Антикоррозийная защита металлоконструкций

Сплавы металлов – самый распространённый материал для производства товаров для народного хозяйства. Амортизация основных фондов чаще всего ускоряется за счет интенсивного влияния ржавчины. Особенно актуальна эта проблема для городской среды, морской и нефтедобывающей инфраструктуры. Опасность заключается в возникновении непредвиденных сбоев в работе оборудования, возможных авариях и катастрофах. Поэтому антикоррозионная защита — краеугольный элемент безопасности функционирования металлоконструкций.

Ржавчина: основные причины появления

Коррозия вызывается одновременным присутствием кислорода и влаги на поверхности объекта, это условие запускает электрохимические реакции, которые разрушают структуру металла. Их скорость и характер зависят от влияния внешних, внутренних, механических (конструкционных) факторов.

К первым относятся:

• уровень влажности и загрязнения воздуха газами;
• скорость движения технических жидкостей (в трубопроводах);
• время воздействия;
• температура рабочей среды.

Внутренние — зависят от:

• присутствия примесей в металлах;
• термодинамической устойчивости;
• структуры и типа сплава;
• плотности поверхности.

К механическим факторам относят:

• усталость;
• кавитацию;
• растрескивание. 

Чаще всего ржавчина поражает изделия из сплавов железа, а именно из стали, которая часто встречается в хозяйстве. Вместе с тем коррозии подвержены материалы с основной долей в их составе:

• чугуна;
• свинца;
• меди;
• цинка;
• латуни. 

В идеальных условиях скорость разрушения может происходить на столько медленно, что даже не потребуется минимальная антикоррозийная защита металлоконструкций (лакокрасочное покрытие). Это актуально для сухих проветриваемых помещений с уровнем влажности воздуха до 40%. Но на практике большая доля металлоизделий эксплуатируется в агрессивных условиях. Наиболее уязвимыми являются изделия, контактирующие с:

• морской водой;
• рабочими техническими средами (жидкие, газовые);
• влажным грунтом;
• загрязненным воздухом городов. 

Условия эксплуатации, невозможность демонтажа, особенности конструкций могут существенно затруднять нанесение защитных покрытий во время эксплуатации (это крепежные элементы, мачты линий электропередач, объекты морской инфраструктуры). Такие элементы выгоднее заблаговременно защитить от ржавчины ещё на этапе проектирования.

Горячее цинкование – лучшее решение для защиты от коррозии

Для заблаговременной защиты изделий, их элементов, а также содержащих большое количество малоразмерных конструкционных и крепежных компонентов, в том числе подлежащих нагрузке, наиболее приемлемый метод — горячее цинкование. Его используют для обработки:

• рамных опор;
• строительных лесов;
• арматуры;
• дорожных ограждений;
• опор освещения;
• сварных балок и пр.

Расплав цинка температурой 450 градусов, в который погружено изделие, формирует на всей его поверхности прочную диффузную пленку из сплава Fe-Zn, которая:

• непроницаема для агрессивных факторов внешней среды (влага, сульфиды, хлориды);
• более электроотрицательна, чем защищаемый металл (при нарушении целостности покрытия разрушается только цинк). 

Для примера мы предлагаем сравнить стоимость и стойкость нанесения защитных покрытий разными методами (см. таблицу 1, здесь указаны средние цены на рынке Москвы на момент публикации).

Таблица 1

Метод защиты	Стоимость нанесения защитного покрытия на 1 кг металлоконструкции, руб.	Жизненный цикл (ЖЦ) защитного покрытия, лет	Амортизация: Стоимость / ЖЦ покрытия, руб./год
Горячее цинкование	18,22	До 50	0,36 (в течение 50 лет)
Холодное цинкование	15	До 25	0,6 (в течение 25 лет)
Лакокрасочные покрытия	19,5	До 15	1,3 (в течение 15 лет)

Таким образом, срок службы цинкового антикоррозийного слоя, нанесённого методом горячего цинкования, самый длительный. Амортизация такого покрытия в течение полувека составляет 0,36 руб./год. На втором месте со значительным отставанием так называемый «холодный» метод. По сравнению с нанесением лакокрасочного покрытия, горячее цинкование доминирует, так как позволяет гораздо дольше защитить металлоизделия от ржавчины при сопоставимой цене на покрытие 1 кг.

Метод горячего цинкования: основные достоинства

Его применение для защиты металлоконструкций обеспечивает:

• стойкость к механическим воздействиям;
• эффективную защиту до 100-150 лет без обслуживания (это актуально для сельской местности с низким содержанием выбросов промышленных и выхлопных газов);
• эксплуатацию при температурах до 419 градусов (точка плавления цинка);
• высокую коррозионную устойчивость;
• относительную экономичность;
• приемлемую производительность (3-10 минут на изделие);
• защиту даже после повреждения целостности покрытия, а также в условиях, когда концентрация цинка в покрытии ничтожно мала;
• высокую тепло- и электропроводность.

Этапы нанесения защитного слоя

Горячему цинкованию предшествует подготовка металлоконструкции, которая предусматривает последовательное:

• обезжиривание;
• травление;
• промывание;
• флюсование;
• просушивание.

Максимальное время подготовительного этапа (от начала обезжиривания до завершения сушки) составляет около 180 минут. Затем осуществляют покрытие защитным слоем. Заключительным этапом является контроль качества на предмет:

• плотности;
• целостности;
• блеска и характерной текстуры («листья папоротника»);
• толщины — 150-1000 мкм;
• отсутствия трещин.