Испытание окрасочных покрытий: подтвержденный прогноз долговечности

Почему необходимо защищать металлические конструкции: факторы риска и последствия

В современной инфраструктуре практически везде используются металлические конструкции. Они присутствуют на фасадах зданий, являются ограждениями, частью промышленного оборудования и даже элементами интерьера. Однако металл без надлежащей защиты крайне уязвим и корродирует при воздействии различных факторов окружающей среды. И это касается не только атмосферного воздействия на металлоконструкции на открытом воздухе, но и для металлических изделий, которые эксплуатируются внутри помещений.

На улице атмосферные осадки и туман создают влажную среду, в которой на металле запускаются процессы ржавления. Скорость коррозии возрастает в разы, если в воде присутствуют соли, например, противоледные реагенты на дорогах или морская соль в прибрежных зонах. Ультрафиолетовое излучение разрушает органические пигменты лакокрасочных покрытий, они выцветают и теряют блеск. В микротрещинах задерживается вода, которая при замерзании расширяется и еще больше нарушает целостность покрытия. Перепады температуры могут приводить к отслаиванию краски, а промышленные выбросы, кислотные дожди и ветер с песком ускоряют старение защитных слоев и нарушают защитное покрытие.

В помещениях на металл воздействуют внутренние разрушающие факторы. Повышенная влажность в кухнях, ванных комнатах, конденсат на холодных поверхностях в неотапливаемых подвалах или складских помещениях, химические вещества в производственных цехах или бытовые моющие средства разрушают металл без надлежащей защиты.

Механические воздействия: трение и абразивный износ, случайные удары или постоянные нагрузки приводят к царапинам и сколам покрытия, повреждают и оголяют металл. Ослабленное покрытие перестает защищать металл, открывает путь коррозии, ржавчина «съедает» металл и ослабляет несущие конструкции. На отдельных участках появляется местное поверхностное повреждение и разрушение металла – так называемая точечная коррозия, или питтинг. Это локальные углубления в виде небольших ямок, полостей или язв в металле, начинающиеся с его поверхности и приводящие к эстетическим дефектам покрытия, которые быстро распространяются как по поверхности, так и в глубину металла.

Как проверить стойкость ЛКМ к неблагоприятным факторам

Чтобы минимизировать риски от воздействия неблагоприятных факторов, металл окрашивают антикоррозионными лакокрасочными материалами. Грунтовки с ингибиторами коррозии, одно- и двухкомпонентные грунт-эмали, холодное цинкование поверхности металла – все подобные покрытия защищают металл от ржавления и продлевают срок его службы.

Но как определить, насколько хороша защита и как долго она продлится? Ведь условия эксплуатации металлических конструкций различны и окрашиваются они различными ЛКМ.

Для определения срока службы ЛКП проводятся специальные проверки – испытания по определенным методикам в аккредитованных лабораториях. Это сложная многоступенчатая процедура. Ее цель: не просто зафиксировать текущие характеристики окрасочного слоя, но спрогнозировать, как долго он сохранит антикоррозионные и декоративные качества в реальных эксплуатационных режимах. С этой целью моделируют влияние окружающей среды в ускоренном режиме искусственного старения, выполняют лабораторные исследования и проверяют, насколько результаты испытаний соответствуют нормативным требованиям ГОСТа.

Подготовка образцов для испытания покрытий

Прежде всего мы, как производители красок, готовим стандартные образцы – окрашенные пластины. Для этого на металлические подложки в соответствии с ГОСТ 8832-76 «Материалы лакокрасочные. Методы получения лакокрасочного покрытия для испытания» наносится покрытие, которое будет подвергаться испытаниям. ГОСТ 8832-76 регламентирует единые правила подготовки образцов тестовых покрытий, чтобы была возможность объективно оценить тестируемый материал.

Все испытания проводятся с образцами, полученными при нанесении на чистую поверхность. Металлические пластинки очищаются растворителем для удаления масляных и других загрязнений, шлифуются для очистки от ржавчины. На чистую сухую поверхность наносится испытуемый материал кистью или краскораспылителем вдоль и поперек поверхности. Возможен также метод налива или окунания. Прибором для измерения толщины покрытия микрометром контролируется толщина слоя, которая при нанесении кистью должна составлять 25–30 мкм. Краска наносится в два слоя. После высыхания готовые образцы доставляются в лабораторию.

Как проходят испытательные мероприятия

Климатические испытания ЛКМ имитируют условия определенного климата и их воздействие в ускоренном режиме. Они проводятся по ГОСТ 9.401-2018 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов». В стандарте регламентированы циклы и режимы, в которых проходят испытания (длительность, интенсивность и чередование различных факторов).

Ускоренные испытания позволяют оценить стойкость покрытий к климатическим воздействиям и спрогнозировать предполагаемый срок их службы. Во время испытаний на образцы воздействуют низкими температурами до −60°C, подвергают их перепадам температуры и влажности, воздействию УФ-излучения, соляного тумана, агрессивных растворов, механическим нагрузкам.

Во время испытаний фиксируют и оценивают зрительно и при помощи инструментов изменения внешнего вида лакокрасочных покрытий по ГОСТ 9.407 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида». При этом регистрируются дефекты покрытий: изменение цвета (потускнение, пожелтение, выцветание), изменение блеска, меление, целостность покрытия, тип, размеры и глубина дефектов (царапины, истирание, растрескивание, отслаивание, сколы), наличие и размер очагов коррозии. Оцениваются также однородность, сплошность покрытия и адгезия к основанию. Результаты фиксируются в баллах по шестибалльной системе, при этом описывается характер и локализации дефектов. Испытания продолжаются до тех пор, пока не будет достигнуто предельно возможное снижение декоративных и защитных характеристик ЛКП не выше балла 3.

Как оцениваются результаты испытаний

ГОСТ 9.401 2018 позволяет оценить стойкость ЛКП к климатическим факторам и спрогнозировать долговечность лакокрасочных покрытий в конкретных условиях эксплуатации в различных климатических зонах.

На основе данных ускоренных испытаний оценивается предполагаемый срок службы покрытий в годах по определенной методике расчета. Формула расчета включает коэффициенты ускорения старения в разных климатических зонах, к примеру, для климатического исполнения УХЛ, и разных условий эксплуатации, возьмем, к примеру, для категории размещения УХЛ1.

Что означают маркировки ХЛ1 и УХЛ1

ГОСТ 15150‑69 «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды» регламентирует стойкость покрытий и изделий к климатическим факторам в разном климате.

Для климатических зон применяется соответствующая маркировка:
У — зона умеренного климата (–45…+40° С);
ХЛ — холодная климатическая зона (–60…+40° С);
УХЛ — умеренно-холодный климатический регион (–60…+40° С);
Т — тропический климат (+1…+50° С);
и др.

Цифра конкретизирует условия и означает категорию размещения:
1 — объект эксплуатируется на открытом воздухе;
2 — под навесом при отсутствии УФ-излучения и атмосферных осадков;
3 — в закрытом помещении без отопления и вентиляции;
и т. д.

По этой классификации климатические условия ХЛ1 и УХЛ1 представляют собой одни из самых серьезных атмосферных нагрузок, которая только бывает. Аббревиатура климатического исполнения УХЛ1 обозначает, что изделие может эксплуатироваться и не потеряет работоспособности и защитных свойств на улице при воздействии атмосферных факторов в зонах с умеренно‑холодным климатом, где наблюдаются:
- низкие зимние температуры (вплоть до −60 °C);
- значительные сезонные колебания температуры;
- повышенная влажность, дожди и ливни, снегопады и метели, сильные ветры, пыль, ультрафиолетовое излучение, возможные удары и вибрации и другие типичные для таких зон факторы.

Чтобы соответствовать исполнениям ХЛ1 и УХЛ1, покрытие должно быть эластичным, прочным, морозостойким, антикоррозионным.

Коррозионная агрессивность среды в контексте долговечности покрытий

Не только атмосферные факторы и климат влияют на долговечность лакокрасочных покрытий по металлу. Окружающая среда может быть экологически чистой, а может быть химически загрязненной, агрессивной и коррозионно-активной.

Коррозионная активность среды классифицируется стандартом ISO 12944 по следующим категориям:
- C1 — очень маленькая агрессивность, характерна для отапливаемых помещений с чистой атмосферой (образовательные и медицинские учреждения, офисы, магазины).
- C2 — низкая агрессивность атмосферы с незначительным загрязнением наблюдается в сельских районах, в неотапливаемые складах, спортивных залах.
- C3 — средняя агрессивность городских и промышленных атмосфер с небольшим загрязнением, в цехах с высокой влажностью (прачечные, пищевые производства).
-C4 — высокая агрессивность характерна для промышленных районов, химических производств, крытых плавательных бассейнов.
- И т. д. до CX — экстремальной агрессивности в тропических условиях с высокой влажностью и температурой и при особо агрессивных промышленных процессах.

В соответствии с ожидаемой при использовании окрашенного объекта категории коррозионной агрессивности среды выбирается и ЛКП на соответствующей основе:
- для C1–C3 подойдут алкидные или акриловые системы;
- эпоксидные материалы в качестве грунтов и промежуточных слоев выдержат C2–C5;
- полиуретановые покрытия устойчивы для категорий C3–C5 в качестве финишных покрытий;
- эпоксидно-полиуретановые системы с цинконаполненными грунтами защитят металлы в условиях агрессивности C5.

Также на защитные свойства покрытия напрямую влияет его толщина. Например, в условиях С2 с низкой агрессивностью среды покрытие толщиной 100 мкм обеспечивает достаточную защиту от коррозии. В более агрессивных средах С3–С5 требуются более толстые покрытия, от 200 мкм и более, чтобы повышенная толщина компенсировала интенсивное коррозионное воздействие.

В справочном приложении к ГОСТу 9.401-2018 дана толщина ЛКП для различных рабочих условий и ожидаемая долговечность в различных категориях атмосферы по коррозионной активности. Например, однокомпонентные алкидно-акриловые составы при толщине 100 мкм могут применяться только в атмосфере с коррозионной активностью С2, обеспечивая малый срок службы 5–7 лет. Для более агрессивной среды они не применяются. При более высокой категории атмосферы используются другие, более сложные и серьезные системы, которые обеспечивают средний срок службы 8–15 лет.

Сертификация ЛКМ

Но вернемся к нашим испытаниям. По результатам испытаний на испытуемый материал выдается Протокол испытаний. В Протоколе на основании полученных результатов испытаний по специальной формуле (по ГОСТ 9.401-2018) рассчитывается предполагаемый срок службы покрытия. При успешном прохождении испытаний на основании анализа результатов лаборатория выдает официально заверенный Протокол испытаний на ЛКМ. Протокол может дополняться сертификатом соответствия, который подтверждает, что продукция соответствует требованиям национальных и международных стандартов (ГОСТ, ISO, ТР ЕАЭС).

Ряд материалов со схожими характеристиками производятся из высоко качественного сырья по одному техническому условию. Это значит, что при испытаниях одного материала автоматически все аналогичные материалы со схожим составом и характеристиками пленки получают тот же срок службы, что и испытуемый продукт. В информационном письме к Протоколу испытаний содержится перечень таких схожих по составу материалов, которые, согласно ТУ производителя, имеют аналогичный испытанному прогнозируемый срок службы.

Испытание системы антикоррозионной защиты металла на примере алкидно-акриловой грунт-эмали Мастермет

Мы, производители промышленных лакокрасочных материалов ООО «Краскофф Про» РФ, проводим испытания нашей продукции для определения срока службы и получения сертификатов соответствия.

Для проведения испытаний алкидно-акриловой грунт-эмали для черных металлов Мастермет было представлено три образца в два слоя покрытия для определения срока службы покрытия в условиях эксплуатации УХЛ1. После проведения испытаний был получен Протокол испытаний, в котором указаны фактические результаты испытаний и предполагаемый срок службы покрытия.

Образцы прошли 45 циклов воздействия климатических факторов, что обеспечило предполагаемый срок службы не менее 5 лет. При этом сохранность защитных свойств составила 0 баллов и сохранность декоративных свойств покрытия – 2 балла.

Рассмотрим подробнее данные Протокола по защитным и по декоративным свойствам покрытия: как повела себя пленка при испытаниях.

После 45 циклов воздействия климатических факторов на образцы защитные свойства пленки не изменились, с покрытием ничего не произошло, что соответствует оценке Т0 С0 В0 П0 К0 по ГОСТ 9.407-2015 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида». Обобщенная оценка внешнего вида по комплексу изменений защитных свойств соответствует АЗ0 (0 баллов). Эти оценки означают, что покрытие полностью сохранило защитные свойства и на момент осмотра отсутствуют любые видимые признаки разрушения: нет трещин, отслаивания от подложки, выветривания и истончения, отсутствуют вздутия и пузыри между покрытием и основой, нет очагов коррозии и питтинга основы. 0 баллов по АЗ означает, что отсутствуют даже минимальные дефекты: покрытие функционирует как барьер, не пропуская влагу, кислород и агрессивные агенты к металлической основе. Оценка АЗ0 свидетельствует об идеальном состоянии и высоком качестве покрытия для соответствующих условий эксплуатации.

После 45 циклов воздействия на образцы климатических факторов декоративные свойства покрытия получили оценку Б1 Ц2 Г0 М0 по ГОСТ 9.407-2015. Обобщенная оценка внешнего вида по комплексу изменений декоративных свойств покрытия соответствует АД2 (2 балла). Эти оценки означают следующее:
Б1 — изменение блеска минимальное, едва заметное потускнение, балл 1 означает практически неизменный блеск.
Ц2 — цвет немного отличается от исходного, балл 2 означает, что отклонение заметно, но цвет хорошо различим.
Г0 — грязь не удерживается, покрытие идеально чистое, поверхность легко очищается.
М0 — меления нет, поверхность не пылит, пигмент не выходит на поверхность, при трении тканью частицы пигмента не отделяются.

Оценка Б1 Ц2 Г0 М0 говорит о хорошем состоянии пленки: покрытия сохраняет декоративные свойства. 2 балла по АД означает, что видимые изменения декоративных свойств незначительны и не нарушают общий эстетический вид. Защитные свойства покрытия при этом не нарушаются. Оценка АД2 свидетельствует о том, что покрытие сохраняет приемлемый внешний вид и соответствует требованиям в данных условиях эксплуатации.

По расчетной формуле предполагаемый срок службы покрытия составил для предоставленных образцов 5,1 года. То есть грунт-эмаль Мастермет по Протоколу испытаний получила гарантированный срок службы покрытия в условиях эксплуатации ХЛ1 и УХЛ1 – 5 лет. Прокомментируем, что это означает.

Мы подали заявку на испытания однокомпонентной грунт-эмали Мастермет в условиях атмосферного воздействия климатических зон ХЛ1 и УХЛ1 на 5 лет. Материал прошел испытания в этой среде, по результатам он хорошо выдержал эти 5 лет, и испытания остановились на этом сроке. Следует заметить, что, если бы испытания продолжились, он выдержал бы и больше, но 5 лет – это гарантированный минимальный срок, в течение которого покрытие выдержит любые неблагоприятные факторы данных климатических зон на открытом воздухе.

А если покрытие будет эксплуатироваться внутри помещений без агрессивного атмосферного воздействия, то покрытие сохранит защитные и декоративные свойства значительно дольше.

В информационном письме к Протоколу испытаний приводится Перечень схожих по составу однокомпонентных ЛКМ, которые согласно ТУ 20.30.22-001-18862682-2018 имеют аналогичный прогнозируемый срок службы: Металлит, Металлит Плюс, Мастермет Плюс, Мастермет Хим, Мастермет Platinum, Мастермет Пласт 20, Мастермет Пласт 38, Мастермет Пласт 50. Этим грунт-эмалям тоже был присвоен предполагаемый срок службы покрытий 5 лет аналогично грунт-эмали Мастермет.

Системы для антикоррозионной защиты металла

Рассмотрим материалы для антикоррозионной защиты металлоконструкций с разными сроками службы.

Со сроком службы на 5 лет

Однокомпонентные грунт-эмали для антикоррозионной защиты металла со сроком службы 5 лет надежно защищают металлоконструкции в условиях холодного и умеренно-холодного климата в открытой атмосфере, а также применяются для внутренних работ, где демонстрируют значительно большую долговечность. Системы с разными характеристиками покрытия представлены в разделе Системы для металлоконструкций на улице на 5 лет.

Со сроком службы на 10 лет

При использовании фосфатирующего грунта Грунтомет дополнительно к однокомпонентным грунт-эмалям со сроком службы 5 лет срок эксплуатации сразу увеличивается практически как минимум в 2 раза – об этих материалах можно прочитать в разделе Системы для металлоконструкций на улице на 10 лет.

Со сроком службы на 15 лет

Двухкомпонентные эпоксидные и полиуретановые эмали гарантированно обеспечивают защиту металла от коррозии на 15 лет – читайте об этих материалах в разделе Системы для металлоконструкций на улице на 15 лет.

Со сроком службы на 25 лет

Максимальную защиту на 25 лет обеспечивают системы для окрашивания металла: цинк + промежуточный цинк + финишное полиуретановое покрытие. Эта система материалов описана в Системах для металлоконструкций на улице на 25 лет.

Заключение

Все наши материалы прошли испытания, которые подтверждают сроки эксплуатации покрытий без ухудшения защитных и декоративных свойств в течение указанного в Протоколе срока. Но, повторим еще раз, это минимальные и гарантированные сроки эксплуатации. При правильной надлежащей подготовки поверхности перед окрашиванием, при соблюдении технологии окрашивания и рекомендованных толщины, количества слоев и времени сушки покрытия будут служить значительно дольше, не требуя ремонтного подкрашивания. Будем рады видеть вас в числе наших постоянных клиентов!

Задайте вопрос специалисту

Наш менеджер поможет подобрать нужный товар и сформирует предзаказ.

Написать на zakaz@kraskoff.ru