающими металл электрохимически и с комбинированным барьерно-протекторным действием. Лакокрасочные покрытия в зависимости от вида пигмента могут обеспечивать все формы защиты. Цинковое покрытие обеспечивает как протекторную, так и барьерную защиту; алюминиевые - обычно только барьерную, а в присутствии хлористых солей или хлора - также и протекторную.
Защиту конструкций из алюминиевых сплавов выполняют с помощью естественно или искусственно создаваемого на их поверхности (химическим или электрохимическим способом) оксидного слоя, который обеспечивает барьерную защиту.
Изоляционные покрытия выполняют из тканевых материалов, пропитанных битумно-резиновыми мастиками, или из полимерных пленок, приклеиваемых к металлической поверхности.
58
Нанесению покрытий должна предшествовать тщательная подготовка поверхности с удалением продуктов коррозии, жировых и других загрязнений, а также для придания ей шероховатости для лучшего сцепления с покрытием. Полное удаление продуктов коррозии в пять раз увеличивает срок службы лакокрасочных покрытий. Применяют механические и химические способы подготовки поверхности. К механическим способам относят обработку сухим абразивом (дробеструйную, дробеметную, металлическим песком) и обработку механизированным инструментом (проволочными щетками, шлифовальными машинками, иглофрезами). Очистка ручными щетками допускается только для конструкций, эксплуатируемых в неагрессивных средах. К химическим способам подготовки поверхности относят обезжиривание в водных щелочных растворах и в органических растворителях, травление в кислотах. Последнее можно использовать для конструкций при отсутствии в них карманов и зазоров, где может остаться электролит и не допускается для конструкций, выполненных из высокопрочных сталей.
Защиту стальных конструкций от коррозии можно производить металлическими покрытиями, лакокрасочными материалами и комбинированными металлизационно-лакокрасочными покрытиями.
К металлическим покрытиям относят: горячее цинкование и алюминирование, металлизационные и гальванические покрытия.
При горячем цинковании и алюминировании прокат или сварные конструкции погружают в расплавленный металл. Толщина покрытия (60...200 мкм) зависит от продолжительности пребывания конструкции в ванне с расплавленным металлом, его температуры и от скорости извлечения конструкции из ванны.
Процесс нанесения металлизационного покрытия заключается в распылении расплавленного металла по поверхности конструкции. При малых толщинах металлизационное покрытие получается пористым и плохо защищает конструкцию от коррозии, а получение толстых слоев (150...3000 мкм) - длительный и трудоемкий процесс.
Гальванические покрытия (цинковые, кадмиевые, хромовые и др.) получают посредством выделения защитного металла из растворов или расплавов солей под действием электрического тока. Толщина гальванического покрытия обычно не превышает 20 мкм. Метод таких покрытий применяют для защиты относительно мелких элементов.
Лакокрасочные покрытия состоят из грунтовки и покрывных слоев. Грунтовочные слои обеспечивают адгезию всего покрытия и частично защищают конструкцию на период транспортировки, хранения и монтажа (в среднем 6 месяцев). Состав грунтовки определяют материалом поверхности
59
(сталь, оцинкованная сталь, алюминиевые сплавы) и качеством подготовки с учетом состава агрессивной среды. Покрывные слои создают барьерную защиту и непроницаемость всей системы покрытия, а также придают конструкции хороший внешний вид. При выборе грунтовок и покрывных материалов, составляющих систему лакокрасочного покрытия, должна быть предусмотрена их совместимость.
Правильно выбрать способ защиты от коррозии вам поможет табл. П1.4. Лакокрасочные покрытия (грунты, краски, эмали, лаки) условно разбиты на группы, каждая из которых объединяет взаимозаменяемые составы:
- группа I - глифталевые, пентофталиевые, алкидно-стирольные, алкидно-уретановые, эпоксиэфирные, масляные, масляно-битумные, нитроцеллюлозные;
- группа II - фенолформальдегидные, полиакриловые и акрилосиликоновые, полиэфирсиликоновые, поливинилбутиральные, хлоркаучуковые, перхлорвиниловые и на сополимерах винилхлорида, сланцевиниловые;
- группа III - фенолформальдегидные, полиуретановые, эпоксидные, полистирольные, перхлорвиниловые и на сополимерах винилхлорида, сланцевиниловые, кремнийорганические;
- группа IV - перхлорвиниловые и на сополимерах винилхлорида, эпоксидные.
При выборе способа защиты от коррозии следует учитывать некоторые дополнительные рекомендации, приведенные ниже [13].
Несущие конструкции из стали марки 10ХНДП допускается не защищать от коррозии на открытом воздухе в средах со слабоагрессивной степенью воздействия, из стали марок 10ХСНД и 15ХСНД - на открытом воздухе в сухой зоне при содержании в атмосфере газов группы А (слабоагрессивная степень воздействия среды). При толщине проката более 5 мм возможно применение конструкций из стали перечисленных марок без очистки поверхности от окалины и ржавчины. Ограждающие конструкции из стали марок 10ХНДП (для сред с газами групп А и В) и 10ХДП (только для сред с газами группы А) могут быть применены без защиты от коррозии при условии воздействия слабоагрессивных сред на открытом воздухе. Части конструкций из стали этих марок, находящиеся внутри зданий с неагрессивными или слабоагрессивными средами, должны быть защищены от коррозии лакокрасочными покрытиями II и III групп, наносимыми на линиях окрашивания и профилирования металла, или способами защиты, предусмотренными для сред со слабоагрессивной степенью воздействия.
60
Ограждающие конструкции из неоцинкованной углеродистой стали с лакокрасочными покрытиями II и III групп, нанесенными на линиях окрашивания и профилирования металла, допускается предусматривать для сред с неагрессивной степенью воздействия.
Горячее цинкование и горячее алюминирование методом погружения в расплав необходимо предусматривать для защиты от коррозии стальных конструкций: с болтовыми соединениями, из незамкнутого профиля со стыковой сваркой и угловыми швами, а также болтов, шайб, гаек. Этот метод защиты от коррозии допускается предусматривать для стальных конструкций со сваркой внахлест при условии сплошной обварки по контуру или обеспечения гарантированного зазора между свариваемыми элементами не менее 1,5 мм.
Монтажные сварные швы соединений конструкций должны быть защищены путем газотермического напыления цинка или алюминия, либо лакокрасочными покрытиями III и IV групп с применением протекторной грунтовки после монтажа конструкций. Плоскости сопряжения конструкций на высокопрочных болтах должны быть перед монтажом обработаны металлической дробью для обеспечения коэффициента трения не ниже 0,37.
Вместо горячего цинкования стальных конструкций (при толщине слоя 60... 100 мкм) допускается для мелких элементов (с мерной длиной до 1 м), кроме болтов, гаек и шайб, гальваническое цинкование или кадмирование (при толщине слоя 42 мкм) с последующим хроматированием. Этот метод защиты от коррозии допускается предусматривать для болтов, гаек и шайб при толщине слоя до 21 мкм (толщина покрытия в резьбе не должна превышать плюсовых допусков) с последующей дополнительной защитой выступающих частей болтовых соединений лакокрасочными покрытиями III и IV групп.
Газотермическое напыление цинка и алюминия применяют для защиты от коррозии стальных конструкций со сварными, болтовыми и заклепочными соединениями, за исключением мест сварных монтажных соединений. Защиту монтажных соединений выполняют после монтажа конструкций путем газотермического напыления или лакокрасочными покрытиями III и IV групп с применением протекторной грунтовки. Газотермическое напыление может быть предусмотрено для защиты конструкций, если цинкование или алюминирование погружением в расплав не предусмотрено технологией.
Химическое оксидирование с последующим окрашиванием или электрохимическое анодирование поверхности нужно предусматривать для защиты от коррозии конструкций из алюминия. Участки конструкций, на
61
которых нарушена целостность защитной анодной или лакокрасочной пленки в процессе сварки, клепки и других работ, выполняемых при монтаже, должны быть после предварительной зачистки защищены лакокрасочными покрытиями с применением протекторной грунтовки.
Подводя итог отметим, что при решении вопросов защиты конструкций от коррозии следует выполнить следующие процедуры:
- Установить концентрацию агрессивных газов и по табл. П1.1 определить их группу. При наличии отложений солей и производственной пыли определить, к какой группе они относятся, опираясь на приведенную в п.1.5.1 классификацию.
- Пользуясь данными табл. П1.2 и П1.3, установить степени агрессивного воздействия на конструкции газообразных и твердых сред.
- Привести в соответствие технические и конструктивные решения проекта с конструктивными требованиями антикоррозионной защиты (см. п.1.5.2.). Выбрать по табл. Ш .4 способы защиты конструкций от коррозии. Решить вопрос подготовки поверхности (см. п.1.5.3). Подобрать с помощью табл. П1.5 марку лакокрасочного материала.
62