Современные марки коррозионнно-стойких лакокрасочных материалов (ЛКМ) производятся из нефтехимического сырья и продуктов органического синтеза. Они обладают ценным комплексом противокоррозионных свойств, позволяющих им защищать металлы от агрессивного воздействия различных жидких и газообразных сред.
Основным достоинством защитных покрытий, полученных из органических и неорганических лакокрасочных материалов, является их способность создавать защитный барьер на поверхности металла без изменения его объемных размеров. В результате, металлическая поверхность, ранее коррозионно-нестойкая, в рассматриваемых условиях приобретает длительную стойкость без необходимости значительных затрат, присущих применению других методов противокоррозионной защиты.
Покрытия можно ремонтировать, восстанавливать и наносить многократно на конструкции и сооружения различной конфигурации и площади. Специфика применения защитных покрытий заключается в возможности выполнения ими нескольких функций одновременно: например, защита от коррозии и предотвращение образования пирофорных отложений сульфидов железа. Эти покрытия позволяют снижать расход дорогостоящих легированных металлов и сплавов, что в резервуаростроении из-за его огромной металлоемкости имеет решающее значение.
В связи с тем, что здесь рассматривается применение лакокрасочных материалов для противокоррозионной защиты стальных резервуаров, имеется возможность ограничиться характеристикой лишь тех их марок, которые относятся к масло-водо-бензиностойким видам и способны образовывать коррозионно-стойкие защитные покрытия в условиях только холодной сушки или отверждения.
Лакокрасочными материалами называют растворы или дисперсии органических и неорганических полимерных соединений в соответствующих растворителях. Как правило, они являются многокомпонентными системами, способными в условиях сушки и (или) химического отверждения образовывать на поверхности металлов твердую пленку определенных свойств, удерживаемую на металле силами физической или химической адгезии.
Наиболее широко на практике используют многослойные системы покрытий из различных по свойствам компонентов, которые придают защитным покрытиям определенные физико-механические и противокоррозионные характеристики. Основными параметрами структуры покрытия является: состав и число грунтовочных и покрывных слоев, толщина каждого слоя после отверждения, число слоев и последовательность их нанесения на поверхности.
Система покрытия на основе одного жидкого материала является однородной, а состоящая из различных полимерных материалов - неоднородной. При сочетании полимерного покрытия с другими видами покрытий (металлическими, силикатными, фосфатными, оксидными и т. д.) покрытиями называется комбинированным.
К защитным покрытиям, используемым для противокоррозионной защиты внутренней поверхности резервуаров, предъявляются очень жесткие требования. Они должны эксплуатироваться длительное время без возобновления (от 5 до 15 лет) в различных по коррозионной агрессивности водных, углеводородных и газопаровоздушных средах, находящихся в резервуарах, сохранять во времени свои первоначально заданные защитные свойства, высушиваться или отверждаться при обычных и даже пониженных температурах, быть деформативно-стойкими во время эксплуатации резервуаров (не образовывать трещин), быть технологичными при их нанесении на металлическую поверхность и т. д.
К основным компонентам лакокрасочных материалов относятся, в первую очередь, пленкообразующие вещества, получаемые на основе поликонденсационных, полимеризационных, природных смол, эфиров целлюлозы, растительных масел, жирных и синтетических кислот и др.
В состав лакокрасочных материалов входят пигменты (неорганические и органические), наполнители, пластификаторы, растворители (углеводороды, кетоны, спирты, эфиры и др.), отверждающие добавки (отвердители, ускорители, инициаторы,стабилизаторы, эмульгаторы и др.). От качества и соотношения указанных компонентов зависят технологические и противокоррозионные свойства лакокрасочных материалов и покрытий.
Химическая промышленность России и стран СНГ выпускает обширный ассортимент лакокрасочных материалов (лаки, эмали, грунтовки, шпатлевки, различные вспомогательные материалы). Однако, для противокоррозионной защиты стальных резервуаров, в которых собирают и хранят нефти и нефтепродукты, пригодно весьма ограниченное число марок. То же относится к зарубежным маркам ЛКМ.
Для ориентации в этом ассортименте защитных материалов и марок ЛКМ введен ряд терминов и определений.
Лакокрасочный материал - многокомпонентная смесь веществ, обладающая способностью при нанесении тонким слоем на изделие образовывать на его поверхности жидкую пленку.
Лакокрасочное покрытие - твердый слой барьерного типа, сформировавшийся на поверхности изделия после нанесения на нее одного или нескольких слоев жидкого лакокрасочного материала и обладающий достаточной адгезией к подложке (металлу).
Лак - раствор пленкообразующих веществ в органических растворителях, образующий после высыхания или отверждения твердую, однородную и прозрачную пленку.
Эмаль - суспензия пигментов или их смесей с наполнителями в лаке, образующая после высыхания (отверждения) непрозрачную твердую пленку.
Краска - суспензия пигментов или их смеси с наполнителями в пленкообразующем веществе, образующая непрозрачную окрашенную однородную пленку.
Полимерная композиция - безрастворительная смесь синтетических органических смол с отвердителями, ускорителями и специальными добавками, отверждающаяся при обычной температуре и дающая на поверхности металла твердые покрытия с заданными свойствами.
Грунтовка - суспензия пигментов или их смесь с наполнителями в пленкообразующем веществе, образующая после высыхания (отверждения) твердую однородную пленку с хорошей адгезией к очищенной поверхности (подложке) и верхним слоям покрытия.
Преобразователь ржавчины - суспензия пигментов или их смесь, включающая химически активные компоненты, образующая, после нанесения на недостаточно очищенную от продуктов коррозии металлическую поверхность, твердый грунтовочный слой, химически «преобразующий» продукты коррозии и обеспечивающий хорошую адгезию к металлу и к лакокрасочному покрытию.
Шпатлевка - вязкая пастообразная масса, состоящая из смеси пигментов, наполнителей и пленкообразующего вещества и предназначенная для заполнения неровностей и углублений и сглаживания окрашиваемой поверхности.
Растворитель - органическая летучая жидкость (углеводород, кетон, спирт, эфир и др.) или смесь подобных жидкостей, применяемая для растворения пленкообразующих веществ и придания необходимой консистенции (вязкости) лакокрасочному материалу.
Разбавитель - органическая летучая жидкость, применяемая для разбавления готовых лакокрасочных материалов заводского изготовления с целью снижения их вязкости и перевода в состояние, пригодное для нанесения на окрашиваемую поверхность.
Пигмент - (органический или неорганический) - природное или синтетическое сухое красящее вещество, нерастворимое в дисперсионных (лакокрасочных) средах и способное образовывать с пленкообразующим веществом окрашенное покрытие.
Наполнитель - сухое, как правило, неорганическое вещество, нерастворимое в лакокрасочном материале, применяемое в качестве добавки к пигментам для придания покрытию требуемых свойств.
Пластификатор - органический (практически нелетучий) продукт, вводимый в пленкообразующее вещество для придания покрытиям необходимой эластичности.
Отвердитель - химическое органическое вещество, вводимое в состав некоторых полимеров и лакокрасочных материалов для отверждения - процесса самопроизвольного образования поперечных связей (трехмерной сетки) между макромолекулами пленкообразователя.
Ускоритель (инициатор) отверждения - химическое вещество, вводимое в пленкообразователь для повышения скорости отверждения полимера.
Смывка - жидкий состав, созданный специально для снятия (удаления с поверхности) старых лакокрасочных покрытий.
Как указывалось, защитное покрытие состоит из грунтовочных и покрывных слоев. Грунтовки составляют первый слой всякой защитной системы, наносятся непосредственно на защищаемую поверхность, улучшают адгезию и противокоррозионные свойства комплексного покрытия. Свойства грунтовок зависят от состава входящих в них компонентов. Они существуют в виде пассивирующих, фосфатирующих, протекторных, изолирующих грунтовок и преобразователей ржавчины.
Пассивирующие грунтовки содержат ионы хромата, которые переводят поверхностный слой металла в пассивное состояние. Фосфатирующие грунтовки образуют на металле защитные фосфато-железные пленки. Протекторные грунтовки содержат в своем составе порошки цинка или алюминия, которые благодаря своим электроотрицательным свойствам сдвигают потенциал стали к более отрицательным значениям, что переводит сталь в катодное состояние и обеспечивает дополнительно катодную ~электрохимическую защиту) находящейся под покрытием металлической поверхности. Изолирующие грунтовки защищают металл под покрытием за счет высоких диффузионных ограничений этого слоя. Грунтовки-преобразователи ржавчины содержат химически активные вещества, которые, вступая во взаимодействие с продуктами коррозии, превращают их в слой нерастворимых соединений, прочно удерживающихся на поверхности металла. Эти грунтовки тормозят процесс коррозии под покрытием и не препятствуют адгезии (сцеплению) покрывных слоев с загрунтованной поверхностью.
Серьезным недостатком многих лакокрасочных материалов является наличие в них летучих растворителей. Испаряясь,они способствуют образованию пор в высушиваемом покрытии. После каждого слоя необходима сушка для испарения растворителя и отверждения покрытия. Испаряющийся растворитель создает сложные санитарно-гигиенические и пожароопасные условия при нанесении покрытий в замкнутом пространстве резервуара. При испарении растворителей из лакокрасочных материалов получаются очень тонкие слои покрытия, что требует их многослойного нанесения.
В последние годы в нашей стране и за рубежом для защиты от коррозии резервуаров начинают применяться полимерные материалы на основе жидких пленкообразователей, не содержащих летучие растворители. Поэтому отверждение покрытия идет без сушки лако-красочного материала,что позволяет сократить технологический цикл формирования покрытия за счет нанесения меньшего числа слоев и получить защитные покрытия с высокими физико-механическими и антикоррозионными свойствами.
