1.3 Полимерные покрытия различного назначения на металлических изделиях.

Лакокрасочные покрытия являются наиболее доступным и эффективным способом защиты металлических изделий от коррозии. Выгодно отличаясь от других видов защитных покрытий своей дешевизной, простотой нанесения и надежностью, лакокрасочные покрытия нашли широкое применение в промышленности и других отраслях народного хозяйства. В настоящее время более 80 % всех металлических изделий защищают от коррозии лакокрасочными покрытиями [10].

Для получения лакокрасочного покрытия, обладающего одновременно надежными защитными свойствами и хорошим внешний видом, применяют способ многослойного нанесения лакокрасочных материалов. Подбирая лакокрасочные материалы с хорошей адгезней (сцеплением), используя в системах одновременно защитные свойства одного материала и декоративные качества другого, можно получить многослойные комбинированные системы лакокрасочных покрытий, превышающие по стойкости металлические, химические и другие виды защитных покрытий.

Главными составными частями всего лакокрасочного покрытия являются пленкообразующее вещество и пигмент. Защитные свойства лакокрасочного покрытия обусловлены тем, что на поверхности защищаемого материала образуется сплошная пленка, которая, изолируя поверхность от материала окружающей среды, препятствует проникновению к ней агрессивных агентов и тем самым предохраняет материал от разрушения [10, стр.5].

В последние годы распространяются покрытия на основе полимерных материалов (полиэтилена, поливинилхлорида, полиамида, нейлона, капрона и др.). Полимерные покрытия имеют ряд преимуществ перед лакокрасочными: они более долговечны, обладают механической и химической стойкостью, дают возможность обойтись без применения органических растворителей и

позволяют сократить технологический цикл окрашивания заменой многослойных покрытий однослойными необходимой толщины. Но они значительно дороже последних, поэтому пока имеют ограниченное применение [15].

Отработанная и применявшаяся ранее технология нанесения антикоррозионной защиты на мостовые конструкции включала два этапа. На первом этапе на заводах-изготовителях мостовых металлоконструкций производилась подготовка поверхности и нанесение грунтовочного слоя. Затем загрунтованные металлоконструкции доставлялись заказчику. Второй этап нанесения антикоррозионной защиты включал нанесение промежуточного и финишного слоев уже в условиях строительной площадки. При этом промежуток времени между нанесением грунтовки на заводах - изготовителях и нанесением остальных слоев краски мог составлять от нескольких дней до нескольких лет.

В последние годы в отрасли мостостроения появилась мода или скорее тенденция на нанесение полной схемы антикоррозионной защиты металлических мостовых конструкций на заводах - изготовителях этих конструкций.

Как показала практика, при транспортировке металлических конструкций с завода - изготовителя до строительной площадки и при монтаже этих конструкций площадь разрушения лакокрасочных покрытий на изделиях достигает 10 – 25 процентов от общей площади лакокрасочного покрытия. Кроме того что восстановление всех слоев покрытия представляется сложной и дорогой операцией с точки зрения технологии производства работ, в том числе и восстановление внешнего вида, ибо одно дело восстановить самый дешевый слой – грунтовку, нанесенную на заводе, и другое дело восстанавливать все слои лакокрасочного покрытия, из которых промежуточный и покрывной слои гораздо дороже грунтовочного слоя.

Следует также отметить, что внеклассные мосты, для которых изготавливаются металлоконструкции, строятся много лет, иногда десять и более, а срок службы системы антикоррозионной защиты (лакокрасочного покрытия) исчисляется с момента нанесения финишного слоя, поэтому в случае нанесения полной схемы лакокрасочного покрытия на заводе - изготовителе конструкций, срок службы лакокрасочного покрытия начинается с момента нанесения этого покрытия на заводе. При этом, с момента нанесения на заводе лакокрасочного покрытия до ввода в эксплуатацию мостового сооружения может пройти 3 - 5 лет и, следова-тельно, срок службы покрытия с момента ввода моста в эксплуатацию сокращается на эти 3-5 лет.

В случае, когда последний финишный слой лакокрасочного покрытия наносится на строительной площадке в год сдачи моста в эксплуатацию, срок службы покрытия начинает исчисляться с этого времени и будет на те же 3 – 5 лет дольше, чем в случае нанесения лакокрасочного покрытия по полной схеме на заводе изготовителе металлоконструкций моста.

При восстановлении разрушенных трех слоев покрытия на границе разрушения получится покрытие толщиной 4, 5 или 6 слоев вместо трех слоев по проекту ввиду нахлеста краски на разрушенное покрытие и в этих местах срок службы лакокрасочного покрытия будет меньше, чем в местах с 3 слоями покрытия, предусмотренных проектом [19].

Выводы по главе 1.4

1. Тепловые методы неразрушающего контроля качества изделий и материалов занимают особое место среди всех видов НК.

2. Особый интерес представляет тепловой метод контроля качества, основанный на определении ТФС материалов на начальной стадии нестационарного теплообмена.

3. Преимущественное распространение получили тепловые методы, в которых поверхностный источник тепла постоянной мощности воздействует на испытуемый образец на ограниченной области.

4. Двухслойные и полимерно-металлические изделия находят широкое применение в промышленности и машиностроении из-за своих физико-химических характеристик.

2 Теоретическое обоснование и аппаратурное оформление неразрушающего теплового метода

2.1 Физическая модель метода

Рассмотрим следующую задачу.

На металлической пластине с низкотеплопроводным покрытием толщиной h₁ расположен измерительный зонд, включающий в себя плоский круглый нагреватель, теплоизолирующую подложку и термоприёмники (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Измерительная схема.

Исследуемое тело представляет собой конструкцию, состоящую из двух слоев: первый – низкотеплопроводный с теплофизическими свойствами λ₁, с₁, ρ₁; второй – высокотеплопроводный с теплофизическими свойствами λ₂, с₂, ρ₂. Толщина первого слоя – h₁, второго – h₂. Температура в точках контроля измеряется с помощью термоприёмников (ТП1, ТП2) [5].

Тепловое воздействие на систему с равномерным начальным температурным распределением осуществляется с помощью нагревателя постоянной мощности, выполненного в виде тонкого диска радиусом R_Н, встроенного в подложку измерительного зонда радиусом R_ИЗ [9].

Размеры подложки измерительного зонда и металлической пластины (L₁ , L₂ , h₂) подобраны так, что их можно считать полуограниченными. Для упрощения тепловой схемы и расчётов пренебрегаем теплоёмкостью и оттоками тепла по проводам теплоприёмников.

Тепловая схема многослойной системы, включающей в себя теплоизолирующий слой (подложка измерительного зонда), нагреватель, низкотеплопроводное покрытие толщиной h₁ и металлическое основание, представлена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Тепловая схема многослойной системы