Проектирование
Подбор систем лакокрасочных покрытий с помощью ISO 12944: 2017
(Текст стандарта ISO 12944-5 версии 2019г. на русском языке можно скачать здесь).
В этой статье мы расскажем о том, как осуществляется подбор систем лакокрасочных покрытий с помощью стандарта ISO 12944 «Лаки и краски – Защита стальных конструкций от коррозии с помощью защитных лакокрасочных систем». Статья содержит лишь базовые сведения, в то время как сам стандарт содержит огромный массив информации.
Не секрет, что стандарт ISO 12944 является самым популярным документом для тех, кто занимается вопросами разработки и проектирования лакокрасочных систем антикоррозионной защиты, и именно этот стандарт получил наибольшее распространение в мире. На протяжении последних двадцати лет стандарт обновлялся практически каждые десять лет с учетом постоянно накапливающегося опыта фактической эксплуатации покрытий, а точность предлагаемого стандартом подхода и системы подбора системы покрытия многократно подтверждена в самых разных уголках нашей планеты.
Итак, актуальная на сегодняшний день версия стандарта (различные части стандарта были перевыпущены в 2017-2019гг.) состоит из девяти частей:
Часть 1 – Общая информация
Часть 2 – Классификация окружающих сред
Часть 3 – Аспекты конструирования
Часть 4 – Типы поверхностей и подготовка поверхности
Часть 5 – Защитные системы лакокрасочных покрытий
Часть 6 – Лабораторные методы испытаний
Часть 7 – Производство и контроль окрасочных работ
Часть 8 – Разработка спецификаций для новых проектов и ремонтных работ
Часть 9 – Защитные системы лакокрасочных покрытий и лабораторные методы испытаний для оффшорных и аналогичных сооружений.
Все перечисленные выше части стандарта так или иначе имеют отношение к подбору систем ЛКП и обеспечению их надежности и долговечности. Самое непосредственное отношение к подбору систем имеют три части: 2, 5 и 6. В данной статье мы остановимся именно на них.
ISO 12944 связывает воедино три параметра: 1) система ЛКП, 2) эксплуатационные условия, и 3) срок службы, т.е. продолжительность времени, в течение которого система обеспечивает надежную защиту от коррозии. Например, для выбора системы ЛКП вам потребуется знать эксплуатационные условия и расчетный срок службы, или зная систему ЛКП и эксплуатационные условия, вы сможете спрогнозировать, в течение какого времени эта система будет эффективной. Если какой-то из трех перечисленных параметров вы не знаете или знаете неточно, то вы не сможете добиться нужного вам результата с достаточной точностью.
Для правильного подбора системы ЛКП необходимо знать условия, в которых будет эксплуатироваться система, а также понимать, в течение какого времени система должна обеспечивать надежную антикоррозионную защиту (срок службы).
Давайте более подробно остановимся на этих двух факторах.
Условия эксплуатации лакокрасочных покрытий
В части 2 стандарта приводится классификация условий окружающей среды, в соответствии с которой каждая среда эксплуатации имеет свою категорию. Для конструкций, эксплуатируемых в окружающей атмосфере, предусмотрены категории С1-СХ, а для конструкций, эксплуатируемых в условиях погружения – категории Im1-Im4. Выбор необходимой категории производится по результатам потери массы или толщины образцов, выдержанных в заданной среде в течение 1 года. Данный подход является технически точным, однако, выдерживание образцов в течение года не всегда представляется возможным, вследствие чего этот метод нельзя назвать популярным. Стандарт также допускает определение категории окружающей среды исходя из текстового описания. Более подробно о подходе стандарта ISO 12944 к определению условий эксплуатации можно почитать здесь.
Срок службы (долговечность) лакокрасочных покрытий
Сроком службы называется ожидаемая продолжительность эксплуатации системы ЛКП до первого существенного ремонта, при этом критерии наступления необходимости проведения первого существенного ремонта могут быть оговорены сторонами. В качестве примера таких критериев стандарт приводит ситуацию, когда 10% площади окрашенных конструкций имеют ржавчину в объеме не менее 1% окрашенной поверхности.
Сроки службы согласно ISO 12944 также делятся на несколько категорий: низкий (Low) – до 7 лет, средний (medium) – от 7 до 15 лет, высокий (high) – от 15 до 25 лет и очень высокий (very high) – свыше 25 лет.
Теперь, после того, как мы определились с условиями, в которых будет находиться наша система, и ожидаемым сроком службы, можно переходить непосредственно к выбору системы, который осуществляется по таблицам Части 5 (актуальная редакция 2019г.). Пример таблицы для категории окружающей среды С3 приведен ниже.
Выбор системы лакокрасочного покрытия
Изображение 1. Таблица С.3 – Системы ЛКП для углеродистой стали, эксплуатируемой в среде категории С3 (ISO 12944-5: 2019).
(таблица содержит следующие условные обозначения типов покрытий: AK – алкидные, АY – акриловые, EP – эпоксидные, PUR – полиуретановые, ESI – этилсиликатные, Zn – цинкнаполненные).
В данной статье для удобства пояснений над соответствующими столбцами указаны цифры от 1 до 5 (в тексте стандарта эти цифры отсутствуют), обозначающие следующие условные разделы таблицы:
1 – № системы;
2 – характеристики грунтовочного покрытия;
3 – характеристики остальной части системы (промежуточное покрытие и эмаль);
4 – характеристики всей системы;
5 – срок службы.
Предположим, что нам необходима система, которая будет эксплуатироваться в течение 15-25 лет без существенного ремонта. В столбце 5 этому требованию соответствуют системы С3.03, С3.06 и С3.09 (сроки службы обозначены значком «Х»), подойдет любая из трех систем.
Система С3.03 будет состоять из 2 или 3 слоев общей толщиной 200 мкм (столбец 4), при этом толщина акрилового или алкидного грунта будет составлять 60-80 мкм (столбец 2), а толщина акриловых или алкидных промежуточных слоев (столбец 3) будет соответственно составлять 120-140 мкм.
Аналогично для системы С3.06: данная система является эпоксидно-полиуретановой и будет состоять из 2 слоев общей толщиной 180 мкм, при этом толщина эпоксидного, полиуретанового или этилсиликатного грунта будет составлять 80-160 мкм.
Если сравнить системы С3.03 и С3.06, то можно заметить, что эпоксидно-полиуретановая система обеспечивают такую же долговечность, как и алкидно-акриловая система, при меньшей толщине. Из этого можно сделать вывод о том, что эпоксидно-полиуретановые системы по своим защитным характеристикам превосходят алкидно-акриловые покрытия.
В системе С3.09 применяется цинкнаполненный грунт, в котором согласно требованиям стандарта содержание цинка должно быть не менее 80%. Цинкнаполненные грунты с меньшим содержанием цинка применяться не могут.
Стандарт содержит аналогичные таблицы и для случаев погружения (категории сред Im1-Im4), а также для оцинкованных и металлизированных поверхностей.
Педантичный читатель может спросить: но ведь в приведенной выше таблице указан только тип покрытия, при этом известно, что, например, эпоксидные покрытия представлены на рынке в большом количестве, и даже более того, крупные производители ЛКМ имеют в своем ассортименте не один десяток эпоксидных материалов – подходит ли любое эпоксидное покрытие под требования стандарта ISO 12944? Ответ на этот вопрос дает Часть 6 стандарта «Лабораторные методы испытаний систем лакокрасочных покрытий», в которой указано, какие тесты должны проходить системы ЛКП для тех или иных условий эксплуатации. Так, например, для рассмотренной выше среды С3, эксплуатация в которой будет происходить в течение 15-25 лет, покрытие должно проходить тест в конденсатной камере согласно ISO 6270-1 в течение 240 часов и тест в нейтральном соляном тумане согласно ISO 9227 в течение 480 часов, и для подтверждения заданного срока службы результаты обоих тестов должны быть удовлетворительными. От себя добавим, что различные эпоксидные покрытия могут иметь различные эксплуатационные характеристики, при этом одни из них могут успешно проходить обозначенные выше тесты, а другие – нет.
Случаются ситуации, когда система ЛКП успешно проходит тесты, предусмотренные ISO 12944-6, с толщинами, меньшими, чем те, что даны в Части 5. В таких случаях нужно обратиться к Приложению В Части 5, в котором указаны минимально допустимые толщины систем.
Напоследок лайфхак, который позволит удобнее работать с таблицами ISO 12944-5. Между категориями сред и сроками службы существует следующая взаимосвязь: при повышении категории среды эксплуатации на одну срок службы понижается на одну категорию и наоборот. Это означает, что одна и та же система будет использоваться как в среде категории С5 со сроком службы Medium, так и в среде категории С4 со сроком службы High.