Учет климатических факторов при выборе систем АКЗ

Специалисты, осуществляющие подбор систем антикоррозионных покрытий, сталкиваются с рядом задач, от качества решения которых зависит эффективность будущей системы. Одна из таких задач – определение агрессивности (коррозионной активности) окружающей атмосферы, в которой будет происходить эксплуатация антикоррозионной системы.

ISO 12944-2: 2017 «Классификация окружающих сред» настоятельно рекомендует определять категорию коррозионной активности среды по потере массы контрольных образцов после одного года их экспозиционирования в заданной среде. Однако, «если экспозиционирование образцов невозможно, то категория коррозионной активности среды назначается по описанию типовых сред, указанных в таблице. Приведенные описания не являются исчерпывающими и в некоторых случаях могут быть неточными. Правильное определение категории коррозионной активности возможно только по фактической потере массы или толщины контрольных образцов». [1]

Практика экспозиционирования образцов известна достаточно давно. В СССР функционировали климатические испытательные станции, на которых образцы различных материалов и покрытий выдерживались в течение определенного времени, после чего на основании замеров производилось определение агрессивности коррозионного воздействия. Многие из этих станций прекратили работу после распада СССР. И лишь некоторые из них продолжают действовать сегодня. Тем не менее, этот метод определения коррозионной активности окружающей атмосферы нельзя назвать широко распространенным, и многие специалисты назначают категорию коррозионной активности по соответствующим описаниям, приведенным в ISO 12944-2.

Условия эксплуатации

В чем же заключается неточность этого метода, о которой упоминает ISO 12944-2, и как можно повысить точность решения этой задачи? Понятно, что от точности этих данных будет зависеть эффективность системы АКЗ: если система будет завышенной, то это приведет к увеличению бюджета заказчика; заниженная система несет риски преждевременного разрушения.

Внимательный читатель может обратить внимание на следующее примечание в ISO 12944-2: 2017: «Оценку категории коррозионной активности среды можно также производить по совокупности следующих факторов: период увлажнения в течение года, средняя концентрация диоксида серы в воздухе и среднее количество хлоридов, осаждаемых на поверхности в течение года». [1] Это примечание позволяет глубже взглянуть на процедуру подбора ЛКП в отсутствии данных с климатических испытательных станций.

Итак, в общем случае коррозионную агрессивность атмосферы характеризуют увлажнение поверхности материалов и загрязнение воздуха коррозионно-активными агентами [2]. Именно эти условия в сочетании с анодными и катодными участками стальной поверхности обеспечивают образование и развитие коррозии: влажная пленка является электролитом, а присутствие осаждающихся на поверхности агрессивных веществ делает электролит проводимым.

Увлажнение поверхности складывается из двух составляющих: фазовой и адсорбционной влажностных пленок. Фазовая пленка образуется вследствие попадания на поверхность атмосферных осадков или образования конденсата. Адсорбционной считается пленка влаги, образующаяся при относительной влажности не менее 70 % (в отсутствии осадков или конденсата) при температуре поверхности не ниже минус 1 °С.

ГОСТ 9.039-74 «ЕСЗКС. Коррозионная агрессивность атмосферы» содержит данные о продолжительности периода увлажнения, предоставляя информацию о фазовой и адсорбционной составляющих увлажнения в различных точках на территории нашей страны.

Рассмотрим в качестве примера атмосферу двух городов: Вологда и Чита. По словесному описанию, приведенному в ISO 12944-2, атмосферу обоих городов можно отнести к одной категории (например, С3). Однако согласно данным ГОСТ 9.039-74 период увлажнения в Вологде почти в два раза больше, чем в Чите. Соответственно, при прочих равных условиях коррозионная активность в Вологде будет также значительно выше, и нецелесообразно назначать одинаковую систему АКЗ в обоих местах. Понятно, что со времени издания указанного ГОСТа климат во многих местах претерпел существенные изменения, тем не менее приведенные данные можно использовать для сравнения климатических нагрузок. И если есть информация об эксплуатации системы в одном регионе, то можно прогнозировать результат эксплуатации этой системы в другом.

Влажностную нагрузку можно также оценивать с помощью СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», в котором приводится классификация районов РФ по зонам влажности.


Единственная в мире арктическая испытательная станция Jotun для лакокрасочных материалов, расположена на Шпицбергене

Дополнительные условия

Еще одним фактором, имеющим непосредственное отношение к интенсивности атмосферной коррозии, является характер размещения металлоконструкций. Конструкции, расположенные под навесом, не будут испытывать увлажнение, вызванное атмосферными осадками, а значит, интенсивность коррозионного воздействия для таких конструкций будет ниже, чем для конструкций на открытом воздухе.

Различные стандарты оценивают агрессивность сред для положительных температур окружающей атмосферы до +20 °С. При этом агрессивность сред с более высокой температурой будет выше. [5] В некоторых случаях более высокая температура может сокращать период увлажнения.

Особого внимания с точки зрения коррозионного воздействия заслуживает присутствие в атмосфере агрессивных газов. Большинство стандартов в этом контексте рассматривают только соединения серы и хлориды, что неудивительно, поскольку эти вещества в определенных условиях вступают в химические реакции с образованием серной и соляной кислот, а также разрушают сталь при взаимодействии с последней. СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии» выделяет несколько агрессивных газов, которые могут содержаться в атмосфере. Кроме соединений серы и хлоридов, перечень содержит и другие агрессивные газы: например, оксиды азота, которые растворяются в воде с образованием растворов кислот.

Информация о количестве агрессивных газов в атмосфере может содержаться в техзадании на проект АКЗ. Если же в техзадании эта информация не указана, то получение объективных данных по этим показателям возможно далеко не всегда.

В морских прибрежных районах агрессивность атмосферы определяется содержанием хлоридов в воздухе. Морские аэрозоли, в т.ч. хлориды, попадают в воздух прибрежной зоны в результате разбрызгивания капель морской воды при волнении моря, а также при молекулярном испарении при относительно спокойной морской поверхности с последующим выносом аэрозолей воздушными течениями с акватории моря и выпадением на поверхности металлоконструкций в прибрежной зоне. При этом концентрация солей в конкретной точке на суше, а также дальность распространения морских солей будут зависеть от скорости и продолжительности действия ветров в данном районе. Чем больше соленость моря, тем больше будет количество солей в морском воздухе и, соответственно, тем агрессивнее будет морская среда.

Общие суждения

Приведенные выше рассуждения нельзя использовать для точного определения агрессивности атмосферы. Однако эта информация позволяет провести дополнительный анализ факторов влияния окружающей среды и субъективно оценить агрессивность ее воздействия в заданной точке, особенно если уже есть опыт применения аналогичных систем ЛКП в других географических районах. Помимо основных факторов, рассмотренных в различных стандартах и настоящей статье, существуют и другие факторы, оказывающие воздействие на металлы и лакокрасочные покрытия. К ним относятся, например, пыль, солнечное излучение, перепад температур и другие, но учитывать эти факторы на практике сложно.

Необходимо отметить, что агрессивность окружающей среды оценивается по степени ее воздействия на металл. Мы же рассматриваем долговечность и эффективность лакокрасочного покрытия в той или иной среде, и характер воздействия среды на металл и полимерное покрытие будет различным. Если результатом воздействия агрессивной среды на металл является коррозия, то в полимерном покрытии такое воздействие вызовет процессы старения, которые в конечном счете приведут к разрушению покрытия. Оценку долговечности систем покрытий в различных средах можно производить согласно ISO 12944-6: 2018 и ГОСТ 9.401-91.

Литература

  1. ИСО 12944-2: 2017 «Классификация окружающих сред»
  2. ГОСТ 9.039-74 «Единая система защиты от коррозии и старения. Коррозионная агрессивность атмосферы»
  3. ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды»
  4. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»
  5. СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии»
  6. Главное управление гидрометеорологической службы при Совете министров СССР. Труды. Выпуск 343. Распространение морских аэрозолей в прибрежной зоне. Гидрометеоиздат, 1974г.

Аристов Кирилл, технический директор, ООО «Йотун Пэйнтс»