Защита строительных конструкций от коррозии

Защита строительных конструкций от коррозии позволяет существенно повысить долговечность оборудования и конструкций в зданиях и сооружениях химических производств, где они интенсивно подвергаются агрессивному воздействию различных газов, жидкостей и мелкодисперсных частиц, приводящие к их полному разрушению.

Содержание статьи:

1. Пленочные и листовые полимерные материалы применяемые в качестве защиты от коррозии.

2. Кислотоупорные материалы для облицовки строительных конструкций и футеровочных покрытий.

 

Увеличение срока службы строительных конструкций и оборудования путем  проведения антикоррозионной защиты достигается путем правильного выбора материала с учетом его стойкости к агрессивным средам действующие в производственных условиях. При выборе антикоррозионных материалов необходимо учитывать все  существующие виды коррозий и характер коррозионной среды в которой они протекают, затем  на основе этого назначить эффективную антикоррозионную защиту конструкций и оборудования.

Скачать пдф файл: СНиП-Защита от  коррозии СКАЧАЙ

Материалы пригодные  для защиты строительных конструкций от коррозии применяют самые разные, о некоторых (пользующиеся самой большой популярностью) поговорим немного ниже в этой статье.  Полимерные материалы  применяют для защиты от коррозии в качестве непроницаемых химически стойких (гидроизоляционных) подслоев под футеровку и облицовку, а также в виде самостоятельного покрытия в промышленном строительстве.

Непроницаемые химически стойкие подслоечные материалы

Непроницаемые химически стойкие подслоечные материалы являются одним из основных конструктивных элементов противокоррозионной защиты оборудования, строительных конструкций, зданий и сооружений, которые препятствуют непосредственному воздействию агрессивных сред или сточных вод на футеровку и облицовку.

 

Работы по гидроизоляции, как правило выполняют из легко деформируемых без разрывов материалов, таких как битумно-рубероидная изоляция( изол, бризол, гидроизол) и полиизобутилен ПСГ. Обладая высокой эластичностью и химической стойкостью к различным агрессивным средам, полиизобутилен,  является нестойким в растворителях.

К новым подслоечным материалам относятся бутилкор -С и полиэтиленовая пленка.Бутилкор -С это листовой материал изготовленный методом каландрирования или на шприц-машине из резиновой смеси на основе бутилкаучука с химически стойким наполнителем.

Физико-механические свойства бутилкора-С:

1. Предел прочности при разрыве   -не менее 2 МПа.

2. Относительное удлинение   -35…85%.

3. Плотность   -1,15…1,35  г/см³.

4. Прочность сцепления с бетоном при отслаивании на клее:

а) БКНМ   -4,0 кН/м,

б) 88Н       -2,5 кН/м.

При размере 10000 х 1200 х (2…1,6) мм пластины бутилкор -С должны иметь ровно обрезанные кромки и гладкую припудренную тальком или обработанную другим антиадгезионным материалом поверхность. Не допускаются проколы, сквозные пузыри, наплывы, вмятины глубиной более 0,1 мм и так далее. Новый материал выдерживает при нормальной температуре действие кислот: соляной (до 30%), серной (до 40%), фосфорной (до 30%), азотной (до 5%), плавиковой (ДО 10%), уксусной (до 20%), действие едкого натра (до 40%), хлористого натрия( до 20%), но нестоек в органических растворителях.

Пластины бутилкор-С рекомендуется применять под облицовку в качестве непроницаемого подслоя взамен полиизобутилена ПСГ. При этом, учитывая пластичность бутилкора -С, применение его в конструкциях испытывающих постоянную статистическую нагрузку свыше 0,35 МПа, недопустимо. Пластины бутилкора-С крепят клеем 88Н или БКНМ, который наносят на бетонное основание в два слоя.

Первый слой сушат до полного удаления растворителя (ориентировочно 30 минут), второй до отлипа. Одновременно наносят слой клея на заготовки бутилкора-С, при этом кромки шириной 50…70 мм, подлежащие склеиванию оставляют непромазанными. Технология оклейки бутилкором -С аналогична производству работ с полиизобутиленом.

Пластины бутилкора -С приклеивают непрерывным прокатыванием их к поверхности гуммировочными роликами или лопатками, выдавливая образовавшиеся пузыри воздуха. На вертикальной поверхности прикатку следует производить снизу вверх.Кромки листов промазывают пастой в один слой, просушивают до отлипа и прикатывают роликом, после чего склеенный шов дополнительно промазывают двумя двумя слоями пасты с сушкой каждого слоя до полного удаления растворителя ( около 3 часов), что обеспечивает его непроницаемость.

При двухслойной оклейке поверхности пластины второго слоя должны перекрывать шов первого первого слоя на 200…300 мм; сварка швов пластин бутилкор-С горелкой не разрешается. Не допускается установка на поверхности бутилкора -С лесов, лестниц и так далее. Из-за его пластичности облицовочные материалы должны быть равномерно распределены по всей площадке.

Контроль качества антикоррозийного покрытия включает:

1. Проверку соответствия качества материала требованиям ТУ;
2. Контроль за соблюдением технологии производства работ ;
3. Осмотр покрытия ( покрытие не должно иметь видимых повреждений, проколов, вздутий;
4. Шов должен быть плотным;
5. Паста по всей длине шва должна быть нанесена равномерно, без пропусков ; о
6. Отстаивание кромки от нижнего листа не допускается.

При обнаружении дефектов на поверхности ставят заплаты из бутилкора -С на клее БНКМ или 88Н.Края заплат заделывают пастой. Полиэтилены НД и СД иногда называют полиэтиленами высокой плотности, а полиэтилен ВД-полиэтиленом низкой плотности. В противокоррозионной технике полиэтилен применяют в виде листов конструкционного материала для изготовления оборудования а также в виде пленок для создания гидроизоляции.

Расход материала при оклейке пластинами бутилкор -С толщиной 1,6 мм, м² :

1. Пластина бутилкор-С   -2,3 ,

2. Клей БКНМ или 88Н     -0,5,

3. Бензин     -0,6.

Материал ОКП-ПС представляет собой полиэтиленовую пленку толщиной 200 мкм, сдублированную с двух сторон со стеклотканью различных марок, имеющей толщину 50…600 мкм и прочность сцепления со стеклотканью на расслаивание до 10 г/см. Дублирование полиэтиленовой пленки со стеклотканью обеспечивает возможность приклейки материала на различных клеевых композициях, в том числе битумных и битумно-каучуковых мастиках, клеях 88Н, ПЭД-Б, эпоксидных и других.

Дублирование материала может осуществляться на вулканизаторах непрерывного действия или в термокамерахрулонным способом при температуре 140…160°С и большом давлении. Материал ОКП-ПС имеет объемное электросопротивление 10…15 Ом/см.Температурный предел применения -от минус (-60°С) до плюс(+ 60°С). Он остается влагонепроницаемым и газонепроницаемым в течении 30 минут при давлении 0,04 МПа.

Материал ОКП-ПС должен иметь матовый полупрозрачный цвет, ровную и гладкую поверхность, без вмятин, проколов и сквозных отверстий. Не допускается наличие темных пятен,свидетельствующих о перегреве полиэтилена , не сдублированных участков с выдавленным расплавом полиэтилена. Материал ОКП-ПС, стойкий в щелочных, кислых и нейтральных средах, спиртах, маслах, нефтепродуктах и к действию блуждающих токов, рекомендуется использовать в качестве непроницаемого подслоя при защите строительных конструкций зданий и сооружений.

В особо ответственных случаях применяют рулонный материал, полученный дублированием двух слоев полиэтиленовой пленки( или неразрезанного рукава) со стеклотканью сваркой швов. Для обеспечения качественной сварки при дублировании используют стеклоткань, имеющую ширину на 5…7 см меньше ширины полиэтиленовой пленки.

Выполнение оклеечных работ из материала ОКП-ПС аналогично работам по нанесению армированных лакокрасочных покрытий: Процесс включает в себя следующие операции: подготовку поверхности, ее огрунтовку, нанесение клеящего состава, приклейку материала ОКП-ПС в 1 или 2 слоя с прикаткой резиновым валиком, герметизацию швов.

Полотнища приклеиваются с перекрытием швов на 7…12 см. Приклейка встык не допускается.Герметизация швов осуществляется химически стойким клеящим составом. При сварке швов края полотнища (без стеклоткани) прогревают разогретым утюгом любой конструкции. Учитывая достаточно высокую  стоимость покрытия ОКП-ПС следует считать целесообразным применение его только в тех условиях где не может быть использован полиизобутилен( например в условиях применения растворителей).

При этом в качестве клеевых составов должны применяться эпоксидные композиции. При использовании двух клеев швы необходимо сваривать. Применение битумных мастик возможно при облицовке неответственных конструкций с использованием полиэтиленовой пленки. сдублированной с крафт-бумагой (с одной стороны в сочетании со стеклотканью или с двух сторон).

Расход материалов при оклейке ОКП-ПС приведен в таблицу-1.

Таблица-1. Расход материалов при оклейке 1 м²поверхности ОКП-ПС в один слой

Контроль качества включает следующие операции: осмотр материала ОКП-ПС и покрытия на его основе , удаление дефектных участков материала, проверка сцепления покрытия с бетонным основанием методом отрыва, устранение дефектов. Листовые полимерные материалы применяют в основном в качестве самостоятельного покрытия или в виде подслоя под футеровку (облицовку) при защите оборудования и строительных конструкций от коррозии.

Поливинилхлорид

Поливинилхлорид получают методом эмульсионной полимеризации винилхлорида и выпускают в виде непластифицированного твердого ПВХ, называемого винилпластом, и пластифицированного эластичного пластиката, содержащего в своем составе пластификаторы( высококипящие жидкости, например дибутилфталат). стабилизаторы и наполнители. С увеличением содержания пластификатора относительное удлинение пластиката при разрыве увеличивается, но при этом снижается его прочность.

Содержание пластификатора в пластикате обычно принимают не более 40%.Отечественная промышленность выпускает несколько видов пластификаторов. Наибольшее применение из них имеет поливинилхлоридный прокладочный и пластикат марки 57-40. Материалы обладают наибольшей химической стойкостью, поэтому их применяют как самостоятельное покрытие при защите гальванических ванн с максимальной температурой эксплуатации (+60°С) и защите полов , а также в качестве подслоечного материала.

Крепление пластиката рекомендуется выполнять клеем 88Н или полиуретановым ВК-11.

Профилированный полиэтилен

Профилированный полиэтилен (РТУ 251-73) изготовляют из полиэтиленовых гранул низкой плотности(высокого давления) в виде бесшовных профилированных (ребристых) рукавов диаметром 600 мм, которые разрезают на листы длиной до 50 м.Толщина листов составляет 1,5…1,7 мм, высота ребер -8 мм, а расстояние между ребрами составляет 40 мм.

Физико-механические свойства профилированного полиэтилена

1. Предел прочности при сжатии -12,5…24 МПа.

2.Предел прочности при растяжении -11…40 МПа.

3. Удлинение при разрыве   — 300…800 %,

4. Плотность   -0,92…0,96 г/см³,

5. Температурный предел применения    от минус 30°С  до плюс 70°С.

Профилированный полиэтилен стоек к действию серной (до 80%), азотной (10%), соляной (до 36%),фосфорной (до 98%) кислот и едкого натра (до 40 %). Материал рекомендуется применять в качестве защитных покрытий изделий из бетона (панелей, блоков) применяемых в промышленном строительстве в условиях взаимодействия агрессивных сред.

Технология изготовления и применения указанных изделий следующая: В металлические формы укладывают выкроенные листы полиэтилена, после чего устанавливают арматуру и формы заполняют бетоном (с вибрированием). Пропарку бетонных изделий производят в камерах при температуре 75…80°С в течении 20 часов.

Готовые бетонные изделия доставляют на строительную площадку и монтируют аналогичным образом. Далее с кромки листов циклевочным инструментом снимают верхний окисленный слой полиэтилена на ширину до 5 мм по обе стороны от стыка и прихватывают монтажной сваркой с помощью электропаяльника(расстояние между прихватками 200…250 мм).

Сваривать швы рекомендуется при помощи сварочного устройства типа РЭСУ-500 с производительностью устройства 30 м/мин.

Футеровочные материалы

Футеровочные покрытия-наиболее трудоемкий но единственный вид антикоррозионной защиты конструкций в условиях воздействия высоко агрессивных сред при высокой температуре и наличии больших механических нагрузок. Из всех видов антикоррозионных покрытий футеровочные являются наименее деформативными. Поэтому очень важно, чтобы защищаемые конструкции обладали необходимой жесткостью, а деформации возникающие в них при рабочих нагрузках, не превышали допустимых величин для принимаемых футеровочных покрытий.

Штучные футеровочные изделия

Штучные футеровочные изделия получили широкое распространение для защиты оборудования, газоходов и сооружений.Применение фасонной керамики позволяет:

1.Использовать более тонкостенные футеровки за счет большей статической устойчивости покрытий, выполненных из лекальных и шпунтованных керамических изделий.
2.Исключить в значительной степени необходимость подгонки и сократить число сопряжений отдельных штучных материалов, что уменьшает отходы керамики, снижает трудозатраты и общую стоимость выполнения футеровочных работ.
3.Увеличить реакционный объем аппаратуры и повысить объем продукции с тех же производственных площадей.
4. Уменьшить общий расход керамики необходимой для защиты строительных конструкций, в среднем на 4…6 % а аппаратуры -на 24…27%.
5.Снизить массу аппаратуры и нагрузку от защитных покрытий на перекрытия строительных конструкций, что сокращает стоимость строительных конструкций.
Основные типоразмеры фасонных, крупноблочных и крупноразмерных кислотоупорных изделий разработаны и применяются в строительстве в зависимости от области их применения. Их делят на четыре основные группы, в зависимости от области их применения, для которых принята единая сквозная нумерация позиций изделий, в том числе:
1. Группа I(позиции № 1…80)-фасонные кислотоупорные плитки, кирпичи и блоки для выполнения футеровочных покрытий оборудования -аппаратура газоходов и воздуховодов, кислото-проводов, железобетонных наличных сооружений и тому подобные.
2. Группа II(позиции № 81…99)фасонные кислотоупорные изделия для защиты строительных конструкций -плинтусов, лотков, приямков, обрамления фундаментов под оборудование и т.п.
3. Группа III( позиции № 1а…10а) -крупноблочные кислотоупорные изделия для сооружения опорных конструкций под насадку в аппаратах башенного типа при удельной нагрузке от насадки более 8т/м².

3. Группа-IV(позиции № 100…130) -крупноразмерные кислотоупорные изделия монтажной готовности для сооружения опорных конструкций под насадку при нагрузке до 8 т/м². Массовое производство фасонной и крупноблочной кислотоупорной керамики пока не налажено. Поэтому указанные изделия предназначаются для защиты оборудования, подвергающегося воздействию особо агрессивных сред или эксплуатируемых в особо жестких условиях.

Относительная потребность в различных видах изделий группы I и  III для защиты оборудования крупнотоннажных сернокислотных комплексов на 1000 тонн фасонной керамики, % :

1. Плитка прямая шпунтованная ПШ   -50,
2. Плитка лекальная шпунтованная ПЛШ  -12,
3. Плитка лекальная ПЛ   23,

4. Блоки для обрамления отверстий БО  -5,
5. Крупноблочная и крупноразмерная керамика для опор ПГ, РС, КС, ПК  -10.
Фасонные изделия в соответствии с техническими условиями на их физико-химические свойства должны отвечать показателям , приведенным в таблицу-2.

Таблица-2. Физико-химические и механические свойства кислотоупорных изделий:

Физико-химические и механические свойства крупноблочных и крупноразмерных изделий для опорных конструкций :

1.Водопоглощение , % не более -9,5,
2. Кислотостойкость, % не менее-96,
3. Термическая стойкость при перепаде температур от 350 до 20°С, теплосмен, не менее -2.

4. Предел прочности ,МПа не менее:

при сжатии …30,

при изгибе …10.

Маркировку на эти изделия наносят так же, как и на изделия из фасонной керамики -методом тиснения глубинной не более 1 мм на нерабочей стороне. Фасонную керамику используют также при защите строительных конструкций и в первую очередь при выполнении футеровочных покрытий приямков, лотков  а также зон примыкания пола к стенам и фундаментам под оборудованием .

Замазка арзамит-5

Химически стойкие вяжущие

Химически стойкие вяжущие обладающие повышенными технологическими и эксплуатационными свойствами, такие как замазки фуранкор и арзамит-5 (смотри таблицу-3), вяжущие на основе смолы слокрил-1, компаундов ЭКР-22,К-115, эпоксидных смол ЭД-20 и ЭД-16, получили широкое распространение в строительстве.

Таблица-3. Физико-механические свойства замазок

Замазка фуранкор представляет собой композицию на основе фурилофенолформальдегидной смолы, модифицированной фуриловым спиртом с наполнителем-порошком графита. Отверждается фуранкор как и арзамит, паратолуолсульфохлоридоном. Фуранкор обладает высокими механической прочностью и плотностью, хорошим сопротивлением ударным нагрузкам, высоким сцеплением с кислотоупорными  керамическими и углеграфитовыми материалами и другими показателями, не уступающими а часто даже превосходящими аналогичные характеристики арзамит-замазки и подобных зарубежных вяжущих.

Наиболее широко применяется замазка фуранкор для защиты оборудования и сооружений производства минеральных удобрений  и в первую очередь производства экстракционной фосфорной кислоты. При использовании замазки фуранкор в покрытиях, выполняемых без непроницаемого слоя, необходимо на металлические и бетонные поверхности нанести подслой -грунт, для которого могут быть использованы эпоксидная шпаклевка , фенолформальдегидная смола, совмещенная с эпоксидной смолой (ФЛ-4С), резорцинфенолформальдегидный клей (ФР-12).

Полимерная замазка слокрил-1 представляет собой композицию, состоящую из ненасыщенного полиэфирного полимера  слокрил-1, инициатора твердения-гипериза, ускорителя твердения-нафтената, кобальта, заполнителя( кварцевая, андезитовая мука, маршалит, графитовый порошок) и тиксотропной добавки.

Замазка слокрил-1 стойка к воздействию диоксида хлора до 8 г / л, кислот серной (50%),соляной(30%), азотной(30%), фосфорной (30%) а также едкого натра (30%), хромового ангидрида(20 г/л). Температурный предел применения от -30 до +100 °С. За исключением воздействия азотной кислоты , в которой замазка слокрил может эксплуатироваться при температуре до 40°С.

Наиболее широкое использование замазка нашла по защите оборудования и строительных конструкций в целлюлозно-бумажной промышленности. Ее состав и инструкция по применению разработаны институтом «Теплопроект» и трестом «Монтажхимзащита».

Полимерная замазка на основе эпоксидных смол (ЭД-16, Эд-20,) и совмещенных эпоксидных компаундов (ЭКР-22, К-115) представляют собой композиции включающие соответствующие смолу или компаунд, наполнитель(андезитовый,, кварцевый или графитовый порошок) и ускоритель твердения.

Эпоксидно-пеновой компаунд ЭКР -22, выпускаемый горьковским заводом » Оргсигнал» представляет собой смесь эпоксидной смолы ЭД-20 или ЭД-16 (100 ч. по массе),изомеризованной окситерпеновой смолы, являющейся пластификатором (30 ч. по массе) и разбавителя-окисленного скипидара (25 ч. по массе).Компаунд К-115 представляет собой эпоксидную смолу ЭД-20 или Эд-16 (100 частей по массе)модифицированную полиэфиракрилатом МГФ-9(20 частей по массе).

Составы замазок слокрил-1, эпоксидных компаундов ЭКР-22 и К-115 представлены в таблицу-4. В качестве отвердителя эпоксидных полимеррастворов может применяться также диэтилентриамин ДЭТА и аминофенольный отвердитель УП-583. ДЭТА добавляют в компаунд в количестве 10 частей по массе а УП-583 -12 частей по массе эпоксидной смолы.

Таблица-4. Составы химических стойких замазок (ч. по массе):

Приготовление эпоксидных замазок

Приготовление эпоксидных замазок при большом объеме работ производят в растворосмесителях, а при небольшом проводят на противне вручную. Для предупреждения пористости конечного продукта необходимо выдерживать эпоксидные смолы при повышенной температуре (60…70°С) в течении 1,5…2 ч. для удаления пузырьков воздуха.

В растворосм еситель следует залить эпоксидную смолу и после тщательного перемешивания с пластификатором в течение 5…7 минут в смесь ввести наполнитель.Компоненты довести до получения однородной массы, после чего добавить отвердитель и окончательно перемешать смесь.

Попадание влаги при этом недопустимо.Замазку следует готовить в таком количестве , чтобы ее можно было использовать в течении 2…2,5 ч. При дальнейшем хранении она загустевает и становиться непригодной для работы.

Разбавление загустевшей замазки смолами или растворителями недопустимо. Для грунтовки и шпаклевки следует применять более жидкие составы.

Состав грунтовки,частей по массе:

1.Смола ЭД-16,Эд-20  -100;

2. Полиэтиленполиамин  -10;

3. Толуол и ацетон  -80…100.

Состав шпаклевки , частей по массе

1. Смола Эд-16, ЭД-20 -100;
2. Дибутилфталат  -5…10;
3. Полиэтиленполиамин  -10;
4. Кислотоупорный наполнитель  -100..150.
Контроль качества работ для всех видов замазок заключается в проверке исходных материалов на соответствии стандартам ТУ. А также правильности дозировки составляющих, полноты перемешивания и консистенции готовой замазки.
Для замазок фуранкор, эпоксидных, слокрил-1 дополнительно следует определять полноту полимеризации замазки после футеровки с помощью тампона, смоченного в растворителе.Если замазка полностью заполимеризовалась, тампон останется чистым.