Электродуговая металлизация в судостроении

Обзор применения технологии электродуговой металлизации в судостроении и судоремонте.

Когда возникает вопрос защиты металла от коррозии, можно выбрать из нескольких технологий - как пассивных, так и активных.

Пассивные технологии, как правило, применяются до начала эксплуатации. Примером пассивной технологии является электродуговая металлизация. Активные же наоборот, применяются после начала эксплуатации. Примером активной защиты является анодная и катодная защиты.

Как правило, для защиты корпуса судна от коррозии методом электродуговой металлизации используется цинк. 

Преимущества электродуговой металлизации цинком:

• аппараты позволяют наносить покрытие на судно непосредственно в условиях эллинга;
• нет необходимости в предварительном или последующем нагреве металла (при условии, что температура металла не ниже +5 и не выше +32 градусов по Цельсию)

Следует учесть, что шероховатость металлизационного слоя делает его прекрасным грунтом для дополнительного нанесения лакокрасочного или другого покрытия.

Цинковые же покрытия коррозионноустойчивы в условиях воздействия атмосферы, морской и речной воды.

Структура цинкового покрытия

В незагрязненном воздухе слой цинка толщиной 0,1мм может защитить сталь от коррозии в течение 30—40 лет. В морской атмосфере для этой цели требуются покрытия толщиной 0,2мм и более.

В воде, особенно слабощелочной, при нормальной температуре цинк хорошо защищает сталь от коррозии, так как с течением времени защитные свойства цинкового покрытия повышаются. Цинк является по отношению к железу анодным покрытием, создающим катодную защиту. Но разрушение этого покрытия в электролите происходит недолго, так как цинк покрывается плотным слоем окиси карбоната или гидроокиси цинка. Продукты коррозии быстро заполняют поры покрытия, тем самым полностью прекращая доступ кислорода к основному металлу, а, следовательно, и электрохимическое корродирование. Таким образом, пористость цинковых, а также алюминиевых и кадмиевых покрытий мало влияет на эффективность защиты стали.

С повышением температуры воды устойчивость цинка резко падает и при 55—65° С достигает минимального значения. При дальнейшем повышении температуры стойкость цинка начинает повышаться и при 100° С оказывается мало отличной от его стойкости при нормальной температуре. Это явление связано с изменением свойств продуктов коррозии цинка: при низких и высоких температурах цинк покрывается плотными, прочно пристающими к нему продуктами коррозии. В интервале же температур 55— 65° С слой окислов становится рыхлым и легко отстает от поверхности цинка.

Уплотнение цинкового покрытия

Следующий этап по защите - уплотнение получившегося слоя, это наиболее простой и доступный способ устранения пористости и повышения срока службы металлизационных покрытий. Поверхность последних в силу своей шероховатости и пористости является прекрасным грунтом для лакокрасочных покрытий.

Зарубежной практикой установлено, что конструкции, рассчитанные на срок службы более 20 лет, целесообразно непосредственно после металлизации для предохранения от коррозии окрашивать по чистой и сухой поверхности. Коррозия цинка под слоем краски протекает значительно медленнее, а длительность службы краски на покрытиях в среднем удваивается (по американским данным даже утраивается), так как цинковое покрытие вместе с окраской препятствует образованию ржавчины, которая, набухая, могла бы оторвать защитный слой краски.

Металлизированные поверхности, работающие в морской воде, для предупреждения обрастания мхами, моллюсками, ракушками рекомендуется окрашивать антисептическими красками на нейтральной основе (глицерофталиевыми, виниловыми или на основе хроматов цинка и пластмасс). Краски на битумной основе для данной цели непригодны, так как они облегчают закрепление моллюсков.

Срок службы металлизационных покрытий по литературным данным повышается в среднем в 2—3 раза при уплотнении напыленного слоя термопластами винильного ряда или хлоркаучуками. Имеется указание, что стойкость металлического корпуса судна, металлизированного цинком с толщиной слоя 0,2—0,25 мм с последующим двухслойным окрашиванием, повысилась даже в 5 раз, а после двух лет эксплуатации в тропических водах корпус судна не оброс моллюсками.

Стальные гидротехнические сооружения, защищенные цинком с двухслойной покраской, после 6—7 лет эксплуатации в проточной речной воде показали высокую коррозионную стойкость.

Хорошую защиту для железа в кислых растворах при повышенной температуре (при воздействии елового экстракта и закрепительного раствора, представляющего сложную композицию с кислой реакцией) дали покрытия из алюминия и бакелитового лака. Для слабокислых и слабощелочных растворов при повышенной температуре оказались стойкими покрытия из алюминия и лака этиноль. В атмосферных условиях были испытаны и дали хорошие результаты алюминиевые краски, нанесенные на алюминиевую пленку.

Мы подготовили фотографии образцов нанесения разных металлов, которые можно посмотреть в соответствующем разделе на нашем сайте, или по ссылке: https://www.rudetrans.ru/catalog/oborudovanie-elektrodugovoy-metallizatsii/foto-obraztsov/

В США цинковые покрытия пропитывают виниловыми смолами (сополимер хлорвинила с винилиденхлоридом), в Англии — хроматом цинка с алкидной смолой или хлоркаучуком. В качестве наполнителя могут служить, в частности, диабазовая мука или окись алюминия (30% по массе).

Цинковые покрытия, наносимые на стальные поверхности нефтеперегонной аппаратуры, работающие в среде паров бензина, сероводорода и др., обмазываются или пропитываются перхлорвиниловым лаком 4-кратным окунанием.

Восстановить лакокрасочное покрытие по металлизационному слою значительно проще, чем производить повторную окраску неметаллизированной поверхности. Требуется лишь предварительно удалить с поверхности изделия слой старой краски обдувкой сжатым воздухом. Предварительной химической обработки при этом не требуется. Если же стальные конструкции только окрашивать, то краска при плохой подготовке поверхности быстро разрушается из-за отрыва её от основной поверхности вследствие коррозии.

Следует избегать применять краски на основе солей металлов, чтобы устранить возможность возникновения электрохимических явлений.

При этом рекомендуемая минимальная толщина покрытия цинком для пресной мягкой воды - 160 микрон, при условии дополнительной защиты двумя и более слоями лакокрасочного покрытия, что гарантирует срок защиты более 10 лет. При толщине покрытия 250 микрон с последующей обработкой, срок защиты достигает 50 лет.

Для морской воды рекомендуется сплав цинк-алюминий (85% цинка) толщиной от 120 микрон, с последующей обработкой в два и более слоёв лакокрасочными материалами.

Для нанесения цинкового покрытия используются аппараты электродуговой металлизации в разной конфигурации - например OSU Hessler 300A LD/U2 или OSU Hessler 300A AntiCOR.

ООО "РУДЕТРАНССЕРВИС" обладает опытом пусконаладочных работ на предприятиях машиностроительной и судостроительной отраслей. 

Источники: 
ГОСТ 9.304-87
Н.В. Катц, Е.В. Антошин, Д.Г. Вадивасов, Г.Д. Вольперт, Л.М. Камионский «Металлизация распылением»., 1965 г.,