Химсопрмат

Наиболее распространен метод изготовления емкостного обору-

дования в виде оболочек вращения из стеклопластиков намоткой на специальных установках стеклонитей (жгута, ровницы) по различным направлениям – в виде решетки, по меридианам и кольцам, в виде спирально перекрещивающихся слоев и т.д. [23, 33].

Установка для намотки включает барабан и подвижную головку,

которая служит для раскладки стеклонитей по длине оправки. Стек-

ловолокно подается с бобин и наматывается на оправку в виде ленты определенной ширины с определенным рисунком раскладки. При формовании изделия смолу можно наносить в процессе прохождения нити через ванну со связующим. Содержание связующего в готовом изделии регулируется натяжением нити в процессе намотки [20, 22].

Наличие в стеклопластике армирующего наполнителя приводит к возрастанию гетерогенности материала и его повышенной проницае-

мости. В связи с этим в промышленности нашли применение бипла-

стмассы, которые сочетают высокую химическую стойкость и низ-

кую проницаемость пластмасс с высокой прочность стеклопластиков.

Известны следующие способы производства изделий из комби-

нированных материалов [22, 23]:

1. Изготовление изделий из конструкционной пластмассы (вини-

пласт, пентапласт) с последующим усилением стекложгутом на свя-

зующем холодного отверждения.

2. Изготовление изделий из листового или рулонного полуфабри-

ката, представляющего собой стекловолокнистый материал с нака-

танным слоем термопласта с последующим усилением стеклопласти-

ком на связующем холодного отверждения.

3. Изготовление изделий из стеклопластика любым способом с последующей защитой внутренней поверхности термопластом с по-

мощью клея.

Все эти способы обеспечивают благоприятное сочетание свойств комбинированного материала.

309

6.7. Технология нанесения защитных покрытий из лакокрасочных материалов

Лакокрасочные антикоррозионные покрытия получаются на защищаемой поверхности в результате высыхания или отвердевания нанесенных жидких лакокрасочных материалов.

Качество антикоррозионных лакокрасочных покрытий, а следовательно, и срок службы зависят от тщательности подготовки поверхности под покраску, правильного выбора самого материала и точного соблюдения технологии нанесения. Выбор окрасочных составов, количества слоев и последовательности нанесения определяются нормативными документами, проектами и рекомендациями производителей. Структура покрытия в зависимости от конкретных условий эксплуатации защищаемого объекта может меняться, но чаще всего лакокрасочное покрытие состоит из грунтовки, шпатлевки и покровных слоев.

Грунтовочные составы обеспечивают лучшую адгезию и повышают защитные свойства покрытия. В зависимости от характера защищаемой поверхности меняется состав грунта. Шпатлевочные составы предназначаются для выравнивания (при необходимости) загрунтованной поверхности. Шпатлевка значительно улучшает внешний вид покрытия, но в то же время снижает его механическую прочность и защитные свойства. Покрытия, эксплуатирующиеся в жестких условиях воздействия агрессивных сред, наносятся без шпатлевки. Покровные составы являются наиболее важной частью покрытия и обеспечивают его стойкость и непроницаемость агрессивной среды к конструкционному материалу в эксплуатационных условиях [23].

Работы по нанесению защитных покрытий начинаются с подготовки поверхности, которая заключается в очистке от ржавчины, окалины, пыли, остатков старых покрытий и жировых загрязнений. В зависимости от характера загрязнения поверхности оборудования и его габаритов очистка может проводиться вручную, механизированными механическими способами или с помощью химических реагентов.

310

Следует учитывать, что надежное покрытие можно получить только при безукоризненной подготовке поверхности. Особое внимание следует обращать на подготовку поверхности в зоне сварных швов, так как чаще всего именно здесь защитные покрытия разрушаются.

Ручная очистка производится скребками, щетками и шаберами.

Для механической очистки от ржавчины могут применяться инструменты с электроили пневмоприводом. Механизация очистки может также осуществляться путем применения пескоструйной или дробе-

струйной обработки поверхности. В качестве абразивного материала используются кварцевый песок или металлическая дробь, которые выбрасываются с большой скоростью из сопла аппарата и разрушают обрабатываемую поверхность на глубину в несколько микрометров.

После ручной или механической очистки металла необходимо удалить оставшуюся пыль волосяными щетками с последующей об-

дувкой сжатым воздухом и протереть поверхность чистой ветошью, смоченной растворителем. Путем осмотра проводится проверка каче-

ства подготовки поверхности. Затем очищенная поверхность должна быть немедленно загрунтована во избежание появления ржавчины.

Нанесение лакокрасочных материалов может осуществляться воздушным и безвоздушным распылением, распылением в электрическом поле высокого напряжения, напылением порошковых поли-

мерных материалов с одновременной или последующей термообра-

боткой, окунанием (обливанием), кистью и ручными валиками и др. Наиболее широкое распространение имеет способ окрашивания воздушным распылением, который заключается в том, что лакокрасочный материал диспергируется сжатым воздухом на мельчайшие частицы и равномерным слоем наносится на окрашиваемую поверх-

ность [23]. При этом основная масса полидисперсных частиц осаждается на поверхности, а некоторая часть не достигает поверхности и образует туман.

Основным преимуществом данного метода является универсальность применения и необходимость лишь источника воздуха и систе-

311

мы вытяжной вентиляции. К недостаткам следует отнести большие потери лакокрасочного материала и значительный расход растворителей для разведения лакокрасочных материалов до рабочей вязкости.

Одним из наиболее прогрессивных методов нанесения лакокрасочных материалов является безвоздушное распыление [23, 33]. Сущность метода заключается в том, что распыление происходит под действием высокого гидравлического давления, создаваемого насосом во внутренней полости распыляющего устройства и вытесняющего лакокрасочный материал через отверстие сопла. Данный метод позволяет экономить до 20% лакокрасочных материалов за счет снижения потерь на туманообразование.

При окрашивании распылением в электрическом поле высокого напряжения частицы краски, попадая в него, приобретают электрический заряд и под действием электростатических сил оседают на окрашиваемой поверхности. Этот способ позволяет на 30-70% снизить расход лакокрасочных материалов по сравнению с пневматическим распылением, однако требует применения сложного оборудования и не позволяет добиться полного прокрашивания изделий сложной конфигурации.

Порошковые полимерные материалы позволяют получать покрытия с повышенной стойкостью к воздействию агрессивных сред. Они могут наноситься на защищаемые поверхности газопламенным методом, в псевдоожиженном слое, в электростатическом поле и плазменным методом. При использовании порошковых полимеров исключается применение органических растворителей и расширяется ассортимент применяемых материалов.

Способ окрашивания окунанием и обливанием отличается простотой, но имеет недостаток, заключающийся в образовании натеков и неравномерности покрытия.

При выполнении небольших объемов работ наряду с механизированными способами может использоваться и окраска кистями различной формы и малярными валиками.

312

са можно понизить введением в применяемый материал легирующих добавок, повышающих термодинамическую устойчивость анодной фазы: легированием сталей никелем, никеля – медью, меди – золотом. Возможно также дополнительное легирование сплавов элементами, способствующими пассивированию анодной фазы: легирование сталей хромом, кремнием или алюминием, никеля – хромом. На снижение эффективности анодного процесса положительно влияет введение в хромистые и хромоникелевые стали стабилизирующих добавок, таких как титан, ниобий, ванадий, тантал и т. п. Наконец, снижения эффективности анодного процесса можно добиться уменьшением площади анодной фазы на поверхности материала путем проведения термической обработки, снижающей внутренние напряжения в материалах, и легированием сталей и сплавов элементами, препятствующими образованию зернограничных сегрегаций примесных атомов, например, легированием сталей такими элементами, как вольфрам и молибден.

Эта же группа методов борьбы с коррозией предусматривает модифицирование агрессивной внешней среды путем введения в нее ингибирующих добавок, снижающих ее агрессивность.

Второе направление предусматривает электрохимическую защиту, т. е. наведение в материале защищаемого изделия токов, препятствующих протеканию катодных или анодных процессов.

Третье направление подразумевает использование для борьбы с коррозией защитных покрытий. Основное назначение защитного покрытия, с одной стороны, состоит в создании барьерного слоя, препятствующего прониканию агрессивной среды к поверхности материала, с другой – в ограничении или предотвращении образования новой фазы (продуктов коррозии) на поверхности раздела «материал

– покрытие», т. е. защитные покрытия должны обладать высокой химической устойчивостью, слабой проницаемостью для жидкостей и газов, хорошей адгезией к металлу или неметаллическому материалу, высокой стабильностью структуры и относительно высокой механической прочностью и долговечностью.

314

Для повышения эффективности защиты изделия, работающего в агрессивных средах, часто последовательно наносится несколько раз-

нотипных покрытий, например цинковое покрытие с последующим фосфатированием или нанесением нескольких слоев лакокрасочного материала.

Четвертое и пятое направления методов реализуются на стадии формирования технических условий на изготовление устройства и его конструирования, на стадии металлургического производства применяемого при его изготовлении материала стали или сплава пу-

тем введения в них соответствующих легирующих добавок. При раз-

работке изделий, работающих в агрессивных коррозионных средах,

должны применяться такие конструктивные решения, которые не до-

пустят образования в изделии застойных зон, узких щелей. При кон-

струировании корпусных изделий должны быть предусмотрены вен-

тиляционные отверстия и т. п.

7.1.Изменение состава среды

Впромышленных условиях эксплуатации в ряде случаев уменьшение потерь от коррозии может быть достигнуто при помощи изменения состава агрессивной среды. Для этого используют два приема:

1)удаление из агрессивной среды веществ, вызывающих коррозию металлов;

2)введение в агрессивную среду специальных веществ, которые

вызывают значительное снижение скорости коррозионного процесса.

Такие вещества называются замедлителями, или ингибиторами, кор-

розии.

7.1.1. Снижение агрессивности среды

Значительное изменение состава коррозионной среды может быть достигнуто одним из перечисленных способов [24]:

315

удаление кислорода при помощи деаэрации раствора, насыще-

ния его азотом или добавления в него поглотителей кислорода;

удаление кислот путем нейтрализации раствора гашеной изве-

стью или едким натром;

удаление солей из воды, идущей на питание паровых котлов,

путем обработки ее ионообменными смолами;

вакуумирование.

Присутствие в среде, в которой пассивируются металлы, кисло-

рода или других окислителей способствует процессу пассивации ме-

таллов и ведет к торможению коррозии. Во всех остальных случаях окислители стимулируют коррозию металлов.

Для снижения концентрации растворенного кислорода в него до-

бавляют гидразин или сульфит натрия. Сульфит натрия применяют реже, так как его присутствие увеличивает содержание солей в воде.

Обработка водных растворов гашеной известью широко приме-

няется в промышленности [12, 24]. Таким образом регулируют рН растворов, а также снижают содержание в них солей. При подщела-

чивании растворов образуются гидроксиды металлов, которые имеют более низкую растворимость, чем соответствующие соли. Часть гид-

роксидов выпадает в осадок, и содержание ионов металлов в растворе снижается.

7.1.2. Ингибиторная защита

Согласно стандарту ISO 8044-,1986 ингибиторами коррозии (ИК)

называют химические соединения, которые, присутствуя в коррози-

онной системе в достаточной концентрации, уменьшают скорость коррозии без значительного изменения концентрации любого корро-

зионного реагента. Ингибиторами коррозии могут быть и композиции химических соединений. Содержание ингибиторов в коррозионной среде должно быть небольшим.

316

Эффективность ингибиторов оценивается степенью защиты

[12, 13, 24] (в %), которая при полной защите равна 100%, и коэффи-

циентом торможения (ингибиторный эффект). Степень защиты оп-

ределяется по формуле

где K1 и K2 – скорости растворения металла в среде без ингибитора и с ингибитором соответственно;

i1 и i2 – плотности тока коррозии металла в среде без ингибитора и с ингибитором соответственно.

Коэффициент торможения показывает, во сколько раз уменьша-

В формулах (7.1) и (7.2) величины и связаны между собой со-

отношениями:

1 Z

100

Ингибиторы подразделяются [12, 24]:

по механизму своего действия – на катодные, анодные и смешанные;

по химической природе – на неорганические, органические и летучие;

317

по сфере своего влияния – в кислой, щелочной и нейтральной среде.

Действие ингибиторов обусловлено изменением состояния поверхности металла вследствие адсорбции ингибитора или образования с катионами металла труднорастворимых соединений. Защитные слои, создаваемые ингибиторами, всегда тоньше наносимых покрытий.

Ингибиторы могут действовать двумя путями [24]:

уменьшать площадь активной поверхности;

изменять энергию активации коррозионного процесса.

В результате адсорбции ингибитора происходит изменение структуры двойного электрического слоя, в том числе изменение величины адсорбционного скачка потенциала.

Рис. 7.1. Схема поляризационных кривых для реакций анодного растворения металла и катодного восстановления окислителя в отсутствие и при наличии катодного ингибитора

Молекулы ингибитора, адсорбируясь на поверхности металла, могут не влиять на скорость анодного окисления металла, но при этом снижать скорость катодного восстановления окислителя

318