МК_Справочник_том_1

Неблагоприятные по отношению к алюминию значения рН имеют незатвердевшие раствор и бетон. Поэтому главой СНиП 2.03.11-85 предъявляются повышенные требования к защите от коррозии конструкций из алюминия, примыкающих к кирпичным, бетонным и железобетонным конструкциям.

ГЛАВА 12

ЗАЩИТА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ

Защита стальных и алюминиевых конструкций от коррозии может производиться специальными покрытиями или электрохимическими методами.

12.1. ÇАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ

По виду материалов защитные покрытия для строительных металлических конструкций могут быть классифицированы как лакокрасочные, металлические, оксидные, изоляционные. Возможны комбинации различных видов покрытий. По механизму защитного действия покрытия могут быть классифицированы как барьерные, т.е. обеспечивающие только изоляцию, протекторные и с комбинированным барьерно-протекторным действием. Применение преобразователей и модификаторов ржавчины как правило недопустимо.

Лакокрасочные покрытия в зависимости от вида пигмента обеспечивают барьерную, комбинированную или протекторную (электрохимическую) защиту стали. Цинковые защитные покрытия стальных конструкций обеспечивают как протекторную, так и барьерную защиту от коррозии; алюминиевые – обычно только барьерную, а в присутствии хлористых солей или хлора – также и протекторную.

Защита конструкций из алюминиевых сплавов выполняется с помощью искусственно создаваемого на их поверхности (химическим или электрохимическим способом) естественного окисного слоя, который обеспечивает барьерную защиту металла от окружающей среды. Изоляционные покрытия выполняются из тканевых материалов, пропитываемых битумно-резиновыми мастиками, или из полимерных пленок, приклеиваемых к металлической поверхности, и применяются для защиты тонкого листа или гидроизоляции конструкций в грунте.

Нанесению лакокрасочных или металлических защитных покрытий должна предшествовать соответствующая подготовка поверхности конструкций; цель подготовки поверхности – удаление прокатной окалины, продуктов коррозии, жировых и других загрязнений и придание поверхности шероховатости, улучшающей сцепление с ней защитного покрытия.

12.2. ÏОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

На заводах металлических конструкций применяются следующие основные методы подготовки поверхности проката или конструкций, покрытых продуктами коррозии (окалиной или ржавчиной), независимо от степени окисленности и зажиренности поверхности по ГОСТ 9.402-80*:

∙механические: обработка сухим абразивом (дробеструйная, дробеметная, металлическим песком); обработка механизированным инструментом (проволочными щетками, шлифовальными машинками, иглофрезами);

∙химические: обезжиривание в водных щелочных растворах; обезжиривание в органических растворителях; травление в кислотах.

401

Подготовка поверхности может производиться:

∙на механизированных и автоматизированных технологических линиях очистки проката механическими или химическими методами с последующей консервацией поверхности на время изготовления конструкций; консервирующие покрытия не должны препятствовать сварке и в дальнейшем входить в систему лакокрасочного покрытия (грунтовки ВЛ-02, ВЛ-023, ЭФ-0121 и т.п.); после сварки конструкций в этом случае необходимо производить зачистку сварных швов и околошовной зоны под грунтование; очистка проката абразивом производится и перед нанесением металлизационных покрытий;

∙в тупиковых камерах дробеструйной очистки или в ваннах травления элементов и конструктивных отправочных марок после их сборки и сварки; подготовка поверхности готовых конструкций и отправочных марок на механизированных технологических линиях целесообразна только при условии достаточной повторяемости конфигураций и габаритов, а также доступности всей поверхности для обработки.

Кислотное травление допускается для собранных конструкций лишь при условии отсутствия карманов и зазоров, в которых может остаться электролит, и не допускается для конструкций из стали 600 МПа и более высокой прочности. Кислотное травление на ЗМК рекомендуется как метод подготовки поверхности стальных конструкций под нанесение металлических (цинковых, алюминиевых) покрытий методом погружения в расплав. Сварные конструкции должны иметь в основном стыковые или угловые соединения. Нахлесточные соединения должны производиться только лобовыми или только фланговыми швами при гарантированном зазоре между элементами не менее 1,5 мм или при сплошной обварке по контуру.

Травление с последующим пассивированием, как и обработка сухим абразивом – дробеструйным или дробеметным методами, обеспечивает вторую и третью степени очистки поверхности по ГОСТ 9.402-80; обработка механизированным инструментом допускается при малых объемах работ (зачистка сварных швов, местное удаление продуктов коррозии) обеспечивает при этом третью степень очистки. Главой СНиП 2.03.11-85 эта степень очистки поверхности допускается только для конструкций, эксплуатируемых в слабоагрессивных и неагрессивных средах.

Очистка ручными щетками поверхности конструкций, покрытой прокатной окалиной или толстым слоем ржавчины, не обеспечивает степени очистки свыше четвертой и может быть допущена только для конструкций, предназначенных для эксплуатации в неагрессивных средах. Полное удаление продуктов коррозии почти в 5 раз увеличивает срок службы лакокрасочных покрытий (табл.12.1).

Таблица 12.1. Влияние метода подготовки поверхности стального проката на долговечность лакокрасочных покрытий в слабоагрессивной среде на открытом воздухе

Очистка от окислов поверхности рулонных материалов (тонколистовая оцинкованная сталь, алюминий) перед нанесением полимерных покрытий в заводских условиях производится специальными методами. Легкий налет продуктов корро-

402

зии, который может быть на поверхности листа, снимается дисковыми щетками из нетканого материала с вкраплениями абразива. За удалением продуктов коррозии следует промывка.

Обезжиривание конструкций перед окрашиванием, как правило, производится в тех случаях, когда металл не покрыт толстыми слоями окалины или ржавчины (холоднокатная сталь, алюминий) или когда прокат уже защищен металлическими покрытиями, консервационными смазками, межоперационными или консервационными грунтовками (оцинкованная сталь, канаты, очищенный и законсервированный прокат). Зажиренные участки в этих случаях очищают органическими растворителями, которые не разрушают уже имеющееся защитное покрытие. Исключение составляют случаи, когда необходимо обезжиривание поверхности, зажиренной до первой или второй степеней (ГОСТ 9.402-80), а также перед очисткой от ржавчины ручным или механизированным инструментом или перед кислотным травлением.

В тех случаях, когда подготовка поверхности и нанесение покрытий выполняются полностью на монтажных площадках, например, при защите от коррозии рулонируемых конструкций негабаритных резервуаров, очищать поверхности от окислов необходимо сухим абразивом.

12.3. ÇАЩИТА СТАЛЬНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ

12.3.1. Горячее цинкование и алюминирование. Процесс нанесения покрытия основан на погружении сварных конструкций или проката в расплавленный металл. Толщина покрытия на конструкциях из толстолистового или профильного проката колеблется в широких пределах (60–200 мкм) и зависит от продолжительности нанесения покрытий, состава ванны, температуры расплавленного металла или сплава, конструктивной формы и скорости извлечения конструкции из ванны. Процесс отличается простотой технологии и высокой производительностью.

Возможные ограничения в применении горячего цинкования или алюминирования связаны: с габаритами ванн (в настоящее время глубина вертикальных ванн для цинкования в РФ достигает 7 м, размеры зеркала ванны – äî 2×2 м). Более перспективны горизонтальные ванны, длина которых может достигать 20 м. Однако следует считаться с возможным короблением при нагреве тонкостенных конструкций и с невозможностью получить качественное покрытие в нахлесточных соединениях, если не обеспечен зазор между элементами не менее 1,5 мм или не выполнена обварка по контуру.

12.3.2. Металлизационные покрытия могут быть нанесены как на технологиче- ских линиях в заводских условиях, так и на монтажных площадках. Процесс заключается в распылении расплавленного металла на очищенную от окислов поверхность проката или конструкций. Скорость коррозии металлизационных покрытий выше, чем скорость коррозии покрытий из соответствующего металла, полученных методом погружения в расплав, а расход металла несколько больше. Поэтому металлизационные покрытия рекомендуется применять для конструкций, которые нетехнологично защищать методом погружения в расплав. Металлизация готовых решетчатых конструкций вообще нецелесообразна из-за непроизводительных потерь металла.

При малых толщинах металлизационное покрытие пористое и требует дополнительной пропитки, а получение толстых слоев (150–300 мкм) при ручном нанесении покрытия – длительный процесс, поэтому желательна механизация работ на линиях. Эффективность металлизации труб и листовых конструкций на линиях по

403

расходу материалов и производительности труда сопоставима с эффективностью горячего цинкования или алюминирования.

Преимущества металлизационных покрытий, наносимых распылением, по сравнению с покрытиями, полученными погружением в расплав, следующие:

∙можно получать практически любую заданную толщину, в связи с чем целесообразно применять относительно тонкие металлизационные покрытия как подслой под лакокрасочное покрытие для конструкций, эксплуатируемых в среднеили сильноагрессивных средах;

∙покрытия можно наносить на конструкции любых габаритов, в том числе после монтажа;

∙можно получать металлизационные покрытия заданного состава, например алюминий с цинком (псевдосплав).

12.3.3.Гальванические покрытия. Гальваническим методом наносят на поверхность стали цинковые, кадмиевые, хромовые и другие металлические покрытия. Гальванические покрытия получают осаждением металлов из растворов или расплавов солей под действием электрического тока на поверхности защищаемых изделий. Метод применяется для защиты относительно мелких деталей. Толщина гальванического покрытия в зависимости от материала покрытия обычно не превышает 20 мкм. Заданную толщину покрытия можно регулировать с точностью до нескольких микрон.

12.4. ÇАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ СТАЛЬНЫХ И АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ЛАКОКРАСОЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Лакокрасочное покрытие в большинстве случаев состоит из грунтовочных и покрывных слоев. Грунтовочные слои (первые слои лакокрасочного покрытия, наносимые непосредственно на защищаемую поверхность) обеспечивают адгезию всего покрытия, в некоторых случаях – протекторную защиту стали, а при современной технологии производства – полную защиту конструкций на период транспортировки, хранения и монтажа (в среднем 6 мес.). Состав грунтовки определяется материалом защищаемой поверхности (сталь, оцинкованная сталь, алюминиевые сплавы) и качеством подготовки поверхности с учетом степени агрессивного воздействия среды, в которой эксплуатируются конструкции. Покровные слои обеспечивают барьерную защиту и непроницаемость всей системы покрытия для внешней среды, а также придают конструкциям хороший внешний вид. При выборе грунтовок и покрывных материалов, составляющих систему лакокрасочного покрытия, должна быть предусмотрена их совместимость, т.е. адгезия между покрывными материалами и данной грунтовкой.

Лакокрасочные материалы наносят пневматическим или безвоздушным распылением, струйным обливом, окунанием, кистью. На ЗМК целесообразно бóльшую часть слоев покрытия наносить на технологических линиях; на монтажной площадке в этом случае наносят только последний слой. Если же заводы выполняют только грунтование конструкций в один-два слоя, то для повышения защитной способности покрытия необходимо увеличивать общее число слоев (табл.12.2).

Производительность труда может быть значительно повышена, благодаря использованию тиксотропных материалов, при нанесении которых в два слоя можно получить покрытие толщиной свыше 150 мкм. Тиксотропные покрытия наносят одним из наиболее прогрессивных методов – безвоздушным распылением. К перспективным лакокрасочным материалам относятся также водорастворимые и

404

Таблица 12.2. Группы и толщины лакокрасочных покрытий для защиты стальных конструкций от коррозии

П р и м е ч а н и е . Соотношение грунтовых и покровных слоев в зависимости от агрессивности среды и условий их нанесения см. в СНиП 2.03.11-85.

1При относительной влажности воздуха выше 80% или в условиях конденсации влаги – IIà-2(40).

2При толщине цинкового покрытия 40 мкм – без лакокрасочного покрытия, при толщине 20 мкм допускается окраска через 8–10 лет после монтажа.

3При нанесении эмалей перхлорвиниловых и на сополимерах винилхлорида число слоев увеличивается на один, а толщина покрытия – на 20 мкм.

4Для защиты конструкций, находящихся под навесами, допускается применение лакокрасочных покрытий с индексом «ан» вместо индекса «а» (см. СНиП 2.03.11-85).

5Покрытия должны быть стойкими к воздействию конкретных сред.

405

водоэмульсионные грунтовки и эмали. Эти материалы могут быть нанесены любым из перечисленных выше методов и имеют существенное преимущество перед материалами на масляной или синтетической основе, связанное с пониженными токсичностью, взрыво- и пожароопасностью.

12.5. ÇАЩИТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМБИНИРОВАННЫМИ МЕТАЛЛИЗАЦИОННО-ЛАКОКРАСОЧНЫМИ ПОКРЫТИЯМИ

Характерные особенности металлизационных покрытий – развитая поверхность (шероховатость) и пористость обусловливают их способность резко повышать адгезию и долговечность лакокрасочных материалов. Учитывая, что толщину металлизационного подслоя и лакокрасочного слоя можно легко регулировать, эти покрытия рекомендуют для сред с повышенной степенью агрессивного воздействия (табл.12.3). Ограничения в использовании металлизационных покрытий (см. п.12.3.2) распространяются и на металлизационно-лакокрасочные покрытия.

12.6. ÝЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Электрохимическую защиту необходимо применять в жидких средах и грунтах, имеющих достаточно высокую удельную электропроводность. Катодная защита обеспечивается от внешнего источника, протекторная – контактом защищаемых конструкций со специальными протекторами из сплавов алюминия с цинком и магнием (АМЦ), алюминия с цинком (АЦ5), а также цинка или магния. Проект электрохимической защиты (расчет необходимого тока защиты, массы и числа протекторов или анодов, их расположение, методы контроля и т.д.) осуществляется специализированной организацией в соответствии с требованиями ГОСТ 9.602-89.

12.7. ÏРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ОТ КОРРОЗИИ

Общие затраты на защиту конструкций от коррозии складываются из первона- чальных затрат в процессе изготовления и монтажа конструкций и затрат на восстановление покрытий при эксплуатации зданий и сооружений. Поэтому при выборе способа защиты конструкций целесообразно учитывать приведенные затраты на все работы. В некоторых случаях для восстановления недолговечных покрытий необходимы длительные остановки производства, затраты на которые могут превысить стоимость ремонта. В табл.12.3 приведенные затраты на защиту конструкций от коррозии возрастают от поз. «а» к поз. «д»

Защита лакокрасочными материалами требует наибольших затрат в силу необходимости частого восстановления покрытия. Тем не менее эти покрытия применяются наиболее широко, в первую очередь, благодаря низким первоначальным затратам. Группа и толщина лакокрасочного покрытия приведены в табл.12.2, а рекомендуемые материалы в табл.12.4.

Выбор системы лакокрасочного покрытия производится следующим образом. Допустим, необходимо защищать несущие конструкции неотапливаемого здания в

(см. табл.10.3 и 10.5); по табл.12.3 необходимо назначить покрытие, состоящее из химически стойких материалов группы III: один-два слоя грунтовки и два слоя эмали. Затем по табл.12.4 находят соответствующую грунтовку, имеющую адгезию к стали, например ФЛ-ОЗК, и эмаль, совместимую с этой грунтовкой, например ХВ-124.

406

Таблица 12.3. Защита стальных конструкций от коррозии

П р и м е ч а н и е . В среднеагрессивных и сильноагрессивных средах, содержащих сернистый ангидрид, сероводород и окислы азота по группам газов Б, В и П, защитные покрытия из алюминия обладают в 1,5–2 раза более высокой коррозионной стойкостью, чем покрытия из цинка.

* При металлизации алюминием δ= 250...300 ìêì.

407

12.8. 3АЩИТНО-ДЕКОРАТИВНАЯ ОТДЕЛКА АЛЮМИНИЯ

Электрохимическое анодирование на толщину 8–20 мкм применяют для защиты от коррозии в среднеагрессивных средах элементов клепаных конструкций из алюминия, а также для декоративной отделки конструкций, предназначенных для слабоагрессивных и неагрессивных сред. При эксплуатации конструкций в сильноагрессивных средах они должны быть дополнительно окрашены материалами группы IV по табл.12.4 при толщине слоя лакокрасочного покрытия не менее 70 мкм.

Таблица 12.4. Перечень возможных вариантов систем лакокрасочных покрытий для защиты стальных и алюминиевых конструкций

I.Для защиты от коррозии стальных строительных конструкций, эксплуатирующихся в условиях атмосферы открытого воздуха и внутри помещений

Системы лакокрасочных покрытий

408

409

II.Для защиты от коррозии стальных строительных конструкций, эксплуатирующихся в воде, а также в атмосфере с высокой влажностью

П р и м е ч а н и е . Допускается также использование систем 15 (по грунтовке ФЛ03Ж), 16, 17, 27.

1-4 Группа материалов по СНиП 2.03.11-85 (приложение 15).

410