Цель работы: определение и оценка коррозионной стойкости стали с защит но-декоративным покрытием VikingMP E производства ООО «Компания Металл Профиль» при воздействии сред неагрессивной, слабой, средней и сильной степе ней агрессивности с прогнозированием срока службы при условии сохранения экс плуатационных и эстетических свойств. Образцы для испытаний: на исследование предоставлены стальные образцы пря моугольной формы (100х150, толщиной 0,5–0,8 мм) с защитным покрытием VikingMP Е (композиционное покрытие со сморщенной поверхностью). Подготовка и изготовление образцов: осуществлялась Заказчиком. При исследовании были выполнены следующие работы: Ускоренные коррозионные испытания: - определение стойкости покрытия к комплексному воздействию климатических факторов по методам 2, 6, 9 по ГОСТ 9.401-91 «Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов»; - определение стойкости покрытия к воздействию соляного тумана при (35 ± 2)oС в течение 500 ч по ГОСТ 9.401-91; - определение стойкости к воздействию переменных температур (+60oС - 60oС; 10 циклов) по ГОСТ 27037-86 «Покрытия лакокрасочные. Метод определения устой чивости к воздействию переменных температур». Анализ внешнего состояния поверхностей образцов. Металлографический анализ. Оценка адгезии покрытий. Оценка изменения блеска. Прогнозирование сроков службы. Стали с защитно-декоративным покрытием 5 Исследование внешнего состояния поверхности образцов во время и после испытаний проводили визуально. Оценку состояния покрытий в процессе испытаний проводили по ГОСТ 9.407-2015 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Методы оценки внешнего вида». В результате исследования внешнего вида поверхностей образца в состоянии поставки (новый) установлено, что по внешнему виду защитно-декоративное по крытие VikingMP E однотонное, матовое, сморщенное, без потеков и механических включений. С целью оценки толщины покрытия и состояния материала исследуемых об разца вблизи поверхностей проводился металлографический анализ (ГОСТ P 51694 метод № 5). Шлифы были приготовлены в поперечных сечениях. В результате анализа установлено, что защитно-декоративное покрытие на исследуемом образце VikingMP E состоит из цинкового слоя, грунта, полимерно го покрытия и лака (табл.1). Внешний вид и внутреннее состояние образца в состоянии поставки приведены в таблице 1.
Проведение ускоренных климатических испытаний. Ускоренные климатические испытания декоративных и защитных свойств покры тий проводились по ГОСТ 9.401-91 для условий эксплуатации в умеренном и холод ном климатах по методу 2. (Определение стойкости покрытий к воздействию пере менной температуры, повышенной влажности и солнечного излучения), имитирую щему комплексное воздействие климатических факторов открытой неагрессивной атмосферы умеренного и холодного климатов). Метод 2 предусматривает проведение 15 циклов испытаний покрытий. Для прогнозирования срока службы испытания должны продолжаться до достижения критических значений оценок в баллах по за щитным свойствам. Режим испытаний, последовательность перемещения и время выдержки образ цов в климатических камерах в одном цикле приведены в таблице 2.
Оценку состояния покрытий в процессе и после испытаний проводили по ГОСТ 9.407-2015 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида». Атмосферостойкость лакокрасочных покрытий определялась по декоративному виду и защитным свойствам. В результате проведенных испытаний после 100 циклов на исследуемом об разце с покрытием VikingMP E изменений не зафиксировано. Защитные и декора тивные свойства сохранились практически полностью, что соответствует баллам АЗ0 и АД0. 8 Ускоренные климатические испытания декоративных и защитных свойств по крытий проводили по методу 6 (Определение стойкости покрытий к воздействию пе ременной температуры, повышенной влажности, сернистого газа и солнечного излу чения), имитирующему комплексное воздействие климатических факторов открытой промышленной атмосферы умеренного и холодного климатов (УХЛ1, по ГОСТ 9.104 79 «ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Группы условий эксплуатации», II тип атмо сферы по ГОСТ 15150-69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Катего рии, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия кли матических факторов внешней среды»). Метод 6 предусматривает проведение 15 циклов испытаний покрытий. Для прогнозирования срока службы испытания должны продолжаться до достижения критических значений оценок в баллах по защитным свойствам. Режим испытаний, последовательность перемещения и время выдержки образ ца в климатических камерах в одном цикле приведены в таблице 3.
В результате проведенных испытаний по методу 6 покрытие VikingMP E на ис следуемом образце сохранилось практически полностью. Выявлены незначительные продукты коррозии цинка по торцам на образце, что соответствует АЗ1, изменений внешнего вида не зафиксировано (АД0). Результаты испытаний по методу 6 свидетельствуют о сохранении защитных и 9 декоративных свойств покрытия VikingMP E в течение более 100 циклов (таблица 4).
Ускоренные климатические испытания декоративных и защитных свойств покры тия проводились по ГОСТ 9.401-91 по методу 9, имитирующему все климатические применения. (Определение стойкости покрытий к воздействию переменной температу ры, повышенной влажности, соляного тумана и солнечного излучения). Метод 9 преду сматривает проведение 20 циклов испытаний покрытий. Режим испытаний, последова тельность перемещения и время выдержки образцов в климатических камерах в одном цикле приведены в таблице 4.
Результаты испытаний по методу 9 свидетельствуют о том, что покрытие VikingMP E сохранилось практически полностью, выявлены объемные продукты коррозии цинка по краям образцов и единичные точки ржавчины на торцах (АЗ1). Декоративные свойства исследуемых покрытий сохранились практически полностью, что соответствует АД0. 10 Результаты испытаний по методу 9 свидетельствуют о сохранении защитных и декоративных свойств покрытия VikingMP E в течение более 80 циклов. Результаты ускоренных испытаний защитных и декоративных свойств покры тий приведены в таблице 5.
Определение стойкости покрытия к перепаду температур от минус 60 °С до плюс 60 °С проводили по ГОСТ 27037-86 «Покрытия лакокрасочные. Метод опреде ления устойчивости к воздействию переменных температур». Метод предусматрива ет проведение 10 циклов испытаний покрытий. Результат ускоренных испытаний защитных и декоративных свойств покрытия в условиях термоудара приведены в таблице 6.
Анализ результатов испытаний показал, что покрытие VikingMP E после 15 циклов испытаний сохранило защитные свойства без изменений и оценивается баллом А30, декоративные свойства оцениваются баллом АД0. Определение адгезии покрытия VikingMP E Адгезию покрытий определяли в соответствии с ГОСТ 15140-78 «Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии» по методу решетчатых надрезов. Слой лакокрасочных покрытий обладает высокой адгезией к металлической ос нове, что подтверждено результатами тестов по «методу решетчатого надреза». В ре 11 зультате исследований на образце, как в исходном состоянии, так и после испытаний отслаивания покрытия на точках пересечения насечек не выявлено, что соответствует высшему баллу по классификации ISO. Анализ результатов исследования показал, что адгезия покрытия VikingMP E после климатических испытаний практически не изменилась и составляет 0 балл, что соответствует требованиям метода А по ГОСТ 15140, согласно которого адгезия по крытия по методу решетчатых надрезов должна составлять не более 3 балл. Исследования по определению стойкости покрытия при воздействии климати ческих внешних факторов проводили по ГОСТ 9.401-91 по методу Б - распростра нение коррозии от надреза. Коррозионные испытания образца с надрезами проводи лись в климатической камере соляного тумана с постоянным распылением 3% -ного раствора NaCl при относительной влажности 98% и температуре в камере 400 С в те чение 1000 часов. После воздействия коррозионно-агрессивной атмосферы в зонах царапин после снятия краски коррозионных повреждений не обнаружено (табл.7), что соответствует требованиям ГОСТ, согласно которым распространение коррозии от надреза не должно превышать 2 мм.
Таким образом, в ходе коррозионных испытаний при контроле качества за щитных полимерных покрытий на образцах отклонений от норм не выявлено. Анализ результатов исследования Целью работы является исследование коррозионной стойкости и долговечно сти оцинкованной стали с покрытием VikingMP E. 12 При анализе были проведены ускоренные коррозионные испытания по ГОСТ 9.401-91 (методы 2, 6 и 9), имитирующие комплексное воздействие климати ческих факторов открытой промышленной атмосферы умеренного и холодного кли матов с целью исследования физико-химических и защитно-декоративных свойств полимерного покрытия. Анализ результатов испытаний показал, что покрытие VikingMP E (45 мкм), нанесенное на поверхность оцинкованной стали, обладает вы сокими физико-механическими свойствами, так как до и после климатических испы таний адгезия покрытия по методу по ГОСТ 15140-78 составляет 0 балл. Оценку атмосферостойкости покрытия проводили по методу воздействия нейтрального соляного тумана (метод Б). В результате исследования установлено, что покрытие обеспечивает защиту изделий от воздействия коррозионно агрессивной среды без признаков коррозии стальной основы в течение более 1000 часов. Вывод В результате проведенных испытаний физико-механических, защитных и де коративных свойств стали с покрытием VikingMP E, производства ООО «Компания Металл Профиль» установлено, что для применения в неагрессивных и слабоагрес сивных средах срок службы составит не менее 40 лет (отсутствие сквозной коррозии в результате окисления стальной основы), не менее 15 лет (отсутствие растрескива ния или отслаивания покрытия); в среднеагрессивных и сильноагрессивных средах (прибрежная и береговая зоны) – не менее 20 лет (отсутствие сквозной коррозии в результате окисления стальной основы); не менее 12 лет (отсутствие растрескивания или отслаивания покрытия).
Отв. исп. Волкова О.В.,
научный сотрудник каф. МЗМ