Захист від корозії для хімічних сталевих конструкцій: практичний посібник із нанесення покриттів

Пройдіться будь-яким хімічним заводом, і ви побачите сталь всюди. Естакади труб, резервуари, опори реакторів, стрингери сходів. Він несе навантаження, містить носій і підтримує роботу. Він також піддається корозії.

У найжорсткіших хімічних зонах проста вуглецева сталь з мінімальним покриттям може вимагати заміни всього за два-три роки. Пари кислоти конденсуються на незахищених поверхнях. З клапанних сальників капають лужні розчини. Пари розчинника розм'якшують старі покриття. Я перевіряв об’єкти, де опорна балка з вуглецевої сталі втратила половину своєї товщини профілю менш ніж за сім років, а в більш агресивних зонах конструктивні елементи замінювали на два--три-річний цикл.

У цій статті описано стратегію покриття, яка надійно працювала на хімічних і нафтохімічних підприємствах. Це поєднуєгаряче цинкування-з належним чином визначеним органічним верхнім покриттям, що відповідає стандартам ISO 1461, ASTM A123 та ISO 12944. Мета не полягає в найтовстішій або найдорожчій системі. Це правильна система для фактичної експозиції.

Більшість атмосферної корозії відбувається за передбачуваною схемою. Кисень і волога досягають поверхні сталі, утворюється оксид заліза, і процес прискорюється, оскільки шар оксиду відколюється. Хімічне середовище додає змінні, на які звичайні атмосферні покриття ніколи не розраховувалися.

Кислотний туман проникає в мікро-пори плівки покриття, досягає підкладки та починає електрохімічну реакцію, яка виштовхує покриття знизу. Іони хлориду роблять те ж саме ще більш агресивно, тому прибережні хімічні підприємства стикаються з одними з найкоротших життєвих циклів покриттів у галузі.

Лужні умови становлять іншу проблему. Багато органічних покриттів добре працюють у нейтральних або злегка кислих середовищах, але розм’якшуються або омилюються за тривалого високого pH. Покриття, яке служить п’ятнадцять років на зовнішній частині складу, може вийти з ладу через три роки на зовнішній стороні резервуара для зберігання каустичної речовини.

Температурний цикл поєднує все це. Денне-нічне розширення та звуження, технологічне тепло, що випромінюється від обладнання, і сезонні зміни погоди створюють напругу зсуву на межі покриття-підкладка. Дрібні дефекти стають великими розшаруваннями. Ось чому одно-підхід-підходить-усім рідко працює в хімічних службах, і чому так багато заводів замінюють конструкційну сталь на два---три-роки ротації в зонах високого-впливу.

Гаряче цинкування-сам по собі є перевіреним антикорозійним бар'єром. Цинкове покриття металургійно з’єднується зі сталлю, забезпечує катодний захист порізаних країв і подряпин і, як правило, забезпечує десятиліття служби при помірному впливі атмосфери. ISO 1461 і ASTM A123 регулюють процес і встановлюють мінімальну товщину покриття на основі товщини сталевого профілю.

У хімічних середовищах одного цинкування часто недостатньо. Цинк реагує з кислотами і сильними лугами. Аоцинкована опорау зоні з регулярним кислотним туманом може споживати свій цинковий шар за п’ять-вісім років. Рішення полягає в додаванні шарів органічного покриття поверх оцинкованої основи.

Ця подвійна система працює, тому що кожен шар робить те, що інший не може. Цинк забезпечує катодний захист і однорідну основу. Органічні покриття створюють хімічний бар’єр, який ізолює цинк від агресивних середовищ. Разом вони створюють глибокий захист, якого не досягти поодинці.

Головне – сумісність. Дво{1}}компонентні епоксидні суміші, розроблені для оцинкованих основ, а потім поліуретанові або полісилоксанові покривні покриття, стали стандартною комбінацією для впливу атмосферних хімічних речовин. Для занурення або внутрішнього покриття резервуару більше підходять фенольні епоксидні смоли та покриття, зміцнені скло-пластівцями.

Я бачив, як рослини намагалися заощадити гроші, наносячи стандартну промислову емаль прямо на поверхнюцинкування. Зазвичай він виходить з ладу протягом вісімнадцяти місяців. Поверхнева енергія свіжого цинку низька, і без відповідного профілю або сумісної ґрунтовки верхнє покриття просто не схоплюється.

ISO 12944 визначає категорії корозійності від C1 до CX і надає рекомендовані системи покриття та товщину сухої плівки для кожної. Хімічні підприємства зазвичай належать до категорій C3, C4 або C5-M.

 C3 Середовища

C3 охоплює помірне опромінення, наприклад закритий трубопровід у зоні з низьким-викидом або зовнішні опори проти технологічних установок. Типова система C3цинкуваннямає загальну товщину сухої плівки близько 160 мікрон, з епоксидною ґрунтовкою приблизно 60 мікрон і поліуретановим верхнім шаром 100 мікрон. Термін служби зазвичай досягає п'ятнадцяти-двадцяти років при плановому огляді.

 C4 і C5-M середовища

Більшість зон хімічних процесів на відкритому повітрі припадають на C4, тоді як прибережні об’єкти та зони з сильним хлоридним або кислотним туманом часто потребують специфікацій C5-M. Для нанесення C4 на оцинковану сталь заплануйте тришарову систему загальною товщиною від 200 до 240 мікрон з епоксидним грунтом, епоксидним проміжним будівельним покриттям і поліуретановим або полісилоксановим верхнім покриттям.

C5-M збільшує загальну величину до 280–320 мікрон або більше. Застосовується та сама три{9}}структура шару, але кожен шар товщі, а верхнє покриття часто оновлюється до складу фторполімеру або полісилоксану. Я вказав системи C5-M для прибережних резервуарних парків, де попередні покриття з рейтингом C4 виходили з ладу менш ніж за шість років. Оновлені системи експлуатуються більше десяти років лише з точковими доопрацюваннями.

Занурення та внутрішні обшивки

Зовні резервуар може бути під впливом атмосфери C4, тоді як всередині працює 98-відсоткова сірчана кислота або різні розчинники. Фенольні епоксидні смоли добре справляються з сильними кислотами, але менш стійкі до високого рН. Скло-вінілові ефіри забезпечують чудову стійкість до широкого спектру хімічних речовин. Вибір завжди повертається до точної хімічної речовини, концентрації, температури та того, чи є послуга безперервною чи періодичною. ISO 12944 не повністю охоплює занурення, тому зверніться до стандартів NACE/AMPP і таблиць хімічної стійкості виробника покриття.

Я не можу переоцінити, як часто невдачі покриття сходять до підготовки поверхні, а не до самого матеріалу покриття. Покриття преміум-класу, нанесене на погано підготовлену поверхню, вийде з ладу швидше, ніж покриття-середнього рівня, нанесене на належним чином підготовлену основу.

дляоцинкована стальсвіжий цинк має гладку поверхню з низьким-профілем і містить солі цинку, які необхідно видалити. Стандартним підходом є швидка струминна обробка під низьким тиском для створення легкого профілю без видалення цинку з наступним нанесенням сумісного травильного праймера.

Для оголених сталевих ділянок, таких як зварні шви та болтові з’єднання, абразивоструйна обробка до Sa 2,5 біля-білого металу є мінімумом для C4 та C5-M. Для занурених футеровок часто потрібен білий метал Sa 3. Нанесення в магазині завжди краще, ніж нанесення в полі, але коли необхідні польові роботи, їх слід виконувати лише в умовах, які відповідають вимогам виробника покриття щодо температури та вологості.

Виробник спеціалізованої хімії в Огайо кожні два-три роки замінював конструкційну сталь навколо резервуарної ферми для сірчаної кислоти. Оригінальна установка використовувала звичайну вуглецеву сталь з одним робочим шаром алкідної фарби. До другого року іржа просочувалася через кожен зварний шов і отвір під болт. До третього року секції опорної конструкції втрачали-несучу здатність.

Вони перейшли наоцинковані опориіз три{0}}поліуретановою епоксидною-системою товщиною 280 мікрон для зовнішньої частини та скляною-вінілефірною підкладкою для внутрішньої частини резервуарів. Танки надійшли на озброєння дванадцять років тому. Їх остання повна перевірка виявила, що цілісність зовнішнього покриття становить понад 95 відсотків, а підкладка не погіршилася. За оцінками заводу, вони уникли чотирьох повних циклів заміни лише на цьому резервуарному парку.

Прибережний термінал добрив зіткнувся з-повітрям, насиченим хлоридами, що поглинає опори стійки труб, а прості сталеві елементи виходили з ладу через два-три роки. Після оцинкування замінної сталі та нанесення полісилоксанового верхнього покриття з класифікацією C5-M опори експлуатувалися протягом дев’яти років, не виявивши структурної корозії.

Навіть найкраща система покриття потребує уваги. Перевіряйте щорічно або раз на два роки в зонах C5-M. Зосередьтеся на місцях, що піддаються сильному зношенню, таких як поручні, марші сходів і опори труб. Відремонтуйте пошкоджені ділянки протягом того ж сезону, коли вони були знайдені. Зберігайте записи про товщину покриття, щоб відстежувати деградацію з часом.

дляоцинковані підкладкистежте за білою іржею, яка утворюється, коли свіже оцинкування зберігається у вологих умовах із поганою вентиляцією. Якщо на вже покритій системі з’являється біла іржа, зазвичай це означає, що верхнє покриття пошкоджено.

Найкращий час подумати про захист від корозії під час проектування. Вкажіть цинкування для конструкційної сталі під впливом хімічних речовин або прибережних умов і переконайтеся, що фахівець з цинкування знає, що на сталь буде нанесено верхнє покриття. Напишіть aспецифікація покриттяякий посилається на ISO 12944 за категорією корозійності, вказуючи кількість шарів, мінімальну товщину сухої плівки та стандарт підготовки поверхні. Нечітка специфікація дає нечіткі результати.

Часті запитання

 

 

01.Чи можна фарбувати безпосередньо поверх-гарячого цинкування?

Тільки з покриттями, розробленими для оцинкованих поверхонь, і після відповідної підготовки поверхні. Свіже цинкування потребує легкого профілювання або травлення. Нанесення стандартного алкіду безпосередньо на не-підготовлену оцинковку зазвичай призводить до відшарування протягом одного-двох років.

02.Чим відрізняються епоксидні та поліуретанові фінішні покриття?

Епоксидні смоли мають чудову хімічну стійкість, але під дією ультрафіолетового випромінювання вицвітають. Поліуретани забезпечують кращу стійкість до ультрафіолетового випромінювання та збереження блиску, що робить їх кращим покриттям для зовнішніх робіт. У звичайній системі використовуються епоксидні грунтовки та проміжні компоненти з поліуретановим верхнім покриттям.