Які тып алюмініевай стужкі з каляровым пакрыццём устойлівы да іржы і выцвітання для выкарыстання ў прыбярэжных умовах з высокай салёнасцю?

Анатацыя

Прыбярэжнае асяроддзе з высокім узроўнем салёнасці характарызуецца ўстойлівымі солевымі пырскамі, інтэнсіўным ультрафіялетавым (УФ) выпраменьваннем, высокай вільготнасцю і пераменнымі сухімі і вільготнымі цыкламі, якія выклікаюць хуткую іржу падкладкі, адслойванне пакрыцця і выцвітанне колеру звычайных каляровых алюмініевых палос. У гэтым артыкуле сістэматычна аналізуюцца механізмы карозіі ў навакольным асяроддзі, параўноўваюцца асноўныя падкладкі з алюмініевых сплаваў і сістэмы арганічных пакрыццяў і вызначаецца аптымальны тып кампазітных алюмініевых палос з каляровым пакрыццём з доўгатэрміновымі характарыстыкамі супраць іржы і выцвітання. Адпаведныя даныя ASTM аб салёным тумане і выпрабаваннях на атмасферныя ўздзеяння прыводзяцца ў падтрымку рэкамендацый па выбары матэрыялаў для прыбярэжных архітэктурных, партовых і марскіх дапаможных збудаванняў.

1. Механізмы карозіі і выцвітання ў прыбярэжных раёнах з высокай салёнасцю

1.1 Электрахімічная іржа, выкліканая соллю

Спрэй прыбярэжнай солі змяшчае ад 3% да 5% часціц хларыду натрыю, якія шчыльна прылягаюць да паверхняў алюмініевых палос. Гэтыя часціцы паглынаюць вільгаць з паветра, утвараючы электраправодную плёнку солевага электраліта. Алюмініевыя падкладкі падвяргаюцца растварэнню анода ў гэтым электраліце, што выклікае лакалізаваную кропкавую карозію, а не аднастайную іржу паверхні. У адрозненне ад вугляродзістай сталі, алюмініевыя стужкі рэдка ствараюць бачную чырвоную іржу, але ўтвараюць белыя парашкападобныя прадукты карозіі гідраксіду алюмінію, якія пашкоджваюць структурную цэласнасць і парушаюць адгезію пакрыцця. Згодна з вынікамі выпрабаванняў ASTM B117, на палосах з чыстага алюмінія серыі 1000 без пакрыцця з'яўляюцца відавочныя вылучэнні толькі пасля 700 гадзін бесперапыннага ўздзеяння салянага туману.

1.2 Выцвітанне і дэградацыя пакрыцця пад дзеяннем ультрафіялету

Вада акіяна адлюстроўвае больш за 40% сонечных ультрафіялетавых прамянёў, удвая павялічваючы інтэнсіўнасць ультрафіялетавага выпраменьвання на прыбярэжных адкрытых матэрыялах. Малекулярныя ланцужкі звычайнага поліэфірнага пакрыцця ўтрымліваюць няўстойлівыя складанаэфірныя сувязі, якія разрываюцца пры працяглым УФ-апрамяненні. Гэта прыводзіць да трох паслядоўных няўдач: мелу пакрыцця, раскладання пігмента і нераўнамернага выцвітання колеру. У трапічных прыбярэжных зонах стандартныя алюмініевыя палоскі з поліэфірным пакрыццём губляюць больш за 30% першапачатковай насычанасці колеру на працягу 5 гадоў, што суправаджаецца мікраскапічнымі расколінамі, якія дазваляюць іёнам солі пранікаць на алюмініевую падкладку.

2. Выбар антыкаразійнай алюмініевай падкладкі для прыбярэжнага выкарыстання

Прадукцыйнасць пакрыцця не можа кампенсаваць дэфекты падкладкі, таму марскія падкладкі з алюмініевага сплаву абавязковыя для сцэнарыяў з высокай салёнасцю. Ніжэй параўноўваюцца тры асноўныя серыі:

2.1 5052 сплаў Al-Mg (субстрат першага выбару)

Сплаў 5052 змяшчае 2,2%-2,8% магнію і менш за 0,1% медзі. Нізкае ўтрыманне медзі ліквідуе рызыку гальванічнай карозіі ў салёных асяроддзях, а магній спрыяе ўтварэнню шчыльных пасіўных аксідных плёнак на алюмініевых паверхнях. Яго тэмпературы H32 і H34 збалансуюць калянасць канструкцыі і формуемасць на выгіб, прыдатныя для апрацоўкі рулоннай алюмініевай стужкі. Палявыя дадзеныя паказваюць, што 5052 алюмініевыя падкладкі без пакрыцця супрацьстаяць карозіі ад саляных тускляў больш за 2000 гадзін, што ўтрая перавышае даўгавечнасць звычайных алюмініевых палос 3003.

2.2 Некваліфікаваных падкладак, якіх варта пазбягаць

Чысты алюміній 1060 мае слабую ўстойлівасць пасіўнай плёнкі і хутка падвяргаецца пітынгу ў цыклічных саляных туманах. Алюміній 6061 змяшчае дабаўкі з высокім утрыманнем медзі, якія паскараюць электрахімічную карозію пры ўздзеянні берагавых іёнаў хларыду. Абодва забароненыя для пастаянна адкрытых прыбярэжных алюмініевых палос з каляровым пакрыццём і прымяняюцца толькі для цалкам абароненых прыбярэжных памяшканняў.

3. Параўнанне сістэм арганічных пакрыццяў супраць выцвітання

На аснове стандартаў AAMA 2603/2604/2605 архітэктурных пакрыццяў, тры асноўныя сістэмы пакрыцця рулона ацэньваюцца на характарыстыкі супраць іржы і выцвітання:

3.1 Пакрыццё PVDF (полівінілідэнфтарыд): аптымальнае прыбярэжнае пакрыццё

Камерцыйная формула PVDF 70/30 (70% фторпалімернай смалы + 30% акрылавай клейкай смалы) мае звышстабільныя вугляродна-фторныя кавалентныя сувязі з энергіяй сувязі, якая значна перавышае энергію ультрафіялетавых фатонаў, што прадухіляе разрыў малекулярнага ланцуга. Стандартныя двухслаёвыя двухслойныя PVDF-пакрыцці агульнай таўшчынёй 25-28 мкм уключаюць канверсійную грунтоўку без хроматаў і фторуглеродное верхняе пакрыццё. Выпрабаванне салянага туману пацвярджае адсутнасць іржы на падкладцы і адукацыі пухіроў на пакрыцці пасля 5000 гадзін бесперапыннага ўздзеяння. Пасля 25 гадоў экспазіцыі на адкрытым паветры яго розніца ў колеры ΔE застаецца ніжэйшай за 2,0, што адпавядае строгім патрабаванням да выцвітання. Ён сертыфікаваны AAMA 2605, самым высокім стандартам прыбярэжнага пакрыцця.

3.2 Пакрыццё SMP (мадыфікаваны сіліконам поліэстэр): абаронены прыбярэжны варыянт сярэдняга ўзроўню

SMP-пакрыцці дадаюць у звычайны поліэстэр сіліконавыя манамеры для павышэння ўстойлівасці да ультрафіялету. Тэрмін яго службы дасягае 12-15 гадоў у абароненых прыбярэжных раёнах з непрамымі пырскамі солі. Аднак яго ўстойлівасць да солі абмежаваная: пасля 2200 гадзін выпрабаванняў саляным туманам адбываецца лакальнае лушчэнне пакрыцця, таму яго нельга выкарыстоўваць для адкрытых паверхняў з боку мора.

3.3 PE (чысты поліэстэр) пакрыццё: толькі для ўнутранага або цалкам абароненага выкарыстання

ПЭ-пакрыцці адрозніваюцца нізкім коштам і выдатнымі характарыстыкамі на выгіб, але дрэннай устойлівасцю да атмасферных уздзеянняў. У наветраным прыбярэжным асяроддзі відавочнае выцвітанне адбываецца на працягу 3-5 гадоў, і іёны солі пранікаюць у шчыліны пакрыцця, выклікаючы вылучэнні падкладкі. Гэта не рэкамендуецца для любых сцэнарыяў з высокай салёнасцю.

4. Канчатковы рэкамендаваны тып прадукту

Адзіная ўбудаваная алюмініевая стужка з каляровым пакрыццём, якая адпавядае доўгатэрміновым патрабаванням абароны ад іржы і выцвітання для наветраных прыбярэжных асяроддзяў з высокай салёнасцю, - гэта алюмініевая падкладка 5052-H32 з двухслаёвым пакрыццём PVDF . Падрабязныя тэхнічныя параметры стандартызаваны наступным чынам:

• Падкладка: алюмініевая стужка AA5052-H32, таўшчыня 0,4-2,0 мм, адпавядае стандарту EN 485

• Папярэдняя апрацоўка паверхні: канверсійная апрацоўка без храмата для павышэння адгезіі пакрыцця і ўстойлівасці краёў да карозіі

• Структура пакрыцця: 5-8 мкм эпаксідная антыкаразійная грунтоўка + 20 мкм пакрыццё PVDF, двухбаковае пакрыццё

• Паказчыкі прадукцыйнасці: больш за 5000 гадзін устойлівасць да нейтральнага салёнага туману, розніца ў колеры ΔE≤1,8 пасля 10-гадовага паскоранага выпрабавання на атмасферныя ўздзеяння

5. Кіраўніцтва па ўстаноўцы і тэхнічным абслугоўванні дапаможных сродкаў

Нават кваліфікаваныя алюмініевыя палоскі 5052 з пакрыццём PVDF сутыкаюцца з рызыкай карозіі на рэжучых краях і ў месцах драпін. На будаўніцтве на месцы неабходна выкарыстоўваць клей для ўшчыльнення краёў для ўсіх папярочных разрэзаў, каб блакаваць пранікненне іёнаў солі. Пры кантакце з вугляродзістай сталі мацавання неабходна выкарыстоўваць нейлонавыя ізаляцыйныя пракладкі, каб пазбегнуць гальванічнай карозіі. Рэгулярнае тэхнічнае абслугоўванне патрабуе толькі штогадовай прамывання прэснай вадой для выдалення адкладаў соляў без неабходнасці перафарбоўвання на працягу 20 гадоў.

6. Заключэнне

У прыбярэжных умовах з высокай салёнасцю і моцным ультрафіялетавым выпраменьваннем і солевым пырскам звычайныя алюмініевыя палоскі з ПЭ і СМП з каляровым пакрыццём не могуць адпавядаць доўгатэрміновым патрабаванням па барацьбе з іржой і выцвітанню. Адпаведная камбінацыя падкладкі з алюмініевага сплаву марскога класа 5052-H32 і сертыфікаванага па AAMA 2605 двухслойнага пакрыцця PVDF з двума запечкамі забяспечвае поўную трываласць. Для абароненых прыбярэжных дапаможных збудаванняў з нізкай інтэнсіўнасцю ўздзеяння алюмініевыя паласы 5052 з пакрыццём SMP з'яўляюцца эканамічна эфектыўнай альтэрнатывай, у той час як прадукты з чыстым поліэфірным пакрыццём павінны быць цалкам выключаны са спісаў прыбярэжных матэрыялаў.