Глава 4. Спецвопрос. Исследования защитных свойств полиуретановых покрытий пу-1 и norco

Согласно прогнозам специа­листов, до 2008 г. ожида­ется увеличение спроса на полиуретановые лакокрасочные материалы (ЛКМ) в среднем на 5 % ежегодно. Благода­ря уникальному сочетанию эксплуатационных свойств полиуретановые покрытия нахо­дят применение в самых раз­ных отраслях, среди которых трубопроводный транспорт.

Лакокрасочные покрытия обладают устойчивостью к ат­мосферным и химическим воз­действиям, характеризуются абразиво- и термостойкостью, а также эластичностью, пре­вышающей эластичность эпок­сидных покрытий.

Достоинствами полиуретановых покрытий являются их физико-механические свойст­ва, присущие однокомпонентным системам, возможность применения при низких темпе­ратурах и относительной влажности до 98 %, а также минимальное время отвержде­ния в любых атмосферных ус­ловиях.

НИЦ «Поиск» (Уфа) разра­ботал и предлагает к примене­нию полиуретановое покрытие ПУ-1 (ТУ 2226-011-16802026-97), предназначенное для за­щиты как внутренней, так и наружной поверхности резер­вуаров и трубопроводов.

Покрытие ПУ-1 получено на основе полиэфира Лапрол 5003-2Б-10 (ТУ 6-05-1513-75) и представляет собой однокомпонентную систему, отверждаемую влагой воздуха. Время отверждения составляет 12 - 24 ч при температуре от -20 до +50 °С, толщина наноси­мого покрытия - до 300 мкм. Покрытие ПУ-1 на металличе­ской поверхности представля­ет собой прозрачную, тонкую, блестящую, очень эластичную пленку с высокой адгезией к металлу. Для придания специ­альных свойств в состав по­крытия

могут быть введены пигменты, порошки металлов (например, алюми­ния или цинка), технический угле­род, сажа, графит.

Покрытие ПУ-1 наносится на по­верхность кистью , либо с помощью аппарата безвоздушного распыления. Перед нанесением металлические по­верхности зачищают до обра­зования поверхности с развитой шероховатостью.

Поскольку отверждение полиуретанового покрытия ПУ-1 происходит в результате взаи­модействия с влагой воздуха, то рекомендуется использо­вать его порциями, рассчитан­ными на работу в течение 1,0 - 1,5 ч.

Покрытие формируется пу­тем последовательного по­слойного нанесения трех сло­ев, толщина первого слоя не менее 40, но не более 100 мкм. Перед нанесением каждого по­следующего слоя осуществля­ется просушка предыдущего.

С целью снятия статическо­го электричества в покрытие ПУ-1 может быть введен техническии углерод или метал­лический наполнитель.

Импортным аналогом по­крытия ПУ-1 является покры­тие NORCO (Франция). Для сравнения свойств и защитной способности покрытий ПУ-1 и NORCO в лабораторных усло­виях были проведены их физи­ко-химические и электрохими­ческие испытания.

Покрытия наносили на ме­таллические пластинки разме­ром 50x150 мм из стали марки Ст.З. Перед нанесением покры­тий пластинки очищали от сле­дов коррозии, грязи и пыли, за­тем обезжиривали по ГОСТ 8832. Покрытия наносили ки­стью при температуре 20 °С и от­носительной влажности воздуха 70%. Испытания образцов про­водили через неделю после пол­ного формирования покрытий.

Адгезию покрытий к метал­лу определяли методом решет­чатых надрезов в соответствии с ГОСТ 15140, эластичность покрытий определяли по ГОСТ 6806, бензо- и маслостойкость по ГОСТ 21064, устойчивость к воздействию переменных температур по ГОСТ 27037 (цикличность).

Защитные свойства покры­тий определяли комплексом электрохимических методов (потенциометрией, импедансометрией и импедансной спект­роскопией).

Потенциал исследуемого электрода с защитным покры­тием измеряли относительно хлорсеребряного электрода сравнения с помощью высо-коомного вольтметра В7-34. Электрод сравнения подводи­ли вплотную к поверхности исследуемого электрода. Импедансные измерения прово­дили с помощью автоматиче­ского моста переменного то­ка Е8-7, измерения импедансных спектров - с помощью автоматического импульсно­го импедансного Фурье-спек­трометра.

Все измерения проводили в воздушном термостате при температуре 25 ± 0,5 °С. В ка­честве коррозионной среды применяли 3%-ный водный раствор NaCl, находящийся в равновесии с кислородом ат­мосферного воздуха. Результаты проведенных испытаний представлены в виде графика.

Рис. 4.1. Зависимость потенциала, емкости и проводимости стального электрода от времени (синий – NORCO; красный – ПУ-1).

Как видно из полученных данных, покрытие ПУ-1 обла­дает высокой адгезией к ме­таллу, эластичностью и бензостойкостью и хорошо выдер­живает перепады температур от -30 до +80 °С.

Электрохимические иссле­дования показали, что покры­тие ПУ-1 обладает высокими за­щитными свойствами. Так, электродный потенциал удает­ся измерить лишь через 1000 ч выдержки покрытия в 3 %-ном водном растворе NaCl. Элект­рическая емкость и проводи­мость покрытия невысоки и ос­таются практически неизмен­ными в течение 1500 ч наблюде­ния. Лишь через 1500...1800 ч электропроводность покрытия начинает слабо увеличивать­ся. Импедансные спектры об­разцов с покрытием ПУ-1 так же, как и потенциал, удается измерить через 1000 ч экспо­зиции в коррозионном раство­ре. Форма импедансных спект­ров и их эволюция в процессе выдержки в коррозионной сре­де указывают на весьма малую скорость развития коррозион­ного процесса.

Электродный потенциал об­разцов с покрытием NORCO устанавливается за 100...150 ч. экспозиции в растворе NaCl. Электропроводность покрытия NORCO почти на порядок вы­ше, чем покрытия ПУ-1. Через 800...1000 ч. выдержки в корро­зионном растворе электропро­водность покрытия NORCO на­чинает довольно значительно возрастать, быстрая эволюция импедансных спектров указы­вает на относительно высокую скорость развития коррозионных процессов.

Результаты испытаний по­казали, что покрытие NORCO несколько уступает покрытию ПУ-1 по защитным свойствам и устойчивости к воздействию переменных температур.

Анализируя данные испы­таний, нетрудно прийти к вы­воду, что отечественная ан­тикоррозионная композиция ПУ-1 не уступает по качеству композициям фирмы NORCO, обладает хорошими физико-механическими и защитными свойствами. Это покрытие может быть рекомендовано для антикоррозионной защи­ты металлических конструк­ций в нефтяной отрасли. Ре­комендуемая система покрытия: антикоррозионный праймер с цинком – один слой, ПУ-1 - два слоя. Пос­ледний слой может быть вы­полнен с добавкой сажи для снятия статического элект­ричества.

В результате опытов покрытие ПУ-1 показало хорошие защитные свойства и может быть рекомендовано для защиты наземных трубопроводов, а также ФГУ. [4].