Kokio tipo spalvota aliuminio juosta yra atspari rūdijimui ir blukimui, skirta naudoti didelio druskingumo pakrantės aplinkoje?

Abstraktus

Didelio druskingumo pakrančių aplinkai būdingas nuolatinis druskos purškimas, intensyvi ultravioletinė (UV) spinduliuotė, didelė drėgmė ir kintantys sauso ir šlapio ciklai, dėl kurių įprastoms spalvomis dengtoms aliuminio juostoms greitai pradeda rūdyti, dangos nusilupimas ir spalvos blukimas. Šiame straipsnyje sistemingai analizuojami aplinkos korozijos mechanizmai, lyginami pagrindiniai aliuminio lydinio pagrindai ir organinių dangų sistemos bei nustatomas optimalus sudėtinis spalvotai dengtų aliuminio juostų tipas, pasižymintis ilgalaikėmis antikorozinėmis ir blukimo savybėmis. Atitinkami ASTM druskos purškimo ir atmosferos poveikio bandymų duomenys pateikiami siekiant paremti pakrantės architektūros, uosto ir jūrų pagalbinių objektų medžiagų parinkimo gaires.

1. Korozijos ir blukimo mechanizmai didelio druskingumo pakrančių zonose

1.1 Druskos sukeltos elektrocheminės rūdys

Pakrantės druskos purškimo priemonėje yra nuo 3% iki 5% natrio chlorido dalelių, kurios tvirtai prilimpa prie aliuminio juostelių paviršių. Šios dalelės sugeria drėgmę iš oro ir sudaro laidžią druskos elektrolito plėvelę. Aliuminio pagrindai šiame elektrolite ištirpsta anodu, sukeldami vietinę taškinę koroziją, o ne vienodą paviršiaus rūdis. Skirtingai nei anglinis plienas, aliuminio juostelės retai gamina matomas raudonas rūdis, bet sudaro baltus miltelinius aliuminio hidroksido korozijos produktus, kurie pažeidžia konstrukcijos vientisumą ir pažeidžia dangos sukibimą. Remiantis ASTM B117 druskos purškimo bandymais, nepadengtose 1000 serijos gryno aliuminio juostelėse susidaro akivaizdūs įdubimai jau po 700 valandų nuolatinio druskos purškimo.

1.2 UV veikiamos dangos blukimas ir degradacija

Vandenyno vanduo atspindi daugiau nei 40 % saulės UV spindulių, todėl pakrantėje veikiančių medžiagų UV spinduliuotės intensyvumas padvigubėja. Įprastose poliesterio dangos molekulinėse grandinėse yra nestabilių esterinių jungčių, kurios nutrūksta veikiant ilgalaikiam UV spinduliuotei. Dėl to atsiranda trys nuoseklūs gedimai: dangos kreidėjimas, pigmento skilimas ir netolygus spalvos išblukimas. Atogrąžų pakrantės zonose standartinės poliesteriu dengtos aliuminio juostos per 5 metus praranda daugiau nei 30 % pradinio spalvos sodrumo, kartu atsiranda mikroskopinių įtrūkimų, leidžiančių druskos jonams prasiskverbti į aliuminio pagrindą.

2. Antikorozinio aliuminio pagrindo pasirinkimas pakrantės naudojimui

Dangos savybės negali kompensuoti būdingų substrato defektų, todėl jūrinio aliuminio lydinio pagrindai yra privalomi esant dideliam druskingumui. Žemiau palyginamos trys pagrindinės serijos:

2.1 5052 Al-Mg lydinys (pirmojo pasirinkimo substratas)

5052 lydinyje yra 2,2–2,8 % magnio ir mažiau nei 0,1 % vario. Mažas vario kiekis pašalina galvaninės korozijos riziką druskingoje aplinkoje, o magnis skatina tankių pasyvių oksidų plėvelių susidarymą ant aliuminio paviršių. Jo H32 ir H34 temperamentai subalansuoja konstrukcijos standumą ir lankstumą, tinka valcuotų aliuminio juostų apdorojimui. Lauko duomenys rodo, kad 5052 aliuminio pagrindai be dangos atsparūs druskos purškiamai korozijai daugiau nei 2000 valandų, o tai trigubai patvaresni nei įprastinės 3003 aliuminio juostos.

2.2 Nekvalifikuoti substratai, kurių reikia vengti

1060 grynas aliuminis turi silpną pasyvios plėvelės stabilumą ir greitai atsiranda įdubimų dėl ciklinio druskos purškimo. 6061 aliuminio sudėtyje yra daug vario priedų, kurie pagreitina elektrocheminę koroziją, kai yra veikiamas pakrantės chlorido jonų. Abu yra draudžiami nuolat atviroms pakrantės spalva dengtoms aliuminio juostoms ir tinka tik visiškai apsaugotoms vidaus pakrantės scenarijams.

3. Neblunkančių organinių dangų sistemų palyginimas

Remiantis AAMA 2603/2604/2605 architektūrinių dangų standartais, įvertintos trys pagrindinės ritinių dangų sistemos, apsaugančios nuo rūdžių ir blukimo:

3.1 PVDF (polivinilideno fluorido) danga: optimali pakrantės danga

Komercinė 70/30 PVDF formulė (70 % fluoropolimero dervos + 30 % akrilo lipnios dervos) turi itin stabilius anglies-fluoro kovalentinius ryšius, kurių jungties energija gerokai viršija UV fotonų energiją, o tai apsaugo nuo molekulinės grandinės nutrūkimo. Standartinės dviejų sluoksnių dvisluoksnės PVDF dangos, kurių bendras storis yra 25–28 μm, apima konversijos gruntą be chromo ir fluorokarbono viršutinį sluoksnį. Druskos purškimo bandymas patvirtina, kad po 5000 valandų nepertraukiamo poveikio nėra pagrindo rūdžių ir dangos pūslių. Po 25 metų ekspozicijos lauke pakrantėje jo spalvų skirtumas ΔE išlieka mažesnis nei 2,0, atitinkantis griežtus apsaugos nuo blukimo reikalavimus. Jis sertifikuotas pagal AAMA 2605, aukščiausio lygio pakrančių dangos standartą.

3.2 SMP (modifikuoto silikono poliesterio) danga: vidutinio lygio apsaugota pakrantė

SMP dangos įprastą poliesterį prideda silikono monomerų, kad pagerintų atsparumą UV spinduliams. Jo tarnavimo laikas siekia 12-15 metų apsaugotose pakrantės zonose su netiesioginiu druskos purškimu. Tačiau jo atsparumas druskai yra ribotas: po 2200 valandų druskos purškimo bandymo atsiranda vietinis dangos lupimasis, todėl negalima naudoti pajūrio atviriems vėjo paviršiams.

3.3 PE (grynas poliesteris) danga: tik vidaus arba visiškai apsaugotam naudojimui

PE dangos pasižymi mažomis sąnaudomis ir puikiomis lenkimo savybėmis, tačiau prastai atsparios oro sąlygoms. Vėjo pusėje esančioje pakrantės aplinkoje akivaizdus išblukimas įvyksta per 3–5 metus, o druskos jonai prasiskverbia pro dangos tarpus, sukeldami substrato duobes. Tai nerekomenduojama jokiais didelio druskingumo poveikio scenarijais.

4. Galutinis rekomenduojamas produkto tipas

Vienintelė integruota spalvota aliuminio juostelė, atitinkanti ilgalaikius apsaugos nuo rūdžių ir blukimo reikalavimus aukšto druskingumo vėjo pakrantės aplinkoje, yra 5052-H32 aliuminio substratas su dviejų sluoksnių dviejų sluoksnių PVDF danga . Išsamūs techniniai parametrai standartizuojami taip:

• Pagrindas: AA5052-H32 aliuminio juosta, storis 0,4-2,0 mm, atitinka EN 485 standartą

• Paviršiaus išankstinis apdorojimas: konversijos apdorojimas be chromo, siekiant pagerinti dangos sukibimą ir atsparumą krašto korozijai

• Dangos struktūra: 5-8 μm epoksidinis antikorozinis gruntas + 20 μm PVDF viršutinis sluoksnis, dvipusė danga

• Veikimo rodikliai: 5000+ valandų neutralios druskos purslų atsparumas, ΔE≤1,8 spalvų skirtumas po 10 metų pagreitinto atmosferos poveikio testo

5. Pagalbinio įrengimo ir priežiūros gairės

Netgi kvalifikuotos PVDF dengtos 5052 aliuminio juostos susiduria su korozijos rizika pjovimo briaunose ir įbrėžimų vietose. Statybos vietoje turi būti naudojami kraštų sandarinimo klijai visiems pjaunamiems skerspjūviams, kad būtų užkirstas kelias druskos jonų infiltracijai. Kad būtų išvengta galvaninės korozijos, kontaktuojant su anglinio plieno tvirtinimo detalėmis turi būti naudojamos nailoninės izoliacinės tarpinės. Įprastinė priežiūra reikalauja tik kasmetinio gėlo vandens nuplovimo, kad būtų pašalintos druskos dalelės, o per 20 metų nereikia perdažyti.

6. Išvada

Didelio druskingumo pakrančių aplinkoje su stipriu UV ir druskos purškimu įprastos PE ir SMP spalvomis padengtos aliuminio juostelės negali patenkinti ilgalaikių apsaugos nuo rūdžių ir blukimo reikalavimų. Suderintas jūrinio 5052-H32 aliuminio lydinio pagrindo ir AAMA 2605 sertifikuotos dviejų sluoksnių dviejų sluoksnių PVDF dangos derinys užtikrina visapusišką patvarumą. Apsaugotoms pagalbinėms pakrantės konstrukcijoms, kurių poveikio intensyvumas yra mažas, SMP dengtos 5052 aliuminio juostos yra ekonomiška alternatyva, o grynu poliesteriu dengti gaminiai turėtų būti visiškai pašalinti iš pakrančių medžiagų sąrašų.