УДК 620.193.21
ПРОКАТ С ПОЛИМЕРНЫМ ПОКРЫТИЕМ: ПОВЫШЕНИЕ КОРРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ
© Белоусов Владислав Александрович, канд. физ.-мат. наук; Иваненко Артем Аркадьевич, e-mail: ¡vanenko_aa@nlmk.ru ОАО «Новолипецкий металлургический комбинат». Россия, г. Липецк Статья поступила 29.08.2014 г.
Основной целью, с которой на прокат наносится цинковое и полимерное покрытия, является обеспечение его коррозионной стойкости и атмосферостойкости. Повышение стойкости покрытия требует высокого уровня развития технологии и применения высококачественных материалов. Приведены данные о различных видах покрытий, в том числе производимых ОАО «НЛМК», и сравнительные оценки их стойкости.
Ключевые слова: прокат с полимерным покрытием; атмосферостойкость; коррозионные испытания; срок службы.
¿/лет
традиции и инноваций
Одна из ключевых тем международной конференции «Оцинкованный и окрашенный прокат: тенденции производства и потребления-2014» - динамика потребления проката с покрытиями. Как было отмечено многими докладчиками, рынок проката с защитными покрытиями сейчас является самым динамично развивающимся рынком листового проката в России. Объем потребления проката с полимерным покрытием по сравнению с 2004 г. вырос почти в 6 раз (рис. 1, [1]).
Однако если при изучении рынка перейти от количественного роста к рассмотрению качественных показателей проката с полимерным покрытием, то динамика не кажется столь положительной. Сравним сегментацию рынка проката по видам полимерного покрытия в России и ближайшем развитом рынке проката - европейском (рис. 2, [1]).
Из сравнения видно, что Европа потребляет почти 30% проката с премиальными видами полимерного покрытия - полиуретановые (ПУ), по-ливинилиденфторидные (ПВДФ), пластизолевые. В России потребление премиальных покрытий не превышает 5%. Важнейшей отличительной чертой, определяющей «премиальность» этих видов покрытий, является их долговечность, определя-
03 2 500
я н
^ ц 2 000
ю В
н. 1 500
н си
о Й
с д 1 000
8 я
& 500
Ю
О 0
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Годы
Рис. 1. Динамика потребления проката с полимерным покрытием в России
емая прежде всего коррозионно- и атмосферо-стойкостью изделий в процессе эксплуатации.
Один из способов визуального выражения долговечности полимерного покрытия - скорость изменения его декоративных свойств (цвета, блеска) под действием солнечного излучения, особенно его ультрафиолетовой (УФ) составляющей [2].
Европейский стандарт DIN EN 10169:2010 вводит четыре категории стойкости к УФ-излучению - от Ruvl (стойкость не регламентирована) до Ruv4. Графические зависимости, приведенные на рис. 3, в первом приближении позволяют сделать вывод, что покрытие категории Ruv4 будет терять декоративные свойства (цвет, показатель «цветовое различие ДЕ») в 1,5 раза медленнее, чем Ruv3. На графике также представлены две категории покрытий, не описанные стандартом - Ruv5 и Ruv6. Они предложены в связи с разработкой новых материалов, стойкость которых значительно повышена, и существующих категорий недостаточно.
Для ориентировки приведем типичные категории стойкости к УФ-излучению для покрытий
Россия
„„, . Пластизоль
Европа
Пластизоль ПВДФ 10,9%
Рис. 2. Сегментация рынка проката с полимерным покрытием (по данным Европейской ассоциации рулонных покрытий)
Рис. 3. Скорость изменения цвета, соответствующая разным категориям стойкости к УФ-излучению по DIN EN 10169:2010
различных видов: полиэфирные - Ruv3-Ruv4; по-лиуретановые - Ruv4-Ruv5; ПВДФ - Ruv4-Ruv6.
Помимо постепенного разрушения полимерного покрытия под действием солнечного излучения, в процессе эксплуатации на него воздействуют также различные коррозионные факторы (морская или промышленная атмосфера, попадание агрессивных веществ с осадками и т.п.). В такой ситуации цинковый слой играет немалую роль в формировании общей коррозионной стойкости проката с полимерным покрытием.
Независимо от требований Свода правил «Защита строительных конструкций от коррозии» (бывший СНиП 2.03.11-85), более 10 лет назад на российском рынке де-факто сложилось требование к массе цинкового покрытия - 140 г/м2 (Z140 по европейским стандартам, класс 2 по ГОСТ 14918). К сожалению, в течение десятилетия наблюдается устойчивая тенденция дальнейшего стремления потребителей к удешевлению продукции - отказ от проката с цинковым покрытием Z140 в пользу Z100.
Для того чтобы предотвратить скатывание рынка в область дешевой некачественной продукции, ОАО «НЛМК» приняло на себя обязательство не принимать заказы на прокат:
- с цинковым покрытием класса ниже Z140;
- со «сверхтонкими» полимерными покрытиями (ниже толщин, регламентированных ГОСТ Р 52146).
Самый массовый сегмент полимерных покрытий - полиэфирные покрытия. В европейском сегменте полиэфиров значительную долю
- около трети - составляют покрытия с усовершенствованными полиэфирными покрытиями: с увеличенной толщиной и/или атмосферостойко-стью, специальными декоративными свойствами, с текстурированной поверхностью. Привычному нашему рынку прокату с гладким полиэфирным покрытием с характеристиками по ГОСТ Р 52146
- от европейского рынка остается лишь половина.
В российском сегменте можно выделить нишу (по разным оценкам от 10 до 30 %) проката с по-
лимерным (полиэфирным) покрытием «суперэконом», преимущественно импортируемого.
Средний уровень доходов российского покупателя изделий из окрашенного проката уступает европейскому. По свидетельству продавцов проката, разница в 10-20 руб/м2 (менее 10% от цены профилированного листа) может оказаться для покупателя решающей, даже при открытой информации о происхождении товара. Много это или мало? Для небольшого здания с площадью кровли 150 м2 разница в цене кровельного покрытия составит 15-30 тыс. руб. При этом стоимость крыши целиком исчисляется сотнями тысяч рублей, стоимость всего здания - миллионами.
Рассмотрим эту проблему на примере конкретного образца проката «супер-эконом», исследованного в Центральной лаборатории комбината. К внешнему виду поверхности покрытия претензий нет. Толщину листа измерить несложно, а для измерения толщины защитных покрытий необходимы точные приборы. На испытуемом образце измеряли:
- массу цинкового покрытия - 60-80 г/м2 (против 140 на прокате НЛМК);
- толщину полимерного покрытия 18 мкм (против средней 25 мкм на прокате НЛМК).
Таким образом, затраты на производство проката (а также коррозионную защиту) снижены на 50% по цинковому покрытию и на 25% - по полимерному. Сколько дополнительной прибыли принес недобросовестным производителям потребитель, уверенный, что сэкономил!
Самый точный метод оценки стойкости различных видов покрытий - натурные испытания при естественном климатическом воздействии. Однако он обладает одним существенным недостатком - результатов приходится ждать очень долго, поэтому созданы десятки методов ускоренных коррозионных испытаний покрытий, моделирующих воздействие одного или нескольких климатических факторов. Однако все методы ускоренных испытаний позволяют лишь ограниченно приблизиться к комплексу естественных атмосферных воздействий. Например, упомянутый выше регламент БЫ 13523-10 предусматривает моделирование воздействия только солнечного УФ-излучения. Отсюда сложность сопоставления длительности испытаний (в часах или циклах) с фактическим сроком службы полимерного покрытия.
В целях устранения этого недостатка разработаны комплексные ускоренные испытания, сочетающие в себе воздействие нескольких факторов. Наиболее отработанные из известных методов
испытаний описываются в ГОСТ 9.401 «Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов». Стандарт был разработан двумя крупнейшими институтами лакокрасочной промышленности СССР - ГИПИ ЛКП и НИИ ЛКП - на основе многолетних натурных испытаний лакокрасочных покрытий и оценки корреляции с ускоренными испытаниями. Стандарт описывает 20 методов испытаний, имитирующих различные условия эксплуатации, и включающих (в разных сочетаниях) такие воздействия на покрытие, как: УФ-излучение; влажность; повышенные и пониженные температуры воздуха с переходом через 0; попадание соленой воды; загрязнения промышленными выбросами [3].
Для типичных условий эксплуатации проката с полимерным покрытием наиболее подходит метод 6 (ГОСТ 9.401), соответствующий умеренному и холодному климату (УХЛ1 по ГОСТ 15150). 24-ч цикл испытаний по этому методу включает использование следующего оборудования: аппарат искусственной погоды, сочетающий воздействие ультрафиолета и влажности; термокамера с температурами до -60 °С; камера сернистого газа.
Испытания проката с полиэфирным покрытием производства ОАО «НЛМК», проведенные независимым испытательным центром по ГОСТ 9.401, показали срок службы 17 лет до балла декоративных свойств АД3, защитных свойств АЗ1. Таким образом, за цикл испытаний, эквивалентный 17 годам, покрытие претерпело следующие изменения:
- визуально различимое изменение цвета (АБ = 3-5 ед.);
- значимое изменение блеска (на 60-80% от первоначального);
- защитные свойства покрытия без изменений.
Иными словами, если металлочерепица была,
например, шоколадно-коричневой - коричневой она и останется, но будет отличаться по виду от новых листов с тем же покрытием. Разрушения покрытия (вспучивания, растрескивания, отслоения, коррозии) не происходит. Однако стойкость проката с полимерным покрытием пока точно не определяется. В Европе известны здания, отде-
ланные окрашенным прокатом 40-50 лет назад -это сопоставимо с возрастом самой технологии.
Производство проката с полимерными покрытиями повышенной стойкости ОАО «НЛМК» развивается по трем основным направлениям:
- достижение максимума коррозионной защиты, которую могут обеспечить стандартные полиэфирные покрытия;
- освоение и расширение производства проката с полиэфирными покрытиями с улучшенными защитными характеристиками, например, с повышенной стойкостью к УФ-излучению, с текстурированной поверхностью с добавлением полиамидных микрогранул и повышенной абразивной стойкостью;
- расширение производс
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.