Главная|Услуги|Вакансии|Новости|Контакты  

(812)430-19-00
(812)430-21-00

Каталог

 
 
 

- Технология «холодного» гуммирования для антикоррозионной защиты внутренней поверхности вагонов-хопперов.

ТЕХНОЛОГИЯ «ХОЛОДНОГО» ГУММИРОВАНИЯ ДЛЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВАГОНОВ-ХОППЕРОВ
И.А.Сусоров, Д.Ю.Ефимова, Е.Л.Хаит
ОАО «КРОНОС СПб»

В процессе эксплуатации вагонов-хопперов (минераловозов) и полувагонов (думпкаров), предназначенных для транспортирования навалом сыпучих минеральных удобрений, соды, серы, поташа и других аналогичных материалов в порошкообразном, гранулированном или кусковом виде, их внутренние поверхности подвергаются интенсивному разрушению [1]. Учитывая масштабы железнодорожных перевозок таких грузов, потери от износа подвижного состава очень существенны. Такие же проблемы характерны и при эксплуатации другого транспортного и складского оборудования, поверхности которого непосредственно контактируют с химически агрессивными сыпучими средами. Наиболее сильно процесс разрушения вагонов-хопперов проявляется в местах интенсивного воздействия сыпучих абразивных грузов – в нижней части разгрузочных бункеров, и в местах скопления агрессивных газов – внутренняя поверхность крыш и загрузочных люков.
Перевозимые сыпучие материалы с развитой удельной поверхностью интенсивно адсорбируют влагу из воздуха, в результате чего образуются растворы солей, кислот или оснований, являющиеся сильными электролитами. Это приводит к электрохимическому коррозионному разрушению металлического кузова вагонов. Скорость коррозии углеродистой стали в таких средах составляет 0,4-0,6 мм/год, что в соответствии с ГОСТ 5272-68 характеризует среду как сильно агрессивную.
Помимо электрохимической коррозии, стенки вагонов-хопперов подвергаются интенсивному абразивному износу под действием сыпучих минеральных веществ. По причине такого комплексного воздействия не только сокращается срок эксплуатации транспортной техники, но и ухудшается качество перевозимых грузов за счет их загрязнения продуктами коррозии и абразивного износа.
Создание современных схем защитных покрытий, позволяющих обеспечить качественную и количественную сохранность перевозимых грузов, а также повысить надежность несущих металлоконструкций вагонов, продлив срок их эксплуатации до 8-12 лет, является довольно актуальной задачей.
Круг полимерных композиций, пригодных для защиты внутренних поверхностей минераловозов от коррозионно-эрозионного разрушения, довольно узок. В России и странах СНГ для этих целей традиционно используются комплексы лакокрасочных материалов на основе эпоксиднодиановых смол [2-4], позволяющие получать покрытия суммарной толщины 270-320 мкм. Так, в ОАО «ЯрНИИ ЛКП» разработан и выпускается комплекс эпоксидных материалов, включающий антикоррозионную грунтовку ЭП-0287 (ТУ 6-27-211-2001), химстойкую грунтовку ЭП-0289 (ТУ 6-27-229-2001) и химстойкую эмаль ЭП-5308 (ТУ 6-27-230-2001). Ряд других отечественных предприятий производит лакокрасочные материалы аналогичного назначения, в составах которых в качестве пленкообразователя используются эпоксиднодиановые смолы или их смеси с виниловыми сополимерами [5]: эмали ЭП-5287 (ТУ 6-21-87-97), ЭП-773 (ГОСТ 23143-83), ЭП-439С (ТУ 2312-042-05034239-94), СП-1266С (ТУ 301-10-031-90), «Эповин» (ТУ 2312-006-49988879-99), «Техкор-712» (ТУ 2312-001-42968112-2001) и ХС-500 (ТУ 6-10-2002-85).
Наряду с такими преимуществами эпоксидных покрытий, как высокий уровень защитных свойств, высокая твердость, низкий коэффициент трения, обеспечивающий максимально полное опорожнение транспортного средства при разгрузке сыпучих продуктов, данному виду покрытий и полимерных композиций, на основе которых они получены, присущи и существенные недостатки, а именно:
- двухупаковочность композиций (основа и отвердитель, смешиваемые непосредственно перед началом нанесения), что не всегда приемлемо для потребителя ввиду необходимости точного соблюдения соотношения между компонентами и ограниченной жизнеспособности;
- невысокая устойчивость покрытий к знакопеременным ударным нагрузкам – к прямому и обратному ударам;
- невозможность проведения окрасочных работ при отрицательных температурах и при температуре окружающей среды ниже «точки росы»;
- невозможность нанесения композиций на влажные поверхности.
Указанных выше недостатков, присущих эпоксидным композициям, практически лишены влагоотверждаемые полиуретановые материалы, например химстойкие эмали на основе уретанового лака "Элакор-ПУ" (ТУ 2226-004-18891264-2001) производства ООО "ТэоХим" [5]. Однако они более дороги, менее доступны и сравнительно недавно появились на отечественном рынке химически- и абразивостойких лакокрасочных материалов индустриального назначения.
Для защиты металлоконструкций от коррозионного и эрозионного разрушения более доступны резиноподобные покрытия, получаемые методом "холодного" гуммирования за счет использования жидких резиновых смесей на основе олигомерных каучуков [6,7] или герметизирующих композиций высыхающего типа на основе термоэластопластов [8,9]. Полимерные мастики на основе термоэластопластов более прогрессивны. Они технологичны при изготовлении, хранении и в процессе проведения антикоррозионных работ. Образующиеся при этом защитные покрытия высокоэластичны, устойчивы к абразивному износу, ударным и динамическим нагрузкам, стойки к действию солей, кислых и щелочных сыпучих материалов.
В ОАО "Кронос СПб" разработан ряд рецептур и с 1998 г. осуществляется промышленный выпуск серии полимерных мастик высыхающего типа под зарегистрированной торговой маркой "Гермокрон", предназначенных для получения антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий в различных отраслях промышленности, транспорта и строительства методом "холодного" гуммирования [10-15]. В качестве полимерной основы таких композиций используется наиболее доступный дивинилстирольный термоэластопласт отечественного производства ДСТ-30Р (ТУ 38.40327-90), модифицированный синтетическими смолами различной химической природы.
В 2002 г. по техническому заданию ФГУП "ВНИИЖТ" на основе этого полимера специалистами ОАО "Кронос СПб" разработан и освоен в серийном производстве комплекс антикоррозионных материалов, включающий праймер "Гермокрон" (ТУ 2313-032-20504464-2002) и мастичный состав "Гермокрон-ЖД" (ТУ 2313-045-20504464-2002), предназначенный для защиты внутренней поверхности вагонов-минераловозов от химического и абразивного воздействия при транспортировке сыпучих минеральных и комплексных удобрений [16, 17].
В табл.1 приведены основные физико-химические характеристики исходных материалов разработанного комплекса – праймера и мастики, а в табл.2 представлены показатели физико-механических и физико-химических свойств покрытия "Гермокрон-ЖД", полученного на их основе.

Таблица 1
Основные характеристики дивинилстирольных
праймера "Гермокрон и мастики "Гермокрон-ЖД"

 

Наименование показателя

Норма

"Гермокрон"

"Гермокрон-ЖД"

1

2

3

Внешний вид и цвет

Подвижная прозрачная жидкость светло-желтого цвета без механических включений. Оттенок не нормируется

Однородная вязкая масса зеленого цвета без видимых включений. Оттенок не нормируется

Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее

20,0

50,0

Степень перетира, мкм, не более

-

60

Время высыхания до степени 3 при температуре (20±2)ºС, ч, не более

0,5

1,0

Условная вязкость по вискозиметру типа ВЗ-246 при температуре (20±2)ºС, с, не менее:
при диаметре сопла 4 мм
при диаметре сопла 6 мм


25
-


-
100

Плотность при температуре (20±2)ºС, кг/м3

900-915

1100-1150

Таблица 2

Основные характеристики покрытия "Гермокрон-ЖД"

Наименование показателя

Норма

1

2

Эластичность пленки при изгибе, мм, не более

1

Прочность покрытия при ударе по прибору типа У-1, см, не менее

50

Адгезия покрытия к углеродистой стали:
методом отрыва, МПа, не менее
методом решетчатых надрезов, балл, не более

4,0
1

Прочность свободной пленки при растяжении, МПа, не менее

8,0

Относительное удлинение свободной пленки при растяжении, %, не менее

450

Интервал температур эксплуатации, ºС

минус 60 - +90
(кратковременный нагрев до 200ºС)

Стойкость покрытия к истиранию кварцевым песком, кг/мкм, не менее

10,0

Водопоглощение при (20±2)ºС до равновесного набухания, %, не более

1,2

Твердость покрытия по маятниковому прибору типа 2124ТМЛ (маятник А), усл.ед., не менее

0,15

Электрическая прочность покрытия (сопротивление пробоя), кВ/мм, не менее

5,0

Удельное объемное электросопротивление, Ом–м, не менее

3,7–1013

Удельное поверхностное электросопротивление, Ом, не менее

2,5–1015

Независимые комплексные испытания покрытия "Гермокрон-ЖД" проводились в ряде специализированных организаций и лаборатории: ФГУП "ВНИИЖТ", ЗАО "ЦНИИМФ", ОАО "ЦНИИС", ФГУП "Прометей", ЗАО "Полимертест", ОАО "НИИЛКП" с ОМЗ "Виктория", ЗАО "Испытательный центр "ВНИИГС" и др. Защитные свойства покрытия оценивали по 6-ти бальной системе в соответствии с ГОСТ 9.407-84. Испытания, проведенные в течение 60 суток в гидростате, при погружении в электролиты (3%-ные растворы NaCl и CaCl2) и увлажненные (3-5 %) минеральные удобрения – хлористый калий (KCl), аммиачная селитра (NH4NO3), карбамид ((NH2)2СО), суперфосфат (Са(НРО4)2), показали, что защитные свойства покрытия на основе мастики "Гермокрон-ЖД" полностью сохраняются и оценивались баллом 1 (отсутствие точек коррозии, пузырей, отслаивания).
Ускоренные климатические испытания покрытия "Гермокрон ЖД" проводились в соответствии с ГОСТ 9.401-91 по методу 6 и дополнительному методу 61 с введением в цикл испытаний двухчасовое истирание минеральными удобрениями (КСl) на специальной виброустановке с частотой 50 Гц. Полученные данные приведены в табл.3, а в табл.4 приведены экспериментальные результаты испытаний по устойчивости антикоррозионного покрытия к абразивному износу под действием сыпучих удобрений (КСl; (NH2)2CО). При проведении всех испытаний толщина испытываемого покрытия находилась в интервале 280-310 мкм.

Таблица 3
Результаты ускоренных климатических
испытаний покрытия "Гермокрон-ЖД"
Количество циклов

Состояние покрытия в баллах по ГОСТ 9.407-84

Метод 6

Метод 61 (с истиранием КСl)

10

без изм. АД1; А31

без изм. АД1; А31

20

без изм. АД1; А31

незнач. помат. АД2; А31

30

без изм. АД1; А31

незнач. помат. АД2; А31

40

без изм. АД1; А31

незнач. помат. АД2; А31

60

без изм. АД1; А31

незнач. изм. фактуры АД2; А31


 

Таблица 4
Потеря массы покрытия "Гермокрон ЖД" в
процессе его истирания сыпучими удобрениями
Время испытания, ч

Потеря массы, %

КСl

(NH2)2СО

2

0,02

0,01

6

0,03

0,015

12

0,04

0,02

20

0,05

0,03

32

0,06

0,035

42

0,065

0,04

67

0,07

0,05

84

0,08

0,055

На основании проведенных исследований, прогнозируемый срок службы антикоррозионного покрытия "Гермокрон-ЖД", применительно к условиям эксплуатации вагонов-хопперов, перевозящих минеральные удобрения, составляет не менее 8 лет.
По показателям пожароопасности покрытие "Гермокрон-ЖД" относится к материалам слабогорючим (группа Г1), трудновоспламеняемым (группа В1), не распространяющим пламя (группа РП1), с умеренной дымообразующей способностью в режиме горения [18]. Такие показатели достигнуты за счет использования в составе мастики бинарной смеси неорганических наполнителей, обладающих высоким эндотермическим эффектом процесса термического разложения.
В отличие от гуммировочных покрытий, получаемых на основе жидких олигомерных каучуков, комплекс материалов "Гермокрон-ЖД" на основе дивинилстирольного термоэластопласта позволяет формировать защитные покрытия с оптимальной толщиной 280-320 мкм, достаточной для всех видов перевозимых удобрений (калийных, азотных, фосфорных, комплексных). Причем на боковых поверхностях вагонов, несущих меньшую химическую и абразивную нагрузку, эта величина может быть уменьшена до 200-240 мкм. Оптимальная толщина достигается за счет нанесения 2-3 слоев мастики "Гермокрон-ЖД" и финишного слоя праймера "Гермокрон", необходимого для гарантии 100%-ной сплошности покрытия.
Мастика наносится методом безвоздушного распыления с использованием аппаратов высокого давления. Рекомендуемое для этого оборудование: аппараты американской фирмы "Grako" модель "King" с усилением 68:1 или германской фирмы "WIWA" модель "Магнум" (усиление 53:1, 64:1 или 71:1) или модель "Геркулес" (усиление 57:1, 61:1 или 75:1). При этом желательно использование проточных нагревателей.
Перед нанесением защитных покрытий обрабатываемые внутренние поверхности вагонов-хопперов подвергают абразивно-струйной очистке до степени Sa 2,5 согласно ИСО 8501, используя при этом кварцевый песок, металлическую дробь или купрошлак.
Отличительной особенностью комплекса "Гермокрон-ЖД" является быстрое время высыхания его компонентов, что особенно актуально для ремонтных предприятий, не имеющих специализированных окрасочно-сушильных участков. Покрытие может наноситься при отрицательных температурах (вплоть до минус 20ºС) и температуре ниже "точки росы", что достигается за счет использования в составе мастики "Гермокрон-ЖД" специальной гидрофильной водовытесняющей добавки, взаимодействующей с водой с образованием органорастворимого соединения.
Разработанная система покрытия "Гермокрон-ЖД" включена ФГУП "ВНИИЖТ" в отраслевую нормативно-технологическую документацию [5] для антикоррозионной защиты при изготовлении новых вагонов-минераловозов и ремонте старых. За прошедшие после разработки 5 лет она была успешно использована на вагоностроительных и транспортных предприятиях России, Украины и Беларуси для антикоррозионной и антиэрозионной защиты более 1,5 тыс. вагонов-хопперов и думпкаров, перевозящих минеральные и комплексные удобрения, поваренную соль, соду, поташ, серу, технический углерод: ООО "РВД-Сервис", ОАО"Бассоль", ОАО "Крюковский вагоностроительный завод", ОАО "Стахановский вагоностроительный завод", ОАО "Балаковские минудобрения", ОАО "Новочебоксарскхимпром", ОАО "Трансгарант", ОАО НАК "Азот", ОАО "Днепровагонмаш", ОАО "Акрон", РУП "Белкалий" и др.
На ежегодной Международной выставке "Интерлакокраска" в 2003 г. покрытие "Гермокрон-ЖД" было удостоено золотой медали.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Казарновский С.Н. Лакокрасочные материалы для железнодорожного транспорта. М.: Химия. 1969. 112 с.
  2. Сахарова Л.А. Комплекс материалов для эффективной защиты минераловозов // Приложение к еженедельнику "Снабженец". 2002/2003. с.73-74.
  3. Сахарова Л.А., Индейкин Е.А., Куликова О.А. и др. Влияние подготовки поверхности на защитные свойства эпоксидной системы // Материалы МНТК "Полимерные композиционные материалы и покрытия". Ярославль: 2-5.12.2002. с.123-124.
  4. Инструкция по антикоррозионной защите спецмашин, оборудования и технологических машин эпоксисоставами при эксплуатации в среде минеральных удобрений. М.: ГАСИС.2002.45 с.
  5. Типовой технологический процесс противокоррозионной защиты вагонов-минераловозов. М.: ГУП ВНИИЖТ. 2001. № ТП-ЦВТР-5/29-2001. 109 с.
  6. Подлекарев Н.Н., Цапин М.Ю. Защитная способность гуммированных покрытий в среде минеральных удобрений // Практика противокоррозионной защиты. 2003. № 1 (27). с. 13-15.
  7. Лабутин А.Л. Антикоррозионные и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. Л.: Химия, 1982. 214 с.
  8. Свойства и применение термоэластопластов // Материалы I Всесоюзного совещания в г.Казань 28-30.09.1971. Воронеж: ВГУ, 1975. 205 с.
  9. Термоэластопласты / под ред. В.В.Моисеева. М.: Химия, 1985. 184 с.
  10. Сусоров И.А. Покрытия из герметика завода "Кронос СПб": гидроизоляционный герметик высыхающего типа "Гермокрон" // Строительное обозрение. 2002. № 2(41). с.66.
  11. Сусоров И.А., Мироненко А.Б., Некрылов А.Л. и др. Гидроизоляционные материалы "Гермокрон" и "Гермосил" для покрытий различного назначения // ЛКМ. 2002. № 1. с.10.
  12. Сусоров И.А., Некрылов А.Л., Ефимова Д.Ю. и др. Новый гидроизоляционный материал для транспортных сооружений – мастика "Гермокрон" // Транспортное строительство. 2001. № 9. с. 12-13.
  13. Сусоров И.А., Хаит Е.Л. "Гермокрон" – преимущества неоспоримы // Дизайн и строительство. 2003. № 2 (20). с. 61.
  14. Сусоров И.А., Хаит Е.Л., Ефимова Д.Ю. и др. Новые антикоррозионные покрытия на основе дивинилстирольных термоэластопластов // Материалы МНТК "Полимерные композиционные материалы и покрытия". Ярославль: 2-5. 12. 2002. с. 119-120.
  15. Патент № 2245892 (РФ). МПК7 СО9Д 109/06. Гидроизоляционная композиция / Рояк Г.С., Алексеев Д.С., Сусоров И.А. и др. Заявл. 14.07.2003. Опубл..10.02.2005. Бюл. № 4.
  16. Сусоров И.А., Ефимова Д.Ю., Корешонкова М.О. и др. Устойчивое в среде минерализованных агрессивных сред антикоррозионное полимерное покрытие "Гермокрон-ЖД" // Тезисы докл. 6-ой МНТК "Новые материалы и технологии защиты от коррозии". СПб.: 19-22.03.2003. с.69-70.
  17. Сусоров И.А., Ефимова Д.Ю. Комплекс антикоррозионных полимерных композиций, позволяющий решать широкий спектр задач // Межв. сб. научн. трудов. " Пластмассы со специальными свойствами".СПб.: СПб ГТИ (ТУ). 2006. с.143-146.
  18. Сусоров И.А., Мироненко А.Б., Сиротинкин Н.В. и др. Характеристики пожаробезопасности дивинилстирольного герметика и покрытий на его основе // Жизнь и безопасность.2002. № 3. с.64-66.

 

 

Авторы: ____________________ И.А.Сусоров
___________________ Д.Ю.Ефимова
_______________________  Е.Л.Хаит

 

Выставки

Статьи

Наши
объекты

карта сайта
 

197183, Санкт-Петербург, ул. Полевая Сабировская, 42, тел.: (812) 430-19-00, 430-21-00