Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние проблемы в области разработки и применения вспучивающихся покрытий 8
1.1 Эффективные средства огнезащиты и их характеристики 8
1.2 Принцип действия вспучивающихся покрытий при действии огня 16
1.3 Защитные свойства цинкосодержащих ЛКМ при действии электролитов 18
1.4 Влияние фосфатов и хроматов в составе ЛКП на защитную способность покрытий в коррозионных средах 22
1.5 Анализ действующих стандартов и других нормативных документов в области нормирования качества огнезащитных вспучивающихся- красок 37
Глава 2 Характеристика методов исследования и образцов 43
2.1 Общая характеристика условий проведения испытаний 43
2.2 Определение теплоизолирующих свойств огнезащитных покрытий по металлу 50
2.3 Испытания, воспроизводящие атмосферные условия 53
2.4 Оценка защитных свойств покрытий по значению комплексного показателя стойкости покрытий 56
2.5 Импедансныи метод оценки защитных свойств лакокрасочных покрытий 62
2.6 Измерение толщины покрытий 64
2.7 Определение коэффициента вспучивания огнезащитного покрытия 65
2.8 Определение предела прочности лакокрасочной пленки при растяжении и относительного удлинения при разрыве 66
2.9 Определение прочности пленки на удар 69
2.10 Определение твердости окрасочной пленки 69
2.11 Определение адгезии методом отслаивания 71
2.12 Определение адгезии методом решетчатых надрезов 73
2.13 Определение водопоглощения 74
2.14 Определение вязкости 75
2.15 Определение долговечности покрытий при старении в промышленной атмосфере по данным испытаний в климатической камере 77
2.16 Исследования на мезоуровне 78
Глава 3 Разработка вспучивающихся лакокрасочных покрытий с повышенной долговечностью в промышленной атмосфере 80
3.1 Аналитическое обоснование выбора рецептуры вспучивающихся ЛКМ 80
3.2 Разработка вспучивающихся цинкосодержащих лакокрасочных материалов (ЛКГЩ) с повышенной защитной способностью 83
3.3 Разработка вспучивающихся ЛКМ с ингибитором коррозии (ЛКПИ) 89
3.4 Подготовка образцов к проведению лабораторных исследований 92
3.5 Исследование защитных свойств покрытий 94
3.6 Рекомендации по нанесению покрытий на промышленные конструкции 97
Глава 4 Оценка эффективности огнезащиты стальных конструкций, окрашенных вспучивающимися красками с противокоррозионными добавками 100
4.1 Определение теплоизолирующих свойств огнезащитных покрытий и прогнозирование динамики нагрева металлоконструкций с вспучивающимися покрытиями 100
4.2 Последовательность расчета прогрева огнезащищенных стальных конструкций в условиях воздействия экстремального температурного режима пожара 106
4.3 Расчет прогрева предела огнестойкости однопролетной свободно опертой стальной двутавровой балки № 20 114
4.4 Определение пределов огнестойкости металлоконструкций, покрытых разработанными вспучивающимися составами 117
4.5 Старение вспучивающихся покрытий и долговечность при эксплуатации конструкций в коррозионно-активной атмосфере 122
4.6. Влияние огнезащитных покрытий на микроструктуру СтЗ 125
Выводы 127
Список литературы 132
- Защитные свойства цинкосодержащих ЛКМ при действии электролитов
- Оценка защитных свойств покрытий по значению комплексного показателя стойкости покрытий
- Разработка вспучивающихся цинкосодержащих лакокрасочных материалов (ЛКГЩ) с повышенной защитной способностью
- Влияние огнезащитных покрытий на микроструктуру СтЗ
Введение к работе
Актуальность темы
Современные темпы капитального строительства и интенсивное развитие металлоемких отраслей промышленности предъявляют особые требования к решению огнезащиты металлических изделий, оборудования и конструкций. В Российской Федерации ежегодно происходит ОКОЛО 250 тыс. пожаров, в результате которых уничтожается материальных ценностей более чем на 6,5 млрд р. и погибает свыше 18 тыс. человек. Самые значительные убытки от пожаров отмечаются в топливно-энергетическом комплексе.
В современной практике строительства нефтегазовых объектов широкое распространение получили металлические конструкции, обладающие высокой прочностью, относительной легкостью, долговечностью. Однако под воздействием высоких температур при пожаре они деформируются, теряют устойчивость, несущую способность. Поэтому огнезащита металлических конструкций является одной из актуальных проблем повышения огнестойкости зданий и сооружений. При защите стальной конструкции вспучивающимся (интумесцентным) покрытием ее предел огнестойкости может составить от 0,5 до 2,5 часов. Для этих целей в настоящее время применяются краски, лаки, мастики и другие материалы, которые постепенно вытесняют громоздкую конструкционную защиту. Явление вспучивания, или интумесценции, на поверхности в процессе горения происходит под действием одновременного вспенивания и карбонизации горящей полимерной системы. Такие покрытия в последнее время находят широкое применение в нефтегазовой, нефтехимической и химической промышленности.
Согласно ГОСТ Р 12.3.Q47-98 Ф.4.3.2, гарантийный срок эксплуатации покрытия, нанесенного на конструкцию, должен быть равен расчетному сроку эксплуатации оборудования (до капитального ремонта), но не менее 10 лет, при этом гарантийный срок подтверждается методом ускоренных климатических испытаний по ГОСТ 9.401-91.
Хотя вспучивающиеся покрытия способны придать полимерным композициям высокую огнестойкость, они имеют недостаточно высокую стойкость к воздействию производственной атмосферы и повышенной влажности, в результате чего на поверхности стальной конструкции и под покрытием в течение длительной эксплуатации (3 года и более) возникают и развиваются очаги коррозии, снижается адгезионная прочность, происходит отслоение
и растрескивание покрытий, что в конечном счете ведет к снижению длительности огнезащиты. Поэтому разработка вспучивающихся покрытий с повышенной огнезащитной способностью, работающих в сложных условиях эксплуатации, характерных для предприятий нефтегазовой отрасли, является актуальной проблемой в области повышения пожарной и промышленной безопасности оборудования и сооружений.
Цель работы
Целью диссертационной работы является разработка лакокрасочных композиций, обеспечивающих повышение пожарной безопасности и эффективность защиты от коррозии металлических конструкций нефтегазовой отрасли.
Задачи исследования:
-
Разработать рецептуры вспучивающихся лакокрасочных композиций, обеспечивающих защиту от коррозии стальных конструкций в условиях воздействия промышленной атмосферы предприятий нефтегазовой отрасли.
-
Определить теплоизолирующие свойства разработанных огнезащитных покрытий и выполнить оценочные расчеты несущих металлоконструкций с нанесенными вспучивающимися покрытиями.
-
Изучить свойства металла под огнезащитными покрытиями после теплового воздействия в режиме "стандартного пожара".
-
В соответствии с ГОСТ 9.401-91 определить гарантийный срок эксплуатации покрытий в промышленной атмосфере.
-
Разработка технологического регламента нанесения полученных в работе вспучивающихся покрытий.
Научная новизна
-
Установлено, что введение в состав огнезащитной вспучивающейся краски цинкового порошка приводит к повышению огнезащитной эффективности покрытия за счет образования сшивок между полимерно-олиго-мерными фрагментами карбонизата, приводящих к увеличению плотности структуры пенококса при действии высоких температур.
-
Определено, что гарантийный срок эксплуатации вспучивающихся покрытий толщиной 0,95-1 мм увеличивается на 16,4 и 32,7 % при модифицировании известных композиций, содержащих расширенный графит, антикоррозионными добавками — ингибитором коррозии (смесь хромата и фосфата гуанидина) или цинковым порошком — вследствие замедления коррозии стальной подложки и повышения долговечности покрытий при их старении в промышленной атмосфере.
Практическая ценность
-
Разработанные композиции огнезащитных вспучивающихся красок и технология их нанесения применяются в ООО "Центр технических систем «БАТЫР»" при проведении огнезащитных работ.
-
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе ГОУ ВПО УГНТУ при проведении лекционных и практических занятий, а также при выполнении курсовых и дипломных проектов по специальности 240801 "Машины и аппараты химических производств" по дисциплинам "Теория химического сопротивления материалов", "Техника эксперимента в химическом сопротивлении материалов" и "Коррозия и защита нефтезаводского и нефтехимического оборудования".
На защиту выносятся основные положения:
-
Аналитическое обоснование выбора рецептуры предложенных в работе вспучивающихся лакокрасочных материалов, модифицированных металлическим цинком и ингибитором коррозии, представляющим собой смесь фосфата и хромата гуанидина в соотношении 100 : 1,5 мае. ч.
-
Обоснование выбора расширенного графита в составе вспучивающей добавки.
-
Повышение теплоизолирующих свойств разработанных покрытий.
-
Расчетное повышение огнестойкости металлоконструкций, защищенных разработанными составами.
-
Влияние толщины слоя состава на обеспечение заданной огнезащитной эффективности.
-
Результаты микроструктурного анализа вспученного покрытия с цинковым наполнителем.
-
Результаты металлографического анализа с нанесенным вспученным покрытием после теплового воздействия в режиме "стандартного пожара".
-
Результаты оценки гарантийного срока эксплуатации покрытий при действии промышленной атмосферы.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Международной научно-технической конференции "Геотехнические и эксплуатационные проблемы нефтегазовой отрасли" (г. Тюмень, 2007 г.); на 57-й. 59-й и 60-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ (г. Уфа, 2006, 2008, 2009 гг.), студенческой научно-технической конференции молодых ученых "Неделя науки" УГАТУ (г. Уфа, 2009 г.), Международной научно-технической конференции
"Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук" (г. Уфа, 2009 г.).
Публикации
Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, в том числе 2 статьи в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК Минобразования и науки РФ.
Структура и объем работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и выводов, содержит 144 страницы машинописного текста, в том числе 30 рисунков, 22 таблицы, список использованных источников из 117 наименований.
Защитные свойства цинкосодержащих ЛКМ при действии электролитов
Наряду с традиционными противокоррозионными грунтовками на основе пассивирующих пигментов применение находят также покрытия, содержащие в качестве пигментов металлические порошки: цинк, сплавы цинка с магнием, свинец, алюминий и др. [46]. Эти грунтовки получили название протекторных, они проявляют свои защитные свойства благодаря катодной поляризации защищаемого металла.
При катодной защите вследствие растворения пигмента потенциал основного металла сдвигается до такого отрицательного значения, при котором анодная реакция ионизации металла полностью подавляется. Для этого необходимо, чтобы к железу непрерывно подводились электроны, освобождающиеся при растворении металлических наполнителей. Это может быть обеспечено при применении таких металлических пигментов, которые обладают более отрицательным потенциалом, чем сталь. При этом частички пигмента должны находиться непрерывно в металлическом контакте с защищаемым металлом. Это достигается высокой степенью наполнения пленки металлическим пигментом (около 90 % мае), при котором связующее не образует сплошных оболочек вокруг отдельных частиц металлического порошка.
Наиболее широкое распространение в качестве протекторных грунтовок получили цинксодержащие краски. О механизме действия цинксодержа-щих красок нет единого мнения среди ученых.
Одни исследователи считают, что защитное действие протекторных грунтовок связано с катодной защитой и дополнительным влиянием продуктов анодного растворения. Другие установили, что в начальный период осуществлялась электрохимическая защита, а со временем начали проявляться защитные свойства благодаря уплотнению пленки нерастворимыми продуктами коррозии цинка во внешних слоях. Было также показано, что в тонких покрытиях (до 10-20 мкм) цинк играет в основном роль протектора, но срок службы такого покрытия ограничивается продолжительностью растворения цинка. В более толстых покрытиях цинковый наполнитель вначале защищает металл за счет протекторного действия, а затем (в течение более длительного времени) — вследствие уплотнения поверхностного слоя покрытия труднорастворимыми продуктами коррозии цинка. Однако это не исключает выявления местного протекторного действия в случае нарушения покрытия и доступа электролита к более глубоко расположенным в покрытии частицам цинка.
При контакте с электролитом цинковая краска цементируется продуктами коррозии цинка и становится непроницаемой, а протекторное действие цинка проявляется только при повреждении покрытия.
Для достижения эффективного действия цинкнаполненных красок предъявляются высокие требования как к чистоте цинкового порошка, так и к размерам его частиц.
Цинкнаполненные краски изготавливаются на органических и неорганических связующих. В качестве органических связующих применяют неомыляемые полимеры: цикло- и хлоркаучуки, виниловые сополимеры, эпоксидные смолы, полиэтилен высокого давления, полистирол [67].
В качестве неорганических связующих для протекторных грунтовок используют частично гидролизованный тетраэтоксисилан и водные растворы силикатов лития, натрия и калия (высокомодульное жидкое стекло).
Отечественной промышленностью выпускаются протекторная грунтовка ЭП-057, представляющая собой суспензию цинкового порошка в растворе эпоксидной смолы Э-41, стабилизированную бентонитом и отверждае-мую полиамидным отвердителем № 3. Грунтовка ЭП-057 предназначается для защиты от коррозии стальных поверхностей, эксплуатируемых в атмосферных условиях при повышенной влажности. Хорошие результаты были получены также при испытании этой грунтовки в среде с повышенным содержанием сероводорода. К цинксодержащим материалам относится протекторная грунтовка ПС-084 на основе полистирола из кубового остатка. Установлено, что цинкнаполненная краска и стальная подложка образуют бинарную систему сталь-цинкнаполненная краска. Система, сохраняющая защитный потенциал (не ниже 600 мВ), хорошо защищает сталь от коррозии в морской воде.
Выпускаются цинкнаполненные грунтовки: силикацинк-01 на основе жидкого стекла и силикацинк-02 на основе этилсиликатного связующего. Эти краски получили широкое распространение: они недороги, нетоксичны, обладают высокой стойкостью к органическим растворителям и морской воде. Их используют для защиты нефтепроводов, акведуков, мостовых конструкций, но главное применение силикатно-цинковые краски находят в нефтяной промышленности для защиты резервуаров с нефтью. В ряде работ [49, 50] показано, что при использовании цинксиликатных красок силикацинк в сочетании с традиционными покрытиями на основе эпоксидных и перхлор-виниловых смол позволяет значительно увеличить стойкость этих покрытий при воздействии минерализованной воды.
Промышленностью освоено производство краски КО-42, представляющей собой суспензию цинкового порошка в этилсиликатном связующем. Она предназначена для защиты внутренних поверхностей цистерн для питьевой воды. Краска является двухупаковочнои и поставляется в виде пигмента и основы, смешиваемых перед применением в соотношении 2 : I (мае. ч.). Жизнеспособность готовой к применению краски при 20 С составляет 8 ч [86].
Разработаны также так называемые комбинированные и биметаллические протекторные грунтовки, отличающиеся от обычных протекторных грунтовок тем, что часть цинка в одном случае заменена свинцовым суриком, а в другом — алюминиевой пудрой [76].
Было установлено, что свинцовые пигменты при контакте со сталью могут восстанавливаться до металлического свинца. Для этого необходимо, чтобы в данной среде потенциал стали был отрицательнее стационарного потенциала свинца. При сочетании свинцовых пигментов с цинковой пылью в результате сдвига потенциала стали цинком в сторону отрицательных значений происходит ускоренное восстановление свинцовых пигментов до металлического свинца. На основании этого явления была разработана грунтовка ЭП-060, в которой 20 % цинковой пыли заменено свинцовым суриком. При эксплуатации в атмосфере или в электролитах покрытия из грунтовки ЭП-060, нанесенной на сталь, наблюдалось постепенное восстановление сурика и образование на поверхности стали пленки металлического свинца. К моменту, когда цинк перестает действовать в качестве протектора; на стальной поверхности уже имеется достаточно плотный свинцовый слой, который продолжает защищать подложку от коррозии. Свинец, образующийся при восстановлении сурика, не только не препятствует контакту цинка с железом, но-даже улучшает его.
Добавление к цинковой пыли алюминиевой пудры в биметаллических грунтовках позволяет значительно уменьшить проницаемость коррозионно-активных агентов через лакокрасочное покрытие. Благодаря способности алюминиевой пудры всплывать на поверхность покрытия в процессе его на-несения и пластинчатой форме ее частиц на поверхности пленки образуется своеобразный чешуйчатый панцирь, затрудняющий диффузию.
За рубежом грунтовки с цинковой пылью занимают значительное место среди защитных покрытий для судов и гидротехнических сооружений. Установлены требования, предъявляемые к цинковой пыли [52], в частности в цинксиликатных красках [49]. При особой обработке цинковой ,пыли используемый в краске милокор фирмы «Lack und Farbenfabrick Michael Loy» (ФРГ) в комбинации с электропроводными пигментами способствует длительной катодной защите [51] .
При использовании краски с цинковой пылью болазин фирмы «Bohler Lackfabrick» (ФРГ) достигается такая же степень катодной защиты, как при горячей оцинковке [50].
Оценка защитных свойств покрытий по значению комплексного показателя стойкости покрытий
При оценке состояния покрытий после испытаний в климатической камере были зафиксированы следующие виды разрушения: пузыри (77) и отслаивание (С) пленки от подложки; сморщивание пленки (СМ), коррозионное разрушение металла (К); растворение пленки (Р) [94].
Методика оценки пузырей заключается в следующем. Площадь образовавшихся пузырей на поверхности покрытия определяли путем наложения на образец трафарета (пластины из прозрачного материала), на котором нанесена сетка квадратов размером 10 мм2.
Размер поверхности, разрушенной вследствие образования на пленке пузырей Х(%), рассчитывали по формуле Х=-±, (2.6) N где N\— общее число квадратов на прозрачной пластине; N— число квадратов, в которых наблюдаются пузыри.
Степень разрушения поверхности покрытия вследствие возникновения пузырей определяли по пятибалльной шкале, приведенной в таблице 2.2.
Степень образования пузырей 77 оценивали количественно методом экспертной квалиметрии по установленным относительным оценкам а и а} и по коэффициенту весомости; расчет в этом случае производили по формуле #=0,4а + 0,6яі, (2.7) где 0,4 — коэффициент весомости линейного размера пузырей; 0,6 — коэффициент весомости площади разрушения.
Одним из видов коррозии металла, защищенного лакокрасочным покрытием, является нитевидная или краевая коррозия, возникающая в большинстве случаев при нарушении целостности покрытия в результате механических повреждений (царапины, сдиры и др.).
Для определения коррозии этого вида на поверхности покрытия образцов делали крестообразный надрез, после чего образцы подвергали воздействию жидких агрессивных сред.
Коррозию оценивали по отношению протяженности участков, пораженных коррозией по линии надреза (величина А), к средней длине отдельных нитей, отходящих от линии надреза (величина В). Определяли размеры коррозии К у царапины, которая является суммой величин А и Б. При крестообразном надрезе коррозия наиболее интенсивно развивается в месте пересечения креста, что зачастую не соответствует реальным условиям разрушения покрытий, в том числе разрушений за счет образования царапины. Поэтому на покрытиях делали два перпендикулярных надреза шириной 0,5 и длиной 30 мм. Надрезы находились на расстоянии 20 мм друг от друга и от края пластины.
Схема наиболее характерных типов краевой коррозии приведена на рисунке 2.3. Тип А относится к равномерно, Б-Д — к неравномерно распространяющейся коррозии металла.
Коррозию оценивали после удаления пленки с подложки обезвоженным ацетоном.
Равномерная краевая коррозия типа А (КА) определяется по формуле КА = d — do, где d — ширина области поражения с обеих сторон царапины, мм; d0 — ширина первоначального надреза, мм. При определении ширины распространения коррозии видов Б-Д на линию надреза прикладывали линейку из органического стекла, с помощью которой измеряли ответвления коррозионных поражений на каждом участке по формулам
Разработка вспучивающихся цинкосодержащих лакокрасочных материалов (ЛКГЩ) с повышенной защитной способностью
На основании анализа существующих огнезащитных вспучивающихся красок была разработана краска с повышенной эффективностью антикоррозионной защиты поверхности при сохранении высокой огнестойкости [89].
Указанный результат достигнут тем, что в состав огнезащитной вспучивающейся краски, состоящей из полимерного связующего, растворителя, вспучивающей добавки на основе пентаэритрита и полифосфата аммония, содержащей расширенный графит, дополнительно входит цинковый порошок при следующем соотношении компонентов, % мае:
полимерное связующее 32,0-35,0;
вспучивающаяся добавка 45,0—50,0;
цинковый порошок 8,0—10,0;
растворитель остальное.
Изменение процентного соотношения полимерного связующего приводит к ухудшению свойств краски. Увеличение количества полимерного связующего выше 42 % мае. приводит к ухудшению огнезащитных свойств за счет увеличения содержания горючей фазы. При уменьшении количества полимерного связующего менее 25,0 мае. % ухудшаются физико-механические свойства краски, в частности адгезия к поверхности защищаемого материала. В результате увеличения количества расширенного графита в краске более 15 % мае. происходит значительное её удорожание при незначительном увеличении огнезащитных свойств, а при уменьшении количества расширенного графита менее 5,0 % мае. её огнезащитные характеристики снижаются. Из-за изменения соотношения пентаэритрита к полифосфату аммония в сторону уменьшения или увеличения одного из компонентов ухудшается вспучивающаяся способность состава (патент № 2244727).
В краске в качестве полимерного связующего использовали перхлор-виниловый лак (ТУ-2313-006-45539771).
Вспучивающая добавка содержит пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит в соотношении (10,0-19,0) : (18,0-32,0) : (5,0-15,0). Металлический цинк использовали в виде порошка дисперсностью 5-8 мкм.
Цинковый порошок, находящийся в составе лакокрасочного покрытия, при адсорбции покрытием электролита из окружающего пространства, создает в порах и других дефектах лакокрасочного покрытия гальванические пары, являясь в них анодом, а остальные участки поверхности на дне пор — катодами. Постепенно растворяясь, цинковый наполнитель тормозит коррозию стального субстрата. С целью установления взаимодействия цинка с компонентами в структуре вспучивающегося покрытия с помощью лазерного сканирующего микроскопа «LSM-5-Exciter» на темных поверхностях графитовых чешуек определяли выходы базисных плоскостей, которые были обнаружены в виде пакетов ступенек (как при деформации или «растрескивании») с расположенными на них светлыми дисперсными округлыми частицами Zn (рисунок 1). Локальные измерения показали, что размер чешуек графита составляет -22 мкм, а дисперсных частиц Zn 0.4 мкм (рисунок 2). По различиям цветовой гаммы при перепаде высот (Z 50 мкм для области сканирования XY - 140 х 140 мкм ) видна степень неоднородности 3-мерной структуры волокон.
В качестве растворителя при использовании перхлорвинилового лака применяли ксилол или толуол. В состав краски можно вводить пигменты для придания соответствующего цвета.
Огнезащитную вспучивающую краску изготовляли следующим образом.
Вначале готовили вспучивающую добавку. С этой целью пентаэритрит, полифосфат аммония и расширенный графит затирали на краскотерке до однородной тонкодисперсной массы.
Затем в смеситель загружали перхлорвиниловый лак, цинковый порошок и полученную вспучивающую добавку. Образовавшуюся смесь перемешивали в течение 25-30 мин. Затем в смеситель добавляли ксилол. Композицию перемешивали в течение 1—1,5 ч.
Пример: 14 г пентаэритрита, 26 г полифосфата аммония и 5 г расширенного графита затирали на краскотерки до однородной тонкодисперсной массы. В смеситель загружали 38 г перхлорвинилового лака, полученную однородную тонкодисперсную массу и 23 г цинкового порошка. Смесь перемешивали в течение 25 мин. Затем добавляли ксилол для обеспечения рабо 87 чей вязкости раствора. Композицию перемешивали в течение 1,5 ч.
Состав наносили кистью, валиком или при помощи распылителя. Сушку каждого слоя проводили в течение двух часов. Окончательная сушка всех слоев покрытия 36 ч.
Огнезащитные свойства лакокрасочной композиции для металлических конструкций оценивали по методике, описанной в главе 2.
В качестве основного критерия оценки огнезащитных свойств использовали время прогрева металлической подложки образца (металлическая пластинка с огнезащитным покрытием) до критической температуры (500 С для стали) при тепловом воздействии (соответствующем температурному режиму "стандартного пожара" (см. гл. 2)) на него со стороны огнезащитного покрытия в экспериментальной камере.
Внешний вид образцов после температурного воздействия показан на рисунке 3.3.
Противокоррозионные свойства по отношению к углеродистой стали оценивали визуально после экспозиции в 3 %-м растворе NaCl и отделении лакокрасочной пленки от стального образца.
Влияние огнезащитных покрытий на микроструктуру СтЗ
Проведена проверка изучения свойств стального субстрата (Ст 3) с нанесением покрытия после воздействия высоких температур (900 С).
Установлено, что при нагревании вспучивающейся добавки возможна местная теломеризация (образование олигомеров небольшой величины), которая вызывает неоднородность углеродной составляющей композиции, в результате чего формируются поры разного размера. Цинк при повышенной температуре является активным восстановителем, способствует более равномерному формированию углеродной пленки (т.к. этот процесс окислительно- восстановительный) и принимает участие в структурировании пенококса за счет образования сшивок между полимерно-олигомерными фрагментами карбонизата.
В результате проведения сравнительных исследований параметров микротвердости установлено, что более высокое значение в образце №1 (рисунок 7) указывает на то, что температура под данным типом покрытия, при действии огня, была ниже из-за хорошей изоляции и металл не «отжег-ся». Образец №2 (имеющий наименьшее значение микротвердости) «отжег-ся» в большей степени. Разница в значениях HV между «наилучшим» и «наихудшим» образцом составляет около 7%.
Внешний вид микроструктур (рисунок 8) подтверждает увеличение размера зерна у металлических образцов с покрытием без антикоррозионных добавок. Из гистограммы распределения зерен по размеру (рисунок 8) видно, что средний размер увеличился с 5,2 мкм (в образце №1) до 5,6 мкм, что отразилось на микротвердости - она снизилась на 7%. Доля крупных зерен в образце №2 возросла по сравнению с образцом №1, это согласуется с зависимостью Холла-Петча. Таким образом, кроме интегральной механической характеристики (микротвердости), получено и структурное подтверждение (средний размер зерна и доля разных размеров зерен) более высокой температуры в образце №2 по сравнению с образцом №1 за счет положительного влияния цинка на вспучивающиеся свойства покрытия.
