Эпоксидные покрытия

Эпоксидные покрытия — это защитные покрытия от коррозии металлических изделий с помощью эпоксидных смол. Большая часть рынка эпоксидных покрытий составляет антикоррозийное покрытие труб, которые используются как для трубопроводов, так и для устройства фундаментов на трубчатых сваях. Примером такого сооружения является Крымский мост.

Защита от коррозии трубчатых свай эпоксидными покрытиями

править
 
Нефтяная платформа ExxonMobil Beryl Alpha. На левой части можно увидеть свайный фундамент из стальных труб с антикоррозийной защитой из эпоксидных смол, технологию которого унаследовал Керченский мост. Свайный фундамент Beryl Alpha сооружён в 1975 году[1] и несмотря на мнение скептиков стоит уже более 40 лет.

Трубчатые сваи с антикоррозийным покрытием из эпоксидных смол для фундаментов применяются достаточно часто, практика показывает очень высокую стойкость покрытия к сдиранию, так как оно не отрывается при погружении сваи в грунт и её извлечении обратно при демонтаже временных конструкций[2][3].

Примеры эпоксидных покрытий — порошки двух сортов Scotchkote 8352N и Scotchkote 226N, произведённые американской корпорацией 3M, используются также аналогичные порошки Resicoat R-726A и Resicoat R-641 от голландской корпорации AkzoNobel. Контролёром качества выдающей сертификат надёжности покрытия является шотландская Exova[4].

Производственные мощности по производству покрытий уже перенесены в Россию на завод в Волоколамске[5].

Технология нанесения эпоксидных покрытий

править

Ниже рассмотрена стандартная технология нанесения эпоксидных покрытий на примере защиты трубчатых свай Керченского моста[4][6][7][8]:

  1. Сначала в печи трубу нагревают до 60 °C для осушения и дальнейшей подготовки к хромированию, для которого необходима горячая труба.
  2. Затем поверхность трубы очищается струями песка в дробеструйной установке.
  3. После этого выполняется процесс хромирования, который состоит в нанесении бихромата калия на горячую трубу[9]. Хромовое покрытие обладает высокими антикоррозийными свойствами[10], но основное назначение его в другом — это защита основного полимерного слоя от «катодного отслаивания» и сохранения адгезии (прилипания) покрытия, даже если отдельные молекулы воды проникли через полимерный слой[9]. Катодное отслаивание — это комплексный электрохимический процесс, связанный с электролитическим появлением пузырьков водорода на поверхности металла с утратой надёжного контакта с полимерной плёнкой[4][11]. При высокой разнице потенциалов катодное отслаивание может стать существенной проблемой. Отслаивание может достигать 3 мм, правда, без разрыва покрытия[12]. Слой хрома предотвращает этот электрохимический процесс, меняя электрические потенциалы на поверхности за счёт гальванической пары хрома с железом. Дополнительно хромирование обеспечивает высокое сцепление с полимерами, даже если они частично пропитались водой[9].
     
    Керченский мост унаследовал технологии антикоррозийной защиты от эпоксидных покрытий нефтепроводов США. На снимке рабочие в 2010 году убеждаются в отсутствии повреждений эпоксидного покрытия, созданного корпорацией 3М в 1957 году (более 60 лет тому назад) для нефтепровода Enbridge Pipeline.
  4. Далее на трубу наносится двухслойное порошковое покрытие[13] из эпоксидных смол[2][14]. Порошок расплавляется при температуре 270 °C и образует полимерные плёнки.
  5. Первый слой эпоксидных смол (праймер) создан из порошка Scotchkote® 226N или его аналога Resicoat® R-726 и адаптирован для химического барьера и прилипания к трубе за счёт адгезии[15]. Слой создан по технологии толщиной с 300—400 мк[16]. Тончайшее и ровное нанесение порошка до гелеобразования плёнки осуществляется за счёт технологии без участия человека c электростатическим прилипанием к трубе парящих частиц порошка. Для этого порошок компрессорами превращают в аэрозвесь и прогоняют через электрод под напряжением 40.000-120.000 вольт. Далее заряженные частицы начинают притягиваться к заземлённой трубе и, оседая на ней, начинают отталкивать другие частицы, что обеспечивает тонкий и равномерный слой[17].
  6. Второй слой адаптирован против внешних механических повреждений за счёт эпоксидных смол из порошка Scotchkote 8352N или его аналога Resicoat® R-641, что делает покрытие устойчивым к сколам, ударам, истиранию[15][18]. В дешёвом варианте технологии обычно данный слой выполняют из полиэтилена с итоговой толщиной покрытия около 2—3 мм. В случае Керченского моста используется второй слой из эпоксидной смолы с толщиной 400—600 мк[16]. Несмотря на меньшую толщину, эпоксидные смолы устойчивее по отношению к сдиранию и, кроме того, не обладают, в отличие от полиэтилена, заметной водопроницаемостью под осмотическим давлением[2][5][19].
  7. Далее труба изучается электроискровым дефектоскопом «Крона-С»[20], который обнаруживает минимальные дефекты: труба вращается под электродом дефектоскопа, и если толщина полимера уменьшена, то сквозь него произойдёт искровой пробой, и дефект будет обнаружен. Затем труба изучается по всей длине томографом на ультразвуковой фазированной решётке (УЗФР) для поиска дефектов в глубине металла, особенно в местах сварки. Контроль качества нанесения покрытия осуществляют эксперты мирового лидера сертификации антикоррозийных покрытий из шотландской компании Exova[4]. Процедура контроля качества такого эпоксидного покрытия регулируется также ГОСТ Р ИСО 21809-2-2013, что позволяет выполнять также государственный контроль за качеством покрытия и регламентирует процедуры и технологию устранения обнаруженных дефектов[4][21].

Порошковая антикоррозийная защита в химическом плане является практически вечной, так как эпоксидные смолы весьма инертны химически даже к сильным кислотам и щелочам. Разрушение этого слоя возможно только механическим способом, но механическая прочность такого покрытия весьма велика: прорезы под давлением на нож в 50 кг не более 0,4 мм, низкое поверхностное трение определяет крайне высокую устойчивость к сдиранию и абразивным нагрузкам, что позволяет несколько раз выполнять монтаж и демонтаж трубчатых свай без утраты эпоксидного покрытия[2][12].

По стандартам Министерства транспорта США даже для устаревших вариантов покрытия типа Scotchkote время службы не менее 75-100 лет[22]. Современные западные стандарты по гарантии покрытий также обычно составляют не менее 75 лет[23].

Примечания

править
  1. Alexander Wöstmann. The Beryl Alpha oil platform in the North Sea — Alexander's Gas and Oil Connections (англ.). www.gasandoil.com. Дата обращения: 31 июля 2017. Архивировано из оригинала 1 августа 2017 года.
  2. 1 2 3 4 Порошковые покрытия для защиты труб. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано из оригинала 16 ноября 2017 года.
  3. Технические условия на антикор. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано из оригинала 8 февраля 2017 года.
  4. 1 2 3 4 5 "Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей". Керчь ИНФО: больше, чем новости!. 2017-03-16. Архивировано 30 июля 2017. Дата обращения: 30 июля 2017.
  5. 1 2 Внутренние эпоксидные порошковые покрытия применение и выбор материала покрытия Scotchkote компании 3M. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано 13 мая 2017 года.
  6. О строительстве уникальных и технически сложных объектов капитального строительства | Мост через Керченский пролив. kerch-most.ru. Дата обращения: 7 февраля 2017. Архивировано 7 февраля 2017 года.
  7. "Строители начали возведение свайных фундаментов моста через Керченский пролив". Крымский мост. Архивировано 30 ноября 2016. Дата обращения: 10 декабря 2016.
  8. Нанесение наружного и внутреннего порошкового покрытия на трубы и детали трубопроводов ø57-426мм | Технологии | ZIT. www.zitt.ru. Дата обращения: 10 декабря 2016. Архивировано из оригинала 12 декабря 2016 года.
  9. 1 2 3 Презентация на тему: "3M Corrosion Protection Products Division © 3M All Rights Reserved. Заводское нанесение эпоксидных покрытий без этапа хроматирования Глеб Трофименко.". www.myshared.ru. Дата обращения: 11 февраля 2017. Архивировано 12 февраля 2017 года.
  10. Диффузионное хромирование и стойкость в солёной воде. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано 20 декабря 2016 года.
  11. Administrator. Защита трубопроводов с помощью полимочевины. www.pm21.ru. Дата обращения: 7 февраля 2017. Архивировано 7 февраля 2017 года.
  12. 1 2 Новости: Эпоксидное покрытие Scotchkote ® 8352N. solutions.3mrussia.ru. Дата обращения: 10 декабря 2016.
  13. Инженерная защита моста через Керченский пролив: от проекта до реализации | Мост через Керченский пролив. kerch-most.ru. Дата обращения: 10 декабря 2016. Архивировано 7 декабря 2016 года.
  14. Новости: Адгезия эпоксидных покрытий к полиэтилену в системе трёхслойной изоляции. solutions.3mrussia.ru. Дата обращения: 10 декабря 2016. Архивировано 20 декабря 2016 года.
  15. 1 2 Публикации: Scotchkote® 226N, Scotchkote® 226N+. solutions.3mrussia.ru. Дата обращения: 30 июля 2017. Архивировано 30 июля 2017 года.
  16. 1 2 Resicoat Dual Layer R-726+R-641. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано из оригинала 30 июля 2017 года.
  17. Описание технологии Resicoat. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано 10 августа 2016 года.
  18. "Дорожная держава. Проверенные технологии уникального моста". most.life. Архивировано 7 декабря 2016. Дата обращения: 10 декабря 2016.
  19. Полиэтилен, его виды и применение на сайте производителя и поставщика полиэтилена, плёнки. www.optplenka.ru. Дата обращения: 7 февраля 2017. Архивировано 8 февраля 2017 года.
  20. Спецификация Автодора по технологиям моста. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано из оригинала 30 июля 2017 года.
  21. ГОСТ Р ИСО 21809-2-2013 Трубы с наружным покрытием для подземных и подводных трубопроводов используемых в транспортных системах нефтяной и газовой промышленности. Часть 2. Трубы с эпоксидным покрытием. Технические условия, ГОСТ Р от 22 ноября 2013 года №ИСО 21809-2-2013. docs.cntd.ru. Дата обращения: 30 июля 2017. Архивировано 30 июля 2017 года.
  22. FHWA-HRT-04-090-Chapter 1. INTRODUCTION AND PROJECT HISTORY-Long-Term Performance of Epoxy-Coated Reinforcing Steel in Heavy Salt-Contaminated Concrete-JUNE 2004 (англ.). www.fhwa.dot.gov. Дата обращения: 30 июля 2017. Архивировано 30 июля 2017 года.
  23. Dual Layer FBE Coating. Дата обращения: 14 августа 2017. Архивировано из оригинала 4 сентября 2016 года.

Литература

править

Ссылки

править