Новые решения по противокоррозионным и декоративным покрытиям

-исследовательская фирма

“ПРОТИВОКОР”

454091. Челябинск, Свободы 145/211, Тел - , *****@***ru

«НОВЫЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫМ И ДЕКОРАТИВНЫМ ПОКРЫТИЯМ».

Есть 2 типа противокоррозионных и декоративных покрытий (ПК) стали – изолирующие от среды и протекторные.

В местах разрушения изолирующих покрытий (ИзПК) - на участках «голой» стали и в порах ПК - в жидкостях или плёнках окружающей среды возникают микро - и макро - гальванические элементы «анод – среда - катод» и происходят основные реакции: на анодных участках стали - Fe ® Fe+2 + ne, на катодных участках (стали и ПК - в зависимости от среды) - О2 + 2Н2О + 4е ® 4ОН - в нейтральных и щелочных средах или 2Н+ + 2е ® Н2 в кислых. Выделяющиеся электроны «е» по металлу переходят на катодные участки. Продукты коррозии могут осаждаться на катодных участках (защищая их) или уноситься движущимися средами.

В порах и дефектах (разрушениях) ИзПК происходит локальная коррозия «голой» стали. Если продукты коррозии не обеспечивают защиты, возникает очень опасная точечная и язвенная коррозия - часто с глубокими или со сквозными разрушениями. ИзПК должны быть беспористыми – сплошными толстослойными или многослойными – большой массы и, поэтому дорогими. К ИзПК (барьерным), относятся неметаллические - полимерные, лакокрасочные, песчаные, стеклоэмалевые, гуммированные, разные плёночные, и те металлические, которые в гальванических элементах становятся катодами (медные, никелевые, хромовые и благородными металлами). Термодиффузионные цинковые ПК фактически тоже являются изоляционными, т. к. интерметаллиды (FenZnmAlz) не обладают протекторными свойствами. Лишь небольшое наличие в них металлического цинка может быть протектором – не долго. ИзПК (разрушающиеся со временем и из-за механических повреждений). Для обеспечения более долговечной защиты они часто требуют дорогой дополнительной электрохимической защиты внешними средствами (катодной, протекторной, дренажной).

Поэтому выгодно использовать протекторные ПК (ПрПК), которые и изолируют сталь от среды и обеспечивают злектрохимическую - катодную (протекторную) защиту «голых» участков стали.

ПрПК на границах с «голой» сталью становятся анодами, растворяясь (Zn→ Zn++2e; Al → Al3++3e) и направляя электроны «е» на ставшие катодами участки ПК и стали, где потенциал коррозии сдвигается в отрицательную сторону (поляризация). В большинстве случаев, даже при небольших сдвигах потенциала стали в отрицательную сторону существенно (на порядок и более) снижается скорость коррозии.

Несмотря на разные условия среды (содержания кислорода, рН, электропроводности и скорости перемещения среды, механических напряжений стали и т. д.) на “голой” углеродистой и низколегированной стали устанавливаются электродные потенциалы в узкой области (создаются благоприятные условия для протекторов). Потенциал коррозии стали в природных средах устанавливается в области от - 0,3 до - 0,7 В (н. в.э.) и на защищаемых протекторами участках сдвигается в отрицательную сторону, обеспечивая протекторную защиту [ 1 ].

Эффективность ПрПК (скорость растворения и длительность защиты «жертвенными» анодами) зависит от токоотдачи, характеризуемой электрохимическим эквивалентом (в а-ч/кг). В сплавах Zn с Al она растёт по мере увеличения в них содержания Al. Электрохимический эквивалент ZnПК и ZnAlПК (с Al до 15%) ~ 700 – 850 а-ч/кг, для AlZnПК «гальвалюм» (с 55% Al) ~ 1400 – 1800 а-ч/кг, для ПАСЛ-1 (с 77% Al) ~ 2100 – 2200 а-ч/кг, для сплавов с 96 – 98% Al ~ 2900 а-ч/кг.

Применяются 2 группы ПрПК: (1) металлические жидкофазные («горячие» - на основе сплавов Zn или Zn + Al) и (2) на основе сред (полимеров), плотно заполненных частицами сплавов Zn или ZnAl - для электрических контактов между ними.

В ПрПК на полимерной основе должно быть 85-92% по массе частиц протектора (сплавов Zn или AlZn) размером от 2 до 15мкм. Иначе не обеспечиваются контакты протекторов – анодов со сталью и переход электронов на катодные участки стали. А такой переход является обязательным условием защиты в средах. Такие ПрПК дороги и не всегда эффективны как протекторы. Но их во многих случаях можно и выгодно применять.

Дороги применяемые для местной протекторной защиты конструкций протекторные накладки или покрытия большой массы протекторного сплава, наносимые газопламенными, электродуговыми и плазменными способами.

Благодаря применению протекторных ПК в ряде случаев можно упростить или исключить электрохимическую защиту внешними устройствами с источниками тока. Важно и то, что на участках с ПрПК и на «голых» участках стали в контакте с эффективным ПрПК будут поддерживаться защитные потенциалы, затрудняющие прохождение блуждающих токов через сталь. Т. е. применение ПрПК упростят (и удешевят) защиту от блуждающих токов.

Если исходить из здравого смысла, то на выбор ПК в разных условиях (и комбинированных многослойных ПК) основное влияние должны оказывать долговечность защиты, себестоимость ПК и удовлетворение разных дополнительных требований (связанных с условиями эксплуатации, доступности и проведения ремонтов, конструктивными особенностями и особенностями экологии). Хотя в практике на выбор ПК влияют многие и иные факторы, целесообразно учитывать и использовать самые разные возможности применения ПК. С этой точки зрения, выгодно ориентироваться на жидкофазные металлические ПрПК изделий и заготовок, наносимых в заводских условиях, когда достигается не только лучшее качество ПК, но и существенно меньшая себестоимость.

Жидкофазные ПрПК (с хорошей адгезией) при дополнительном покрытии неметаллическими ПК сочетают длительную изоляцию от среды и протекторную защиту по мере разрушений ПК. Комбинированные ПК «протекторный подслой + лакокрасочное (ЛКП) или полимерное ПК» требуют значительно меньших затрат (в 1,5 – 2,5 раза), чем одно неметаллическое ПК - из-за значительно меньшего расхода материалов. Ведь без протекторного подслоя необходимы большие массы ПК для беспористости и сплошности. И ПрПК можно применять не только для защиты от коррозии и блуждающих токов, но и в качестве долговечных декоративных ПК самой разной продукции и без неметаллических ПК.

Появился комплекс новых технических решений на основе жидкофазных металлических ПрПК, который пока не имеет близких аналогов в мировой практике [ 2, 3 ]. Главные новые решения:

!. «Новый мокрый» способ нанесения ПК [ 4,5 ] заключается в том, что после подготовки поверхности изделие нагревают во флюсе – расплаве щелочей перед контактом с жидким сплавом ПК в отличие от традиционного «сухого» способа, когда изделие нагревают непосредственно в жидком расплаве ПК.

Это позволило снизить массу неизбежно образуемых при контакте стали с агрессивным жидким расплавом металла ПК интерметаллидов – соединений железа с цинком и алюминием (ведь время контакта уже нагретой стали с расплавом стало минимальным). И добавлено скоростное охлаждение ПК при выходе из расплава (для лучшей структуры ПК).

Стало возможным: (1) лучшее качество ПК из-за снижения в них массы хрупких интерметаллидов, (2) снижение отходов цветных металлов в осадок (дросс, гартцинк), (3) нанесение без защитных атмосфер ПК более высокотемпературными сплавами (при более 5000С) – в т. ч. с высоким содержанием алюминия, (4) проведение в ряде случаев термической обработки изделий в процессе нанесения ПК – при нагреве во флюсе - расплаве.

- 2.

При погружении во флюс - расплав холодного изделия на поверхности стали образуется временная корка (пока не расплавится), под которой могут появляться окисленные участки поверхности стали. Удалось избежать этого при снижении температуры плавления флюса – расплава и подобрать составы с хлоридом лития.

Важно, что в линиях нанесения ПК «новым мокрым» способом можно при одном флюсе – расплаве наносить ПК разными сплавами либо периодически меняя (сдвигая) печи – ванны с расплавом металла ПК (малых габаритов) либо с постоянным нанесением, имея сразу 2 – 3 печи – ванны с разными расплавами металла ПК. Появилась возможность применять металлические ПК сплавами выбранного оптимального состава для каждой конкретной коррозионной ситуации.

2. Новые составы протекторного AlZnПК с 77 – 80% Al и с микродобавками олова < 0,05% - ПАСЛ-1 [ 6 ] и протекторного сплава для накладок - ПАСЛ – 2 [ 7 ].

Впервые протекторные свойства AlZnПК и AlПК стал изучать в Московском Государственном Институте сталей и сплавов (МИСИС) профессор с учениками. В результате многолетних работ [ 8 – 10 и др. ] многое стало понятным.

В 2001 г. получил Диплом № 000 на открытие Международной ассоциации авторов научных открытий и Российской академии естественных наук по тематике, связанной с влиянием микродобавок на свойства поверхности металлов. В 2005 г. окончательно доказано, что олово в AlZnПК и в AlПК накапливается почти полностью в поверхностных слоях расплавов и ПК и входит в состав плёнки Al2O3 на ПК, что делает её электропроводной и обеспечивает протекторные свойства ПК.

Применение AlПК очень заманчиво из-за бóльшей стойкости (как изолирующего) во многих средах, стойкости от эрозии, более низкой себестоимости. Но…AlПК существует двух типов. По первому типу (ИзПК – барьерное), который широко используется - оно не обладают протекторными свойствами, т. к. неэлектропроводная плёнка Al2O3 мешает перетоку электронов. По второму (новому предлагаемому) типу (с микродобавками олова, делающими плёнку Al2O3 проводящей) ПК - протекторное. И выгодное – с высокой токоотдачей.

AlПК без протекторных свойств можно применять только в условиях, где исключены местные дефекты и разрушения, приводящие к опасной точечной и язвенной коррозии. В ряде случаев изолирующее AlПК (например, для защиты в морской воде) широко применяют. Но в большинстве ситуаций продукция с этим ПК имеет ограниченное применение.

Увеличение содержания Al в ПК сплавами Zn с Al существенно снижает расход цветных металлов и, соответственно, себестоимость ПК. Плотность при 200С: AlПК=2,7 г/см3, ZnПК = 7,13 г/см3, ZAlПК= 6 - 7 г/см3 (при Al < 15%), AlZnПК (при Al > 55%)=3-3,75 г/см3. В большинстве случаев стало экономически выгодным применять AlZnПК - имеющие лучшие потребительские качества и наносимые с малой себестоимостью. Сейчас при нанесении протекторных AlZnПК, в зависимости от металлоёмкости покрываемых изделий (толщины стенки), можно ориентироваться на структуру затрат (от себестоимости нанесения ПК) – по энергоносителям %, по цветным металлам + химикатам на 56 – 75%.

Нанесение AlZnПК для противокоррозионной защиты обходится значительно дешевле, чем цинковых и, тем более, других. Удельная себестоимость нанесения AlZnПК (в линии даже небольшой производительности) ориентировочно составит для изделий с толщиной стенок 1 – 3мм. – от 30 до 50 руб/м2 и для изделий с толщиной стенки свыше 4 – 5мм – от 33 до 60 руб/м2. При этом удельный расход цветных металлов для AlZnПК – г/м2 при толщине ПК 20 – 32 мкм., для ZnПК – 430 – 600 г/м2 при толщине 50 – 80мкм. Здесь и далее – приводятся цены июля 2008 года в РФ.

Целесообразно применение протекторных жидкофазных AlZnПК сплавами с% Al и сплавами на основе алюминия. Следует учесть, что ПК «гальвалюм» (55% Al) обеспечивает значительно большую, чем ZnПК, стойкость: в горячей воде – в 8 – 10 раз, в холодной воде – в 1,5 – 3,5 раза, в разных условиях атмосферной коррозии – в 1,5 – 4,5 раза. При ПК с более высоким содержанием алюминия ожидается ещё большая стойкость [ 1 ].

Предлагаемое новое AlZnПК ПАСЛ-1 обеспечивают защиту при высоких температурах в водных средах (до 950С и выше) и в газовых средах до 5500С и выше. Это расширяет ассортимент конструкций и изделий, где выгодно применять сталь с металлическими ПК взамен цветных металлов, высоколегированных сталей, сплавов и полимеров. Появляется целесообразность применения стали с AlZnПК и с AlПК в отоплении и при теплообмене, в системах сброса и обезвреживания продуктов сгорания, при периодическом смачивании водными средами.

По научно обоснованным прогнозам МИСИС при толщине слоя “гальвалюм” (55% Al) =мкм. в системах горячего водоснабжения и отопления длительность эксплуатации труб должна быть болеелет, а при толщинемкм. - способность защищать расположенную рядом зону стали без ПК шириной до 10 мм в проточной воде при 85 0С - в течение не менее 20 лет. При этом продукты медленного растворения ПК (как протектора) - гидратированные окислы цинка и алюминия - в проточной воде уносятся и сталь ими не обрастает. ПК “ПАСЛ - 1” (77% Al) обеспечивает защиту и долговечность в жёсткой коррозионно-активной воде при 95 0С в течениелет и более [ 1 ].

В гражданском строительстве и ЖКХ давно следует уходить от применения ZnПК при питьевом водоснабжении (как во всём цивилизованном мире). У ZnПК есть два больших недостатка: (1) при температуре более 600С в воде и водных средах опасна переполюсовка (Zn становится катодом, а сталь – анодом) и происходит точечная и язвенная коррозия, (2) в застойные периоды вода может загрязняться свинцом и становиться опасной при невозможности контроля её питьевых качеств.

Давно целесообразно заменить применяемые для внутриквартирных разводок воды оцинкованные трубы Ø21,3х2,5мм (61,4 р/пог. м ), Ø26,8х2,8мм (87,9 р/пог. м.) и Ø33,5х3,2мм (106 р/пог. м) альтернативными мало металлоёмкими с предлагаемыми ПрПК – Ø10х1мм ( 23 р/пог. м) и Ø16х1мм (30 р/пог. м) с коллекторами Ø22х2мм (46 р/пог. м) и Ø28х2 (60 р/пог. м). Здесь приведены цены 2008 года на оцинкованные трубы и планируемые отпускные цены на трубы с AlZnПК. К тому же, такая замена позволит не только внедрить «европейские планировки» с размещением труб в полах и в стенах с закрытыми проводками, но и применить предлагаемые трубы для водонагрева и отопления (в т. ч. в подоконниках и в полах).

В большинстве случаев стальная полоса (лента) выпускается с ZnПК толщиной порядка 25 – 30 мкм. Но её используют в сочетании с лакокрасочными или другими ПК. Удельная цена такой полосы немного ниже, чем ожидаемая для полосы с AlZnПК, имеющей значительно более высокие потребительские качества во многих условиях и без дополгительных ПК. В случае применения стали с ZnПК толщиной порядка 80 мкм для защиты без дополнительных ПК, их удельная себестоимость в 1,5 - 2 раза выше удельной себестоимости AlZnПК (адекватным по стойкости).

3. Новые подходы по нанесению и использованию регулируемых локальных утолщений ПрПК.

Благодаря способности ПрПК катодно защищать во многих средах расположенную рядом зону «голой» стали и участки ПК с дефектами появилась целесообразность нанесения локальных утолщений для увеличения массы протектора («жертвенных анодов») с целью более долговременной защиты. Удалось найти технические решения по нанесению локальных утолщений этого же ПрПК и регулированию массы, формы и взаимного расположения таких утолщений для решения конкретных задач. Поясним выгоду такого подхода на примере. На схеме ниже показана труба 1 после сварки из ленты 2 с ПрПК 3.

- 3.

Здесь нанесены два типа утолщений ПрПК – 4 и 5. Утолщение 4 (бóльших габаритов и массы) рядом с зоной сварного шва 6 предназначено для длительной защиты зоны термического воздействия L в агрессивных жидких средах. А утолщение 5 (небольших габаритов и массы) предназначены для более длительной защиты всей внутренней поверхности трубы. Утолщения 5 позволяют при незначительных затратах цветных металлов (недорого) существенно повысить долговечность труб. Такого подхода ещё не было в мировой практике производства труб.

Следует учитывать, что ZnПК и ZnAlПК могут защищать сталь в средах как протекторы на бóльшие расстояния от границы ПК (до 50 – 100 мм.), но очень короткое время (т. к. у них малая токоотдача и они быстро растворяются как аноды). AlZnПК и AlПК с микродобавками олова защищают сталь в средах на расстоянии 10 – 15 мм. от границы ПК, но длительное время.

И, в зависимости от задач, можно наносить локальные утолщения разной формы – продольные, поперечные, точечные, фигурные.

ОЧЕНЬ ВАЖНО - у AlZnПК и AlПК с микродобавками олова преимущества – им не страшны пористость, местные разрушения ПК, разнотолщинность и неравномерность ПК – особенно при нанесении локальных утолщений ПК.

Есть возможность повысить потребительские качества и удешевить применение протекторных AlZnПК и AlПК на самые разные конструкции, оборудование и изделия по форме и габаритам (на ленту, проволоку, тросы, сетки, изделия сложной формы, разные заготовки и товары массового спроса, строительные материалы). И есть возможности усовершенствования конструкций и расширения ассортимента изделий и продукции.

4. На базе изложенных выше новых решений появился и ряд новых практических предложений, внедрение которых принесёт большую пользу технике, экологии и даст возможность повысить уровень жизни людей (в т. ч. с доступным комфортным жильём и возможностью снижения цен на многие изделия и товары):

- 4.1. Применение протекторных (изолирующих) накладок из тонкой стальной ленты с двухсторонним ПрПК – лучше AlZnПК

[ 10 ] таким образом, что лента с жидко – фазным протекторным ПК прижимается, приваривается или приклеивается к защищаемым участкам конструкции для обеспечения контакта для перетока электронов. Так выгодно защищать не только малые участки поверхности «заплатами», но и большие поверхности.

В любом случае подобные накладки изолируют и долго защищают участки стали от поступления из окружающей среды воды, кислорода, бактерий, разных активных веществ и ионов, а также обеспечивают местную протекторную защиту в наиболее агрессивных условиях. Такими ленточными накладками (особенно в сочетании с дополнительными неметаллическими ПК) можно обеспечить длительную и очень надёжную защиту участков трубопроводов (в т. ч. зон сварных швов) в почвах (бандажированием), участков ёмкостей, аппаратов и конструкций в разных средах и условиях. Можно упростить ремонты и существенно удешевить долговременную защиту.

Возможен значительный вклад в технику защиты и изоляции наружной поверхности трубопроводов разного сортамента. В том числе, труб большого диаметра по схеме: «сварка труб + бандажирование наружной поверхности протекторной изолирующей накладкой лентой (в том числе, профилированной) сразу после сварки труб с незначительной подготовкой поверхности + изоляция полимерными материалами по применяемым технологиям (но с существенно меньшим расходом дорогих материалов)». Выгодно защищать такими накладками и в трассовых условиях зоны сварки труб (возможно, в сочетании с термоусаживающимися манжетами) и труднодоступные и ответственные участки трубопроводов.

Возможны быстрые и временные ремонты на трассе путём нанесения на участки труб бандажированием ленточной протекторной накладки в сочетании с клеющими электропроводными полимерами (в том числе, в несколько слоёв).

Важно, что применение предлагаемых накладок обойдётся не дорого. Отпускную цену ленты (и ленточного профиля) задаваемой ширины в бунтах толщиной 0,5 мм можно планировать в пределах  220 – 260 р/м2 (58 – 65 тыс. р./ тонна).

- 4.2. Целесообразен выпуск бунтов стальной ленты толщиной 0,4 - 0,5мм. для протекторных накладок и бóльшей толщины для производства труб с ПрПК путём сварки из ленты с ПК (когда в транспортируемых средах обеспечивается протекторная защита зоны термического воздействия сварного шва), а также дополнительная возможность увеличения долговечности защиты путём нанесения на ПК локальных утолщений ПрПК. Локальные утолщения (защищая на небольших расстояниях) позволяют применять тонкие ПК с меньшим расходом цветных металлов [ 2,3 ].

Выгодно применять накладки из рулонов ленты с протекторным AlZnПК толщиной 20–32 мкм с отдельными местными утолщениями до 50 – 60 мкм. для повышения массы протектора. Такие утолщения наносятся и регулируются (по расположению, форме и толщине) при нанесении ПК на ленту. При незначительном повышении (на 5 – 15%) из-за локальных утолщений общий расход цветных металлов (с потерями) составит 220 – 280 г/м2. Возможно нанесение утолщений разной формы (продольных, поперечных, точечных и др.) и на разные изделия.

- 4.3. Целесообразен выпуск рулонов ленточного профнастила по чертежам Заказчика с только AlZnПК и с разными комбинированными ПК на базе протекторного подслоя AlZnПК (при профилировании и термообработке ленты в процессе нанесения ПК). Не сложно организовать нанесение высокотемпературных AlZnПК и AlПК с ценной возможностью термической обработки ленты в процессе нагрева во флюсе – расплаве. Это позволяет деформировать ленту – профилировать её в роликовых станах с последующей термической обработкой. Такой ленточный профнастил с задаваемой шириной ленты выгодней и удобнее применять во многих случаях - и с малыми отходами, и с низкой себестоимостью.

- 4.4. Большие перспективы применения труб и бунтов труб с двухсторонним протекторным AlZnПК.

Можно наносить ПрПК на исходные трубы – бесшовные и уже сваренные – разного сортамента путём их погружения во флюс – расплав для нагрева и, затем, кратковременного в расплав металла ПК. Для этого можно применять разные конструкции Линий ПК – с продольной механизированной (и автоматизированной) проводкой труб или с перемещением труб (или, даже, пакетов труб) грузоподъёмными устройствами и погружением их в горизонтальные или вертикальные печи – ванны. Нанесение ПрПК таким путём целесообразно на трубы малых диаметров (8 – 30мм) длиной 6 – 10м. и самых разных диаметров и форм небольшой длины, изогнутых труб и трубных изделий.

Но выгоднее (себестоимость ниже на 20–30% и меньшие первоначальные затраты на 30– 40%) производить трубы с ПК по схеме «нанесение специального ПК (с продольным утолщением вдоль кромок) на ленту + сварка из неё труб на действующих трубоэлектросварочных (радиочастотных) станах» - ТЭСС. Уже сейчас можно внедрять производство труб с разными ПрПК по такой технологии [ 12 ] с зачисткой кромок ленты после нанесения ПК (в линии нанесения ПК). А для нанесения AlZnПК и AlПК, по – видимому, можно проводить сварку и без зачистки кромок ленты от ПК.

Применение электросварных труб с ПК для воды, обводнённых и жидких сред возможно только при защите зоны термического воздействия сварного шва внутри трубы [ 1 ]. Поэтому пока практически не применяют трубы с ПрПК, сваренные из ленты или полосы с ПК.

- 4.

Из ленты со специальным ПрПК (с продольным утолщением 4 вдоль кромки и с утолщениями 5 – по приведенной выше схеме) целесообразно сваривать трубы разного сортамента. Для труб Ø20 – 60мм утолщения 5 не нужны. Но утолщения 5 выгодны для труб бóльших размеров. Ширина зоны L зависит от толщины стенки трубы. Для труб со стенками 3 – 4мм ширина зоны L – не более 6 – 8 мм, для стенок 8 – 10мм ширина зоны L не превысит 12 мм. А за счёт утолщений 4 можно обеспечить длительную протекторную защиту зоны L до 20 – 22мм.

Возможен выпуск прямошовных труб Ø20 – 600мм и спиральношовных Øмм. Можно делать утолщения 4 бóльшей толщины и массы и размазывать их (в процессе сварки труб, но с меньшей скоростью), перекрывая зону L.

Трубы с AlZnПК в основном могут применяться без дополнительных ПК внутренней поверхности и с полимерными или лакокрасочными ПК наружной поверхности. Для них вряд ли нужны гладкостные эпоксидные ПК внутренней поверхности.

Важно, что трубы с ПК при сварке из ленты со специальным ПК можно выпускать в бунтах - трубы Ø20 – 114мм при длине бунта 300 – 600 м. и более, трубы Ø 300 – 600мм - при малой длине бунтов. У бунтов труб с AlZnПК и AlПК большие перспективы, т. к. они могут использоваться с периодическим свёртыванием и развёртыванием (и неоднократно) – ведь им не страшны отдельные небольшие разрушения ПК. Они пригодны для кратковременных и долговременных трубопроводов разного назначения..

По прогнозам МИСИС можно рассчитывать на длительность службы труб с протекторным AlZnПК, изготовленных по такой схеме, в течение 25 – 30 лет и более в агрессивной жёсткой воде и в других водных и обводнённых средах.

Благодаря стойкости к эрозии AlZnПК и AlПК, заманчиво применение бунтов труб для продуктопроводов (зерна, пшеницы, глины, разных порошков и твёрдо – жидких смесей) и быстрого транспорта земли при рытье траншей и котлованов.

Возможен выпуск и труб малых диаметров 8 – 16мм с двухсторонним ПрПК в бунтах.

В лабораторных условиях мы покрыли сплавом «гальвалюм» (с 55% Al) более 30000 пог. м. электросварных труб Ø10х1мм и 16х1мм длиной по 4,2м. и получили хорошее качество (с полным перекрытием грата). Эти трубы – с внутренним гратом – очень трудный объект для нанесения ПК. Поэтому, мы считаем доказанным, что ПК самой разной продукции можно уже внедрять в промышленном масштабе.

Прямые электросварные трубы Ø10х1мм и 16х1мм длиной 4,2м. после химической подготовки пропускали с помощью роликовых изгибающих проводок через полукруглую печь – ванну с расплавом металла ПК. Потом эти трубы выпрямляли. Трубы Ø16х1мм волочили до Ø14х1мм и Ø12х1мм. Проведены исследования для получения гигиенического сертификата на применение AlZnПК с водой питьевого качества (в т. ч. горячей) и много разных исследований для поддержки Академии коммунального хозяйства и Минстроя России. Теперь нет сомнений в том, что по технике нанесения AlZnПК на самые разные изделия нет технического риска.

- 4.5. Для создания трубопроводов выгодно использовать муфтовые соединения, которые позволяют соединять трубы разных размеров (и тонкостенные трубы, трубы с ПК и с разной толщиной стенок) без резьбы, сварки и фланцев [ 13 ].

Для соединений труб Ø40 – 300мм и более и бунтов труб предложено устройство, работающее по принципу уплотнения с раздавливанием кольцевых прокладок [ 13 ]. В нём трубчатый корпус 1 со стяжными элементами 2 с резьбой, ограничительное кольцо 3, предохранительные шайбы 4 и кольцевые прокладки 5 соединяют трубы 6.

В процессе наворачивания стяжных элементов передвигаются кольцевые уплотнительные прокладки (из пластмассы или других материалов) до сжатия и раздавливания. Благодаря предохранительным шайбам уплотнительные прокладки равномерно перемещаются до упора и раздавливаются с надёжным уплотнением. Обеспечивается работа трубопровода при рабочих давлениях транспортируемой среды до 4 МПа (40 ати) и более. Уплотняющие прокладки для агрессивных сред лучше делать из фторопласта. Такие соединения пригодны и для более высоких рабочих давлений, т. к. при гидравлических испытаниях трубы выходили из соединений при давлении >12 МПа. Элементы муфт такой конструкции легко изготавливать из стандартных труб. Есть большие резервы повышения прочности соединений – путём установки с каждой стороны по две группы «ограничительное кольцо + кольцевая уплотнительная прокладка». Есть возможность использования трубопроводов и колонн труб с ПК большой длины, собранных из бунтов труб длиной м.

Трубы малых размеров можно соединять муфтами с применением гаечных ключей [ 14 ]. Это делает возможным применять скрытые «европейские» планировки разволок водо - и теплоснабжения (в полах, в стенах и в подоконниках), облегчить лёгкие ремонты и уйти от сварки труб с ПК и в жилых помещениях.

Внедрение новых решений важно для комфортного и доступного жилья с использованием воды питьевого качества даже после водонагревателей и систем отопления. На это имеется Гигиенический сертификат при использовании AlZnПК.

- 4.6. Целесообразно создание универсальных Участков ПК ленты в бунтах [ 2, 3 ] по новым решениям [ 15 ] с выпуском продукции:

- Тонкостенной (0,4 – 0,5 мм.) шириной от 20 до 400 мм с двухсторонним AlZnПК, поставляемой в бунтах длиной м. для использования в качестве протекторных бронирующих накладок. .

- Толщиной 2 – 3,5 мм и более шириной 60 – 360 мм с двухсторонним специальным AlZnПК и/или AlПК для изготовления электросварных труб Ø 20 – 114 мм (в т. ч.,в бунтах 250 – 300 м.). Сварка труб и бунтов труб из этой ленты возможна на действующих трубоэлектросварочных станах. Такие ТЭЭС не сложно установить и на Участке ПК.

- Толщиной 0,5 -1 мм шириной мм с двухсторонним AlZnПК или AlПК и с дополнительно нанесенным с одной из сторон (или с 2-х сторон) лакокрасочным или полимерным ПК в бунтах.

- Толщиной 0,5–1,5 мм шириной 100 – 360 мм профилированных с двухсторонним ПК в бунтах при возможности поставок только с металлическим или с металлическим + лакокрасочным ПК.

Проработки показывают, что можно быстро и без проведения НИР создать такие производственные универсальные Участки ПК бунтов ленты на площадях м2 даже с большой производительностью, зависящей от мощности энергоносителей, при применении принципиально новых технических решений. Можно создавать производства с малыми затратами (доступными для «среднего» бизнеса).

Наличие Участков ПК ленты будет способствовать и производству труб с изоляцией наружной поверхности в заводских условиях и проведению быстрых ремонтов трубопроводов на трассе путём бандажирования с повышением прочности защищаемого участка, а также защите отдельных участков конструкций разного назначения, ёмкостей, элементов машин и сооружений.

При создании такого Участка ПК можно и выгодно организовать производство труб и бунтов труб не только в условиях трубных заводов, но и на других предприятиях. Это вполне приемлемо. ТЭСС 10-30 и 20-114 работают не только на трубных заводах.

- 4,7. Для покрытий внутренней поверхности труб, заготовок ёмкостей и аппаратуры в большинстве случаев выгоднее применять ПрПК, которое само обеспечит длительную защиту (и при повышенных температурах). При этом, для перекрытий зон сварки нужно применять протекторные накладки – лучше из бунтов ленты с двухсторонним AlZnПК.

- 5.

Целесообразно применение ёмкостей разных габаритов и назначений (в т. ч. крупногабаритных для воды и нефтепродуктов), изготовленных из стальных заготовок с ПрПК, нанесенным в заводских условиях [ 16 ]. Крупные ёмкости целесообразно сваривать по месту монтажа из поступающих с завода сформованных и термообработанных заготовок с двухсторонним ПрПК с подготовленными для сварки кромками. Участки зон сварных швов и ответственные участки (днища и др.) дополнительно перекрываются протекторными изолирующими накладками из ленты с ПрПК по внутренней и наружной поверхностям. Наружная поверхность ёмкостей дополнительно окрашивается (тонкослойным ЛКП). Снаружи поверхность частично перекрывается накладками из ленты с ПрПК для защиты от блуждающих токов (вместо более дорогой электрохимической защиты от внешних источников). Такие ёмкости выгодны (большая длительность защиты при значительно меньшей себестоимости, меньше ремонтов и они проще, возможность применения для горячих сред – в т. ч. с их подогревом непосредственно в ёмкости).

Целесообразна защита ёмкостей из железобетона от блуждающих токов и защищаемых участков лентой с ПрПК.

Целесообразно изготовление разных конструкций и сооружений по месту монтажа из заготовок с ПрПК, подготовленных в заводских условиях, с перекрытием участков (сварки и др.) протекторными ленточными накладками и нанесении ЛКП. .

- 4,8. Появилась новые возможности локальной защиты отдельных участков конструкций и изделий при монтаже и при ремонтах путём нанесения жидкофазных ПрПК переносными устройствами с малым расходом цветных металлов. Это может быть выгодным (в ряде случаев) для защиты и применения вместо металлоёмких протекторных накладок и вместо нанесения протекторов большой массы газопламенным напылением и другими способами.

ГДЕ УЖЕ МОЖНО И ЦЕЛЕСООБРАЗНО ВНЕДРЯТЬ ЖИДКОФАЗНЫЕ ПрПК.

В строительстве, ЖКХ и для обустройства: - мало металлоёмких труб Ø10-30мм. (с соединительными и переходными муфтами) для внутриквартирных разводок воды, водонагревателей и систем отопления (со скрытой проводкой по «европейским» планировкам); трубных изделий (заготовок, полотенцесушителей, бойлеров, коллекторов, фитингов) для уменьшения и облегчения монтажа и ремонтов с исключением сварки; водонагревателей и теплообменников с пластинами из углеродистой стали; тонколистовых стальных изделий, ленты, ленточного профиля в бунтах, изделий для строительно–декоративных работ (плинтусов, планок, кожухов, стояков, накладок, профиля, черепицы и т. д. (в т. ч. с лакокрасочными ПК по протекторному подслою); стальных ёмкостей и конструкций из заготовок с протекторными покрытиями и с протекторными ленточными накладками; конструкций, арматуры, трубопроводов и ёмкостей из железобетонов (с накладками).

В трубопроводном транспорте, для разводок и при добыче и переработке нефти: - ленты (в т. ч. профилированной), заготовок и элементов со специальным покрытием и протекторных накладок для защиты наружной поверхности труб и конструкций, мостов и сооружений, облегчения ремонтов в труднодоступных местах и в условиях повышенной агрессивности среды (на горячих участках, при блуждающих токах, при периодическом смачивании, в подземных галереях и шахтах); труб систем закачки сточных вод, выкидных линий и нефтесборных коллекторов (с муфтовыми соединениями), штанг (в т. ч. в бунтах); насосно – компрессорных труб как стандартных, так и в бунтах и со стенками разной толщины с муфтами (с раздавливаемыми прокладками) и с приварными муфтами с покрытиями, аппаратов и элементов обустройства;

- труб и трубчатых конструкций, конденсаторов, холодильников и реакторов для разводок (газа и рззных продуктов), при переработке нефтепродуктов, трубчатых змеевиков печей; труб для временных (и долговременных) трубопроводов, собираемых из бунтов длиной до 300 – 600м. и более с помощью периодически разбираемых муфт с уплотняющими прокладками (без резьбы на трубах) или с приварными утолщёнными муфтами (высокой прочности) с покрытиями; - кратковременных и долговременных трубопроводов и продуктопроводов из бунтов электросварных труб с покрытиями для транспорта разных твёрдых, жидких и смешанных продуктов, отвода грунтов при рытье котлованов и т. д.

В энергетике: - труб и оборудования теплотрасс, котельных и опреснительных установок, горячего водоснабжения; оборудования и труб газоочистки, при контактах с паро–воздушными смесями и газами, конденсатом, участков нагрева и отопительных систем.

В авто-тракторостроении, судостроении, в сельхозмашиностроении: - при производстве металлоконструкций, автодорожных ограждений; деталей, заготовок, элементов, изделий и сборных конструкций (и длинномерных) разного оборудования, систем сброса продуктов сгорания, осветительных и внутригородских колонн, элементов и арматуры электропередач, разных ограждений; радиаторов, нагревателей, змеевиков и разъёмных бачков, протекторных накладок; проволоки, канатов и тросов.

В сельском хозяйстве, животноводстве и звероводстве: - длинномерных труб и бунтов труб для змеевиков теплиц и систем орошения, продуктопроводов; конструкций животноводческих помещений, элементов и заготовок теплиц (и мини-теплиц), клеток, сеток, моек, сушилок, оборудования птицефабрик, звероводства;

В других отраслях: - изделий приборостроения, бытовой техники и для ремонтов (в большом ассортименте); товаров народного потребления и массового спроса (заготовок прямоугольных труб, окон и дверей, разных изделий для благоустройства, мини - теплиц, мебели, окон, балконов, заготовок для домашних самоделок, - клеток и заготовок для клеток, сеток, проволоки, тросов. - апаратуры, работающей в агрессивных условиях и при высоких температурах, в т. ч. для новых технологий (и нанотехнологий).

НУЖНО УЧИТЫВАТЬ СЛЕДУЮЩЕЕ.

1. Специалисты понимают (хотя не всегда им выгодно это высказывать), что технические вопросы нанесения горячих металлических жидкофазных ПК можно надёжно прогнозировать на основе результатов лабораторных исследований. Высокотемпературные процессы надёжны и надёжны научно – обоснованные прогнозы по ним. Такие прогнозы есть.

Этого вполне достаточно для внедрения разработанных технологий. Особенно, когда уже выпускали опытные партии электросварных труб с ПК трудного для нанесения ПК сортамента – с внутренним гратом. Не нужны затраты средств и потери времени на создание крупных опытно – промышленных Участков ПК. Да и в чём сомневаться? В том, что с увеличением содержания Al в AlZnПК увеличивается стойкость, снижается расход цветных металлов (и меньшая себестоимость)? Или в том, что в ПК меньше интерметаллидов (и лучше качество при меньших отходах)?

2. К сожалению, сейчас предпринимателям экономически выгоднее выпускать толстостенную и дорогую продукцию. Уже уходят от выпуска стальных труб малых диаметров, что приведёт к повышению цен на мало металлоёмкие трубы.

3. Возможно быстрое внедрение Участков ПК без проведения НИР и, практически, без риска Инвесторов по технике нанесения ПК и работоспособности оборудования. Риск по сбыту продукции минимален, т. к. будут создаваться первые в РФ такие участки при заинтересованности в новой продукции многих отраслей и Регионов, а так же вполне вероятен экспорт новой продукции.

4. Проработки ряда вариантов создания производственных Участков ПК разной продукции показали, что это может стать экономически выгодным в условиях среднего Бизнеса – даже при создании таких Участков «на ровном месте». Конечно, в условиях Предприятий (где уже есть помещения, производственные структуры, снабжение и сбыт, охрана и часть оборудования) создание производственных Участков ПК будет намного выгоднее и с меньшими затратами.

Сейчас ясно, что в очень многих случаях применения неметаллические покрытия обходятся слишком дорого [ 17 ]. Применяя комбинированные покрытия «подслой ПрПК + неметаллическое», наносимое в заводских условиях с химической подготовкой поверхности на изделия, заготовки, ленточные устройства для протекторной защиты можно существенно повысить долговечность, уменьшить и облегчить ремонты при значительно меньших затратах. К сожалению, по вопросам нанесения и применения ПрПК в России после 1996 г. очень мало специалистов. Их нужно быстрее готовить – особенно учитывая специфику новых технических решений.

- 6.

Ниже приведены экономически выгодные и полезные для России варианты производственных Участков.

О затратах по вариантам (в млн. руб.)	производство продукции в 4–5 годах после старта, тонн/год	Прибыль млн. р./год
Вариант №1 – «Организация производства труб Ø10-80мм и изделий ПК» Затраты : 360. В т. ч. в 1 г – 110, в 2 г. – 200, в 3 г. – 50. Окупаемость – 30 – 36 месяцев.	22000. В т. ч.: труб Ø10-, Ø20-80 – 7200, остальной продукции – 7600. Производственные площади – 3м2 Число трудящихся – до 220 чел.	> 250 С 4 года.
Вариант №2 – «Организация производства труб Ø 10-30, изделий и водонагревателей». Затраты: 150 – 250 в течение 2 лет. Окупаемость – 24 месяца.	До 10000. В т. ч. труб Ø1– 6000, остальной продукции – 4000. Производств. площади – м2 Численность трудящихся – до 80 чел.	> 150 – 200 с 4 года.
Вариант №3 – «Организация многоцелевого производства стальной ленты с ПК». Затраты всего 80 – 150 в течение 1,5 лет. Окупаемость – 30 месяцев.	От 6000 до 20000 и более в зависимости от сортамента при производственных площадях 270 – 350 м2 Численность трудящихся – до 80 чел.	> 120 – 150 С 4 года
Вариант №4 «Организация производства заготовок для крупногабаритных ёмкостей и конструкций с ПК». Затраты всего 200 – 300 за 2 года. Окупаемость – 30 – 36 месяцев.	50000 и более. Производственные площади от 700 до 2000м2 в зависимости от сортамента продукции. Численность трудящихся – до 120 чел.	> 200 С 4 года.

На таких Участках можно выпускать с ПК ленту, трубы Ø10 – 80мм и более (в т. ч. бунты труб), разные заготовки для конструкций и сооружений, для жилищного строительства и обустройства, разные товары массового спроса.

Приведенные варианты экономически эффективны (даже в «среднем» бизнесе):

- период окупаемости (ПО – отношение суммы инвестиций к среднегодовой сумме денежного потока) будет в пределах 1,1 - 2 и ( с учётом 13% риска) в пределах 1,2 – 2,2.

- индекс доходности (ИД) - отношение суммы денежного потока через 5 лет к сумме инвестиционных вложений в настоящей (дисконтированной) стоимости будет в пределах 2 - 2,6 и ( с учётом 13% риска) в пределах 1,9 - 2,3.

- точка безубыточности IRR будет в пределах 0,12 – 0,15 и ( с учётом 13% риска) в пределах 0,16 - 0,18 (при реализации более 18 % продукции уже начнёт поступать прибыль).

ЕЩЁ РАЗ О СЕБЕСТОИМОСТИ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ПрПК.

Все практически применяемые защитные, изоляционные и декоративные ПК намного дороже, чем предлагаемые.

Трудно судить о себестоимости их нанесения – в самых разных условиях. Но можно представить себе затраты на материалы ПК.

Ориентировочная цена только материалов для лакокрасочных и полимерных ПК на толщину ПК 120 – 180 мкм доходит дор/м2 и более (при их ценах 80 – 240 р/кг).

Применяемые для защиты и изоляции трубопроводов и ёмкостей материалы (ценой от 80 до 320 р/кг и более) обходятся на толщину 100 мкм > 25 – 50 р/м2. При этом общая толщина ПК труб (в большинстве случаев) от 2 - 2,2мм до 3 – 3,5 мм, а ПК ёмкостей – 200 – 300 мкм – тонкослойных и 400 – 1500 мкм – толстослойных. Защитные ленточные полимерно – битумные толщиной 4 – 4,6 мм и битумно – полимерные толщиной 7,5 – 9мм. ПК труб также очень дороги. Дороги и перспективные цинкнаполненные с протекторными свойствами грунтовки и ПК для ёмкостей толщиной 400 – 1500 мкм (при затратах на 100 мкм – более 40 р/м2).

БЫСТРОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМЫХ НОВЫХ РЕШЕНИЙ – НЕ ТОЛЬКО НУЖНЫЙ И ВЫГОДНЫЙ БИЗНЕС. ЭТО И НЕОБХОДИМАЯ МЕРА ПО РОСТУ УРОВНЯ ЖИЗНИ ЛЮДЕЙ – ОСОБЕННО В УСЛОВИЯХ ЭКОНОМИЧЕСКИХ КРИЗИСОВ (И НЕ ТОЛЬКО В РОССИИ)!

Литература.

[1] ., . О новых возможностях защиты углеродистых и низколегиро-ванных сталей протекторными покрытиями и контактными накладками, Ж-л «Практика противокоррозионной защиты», М,, «КАРТЭК», 1999,№ 4 (14), стр

[2]. . «О возможностях защиты от коррозии, которые пока не используются», «Коррозия» (Приложение к журналу «Территория – нефтегаз», 2008, №1 (9), с. 56 – 62.

[3]. . «Новые решения по протекторным покрытиям», Ж-л «Практика противокоррозионной защиты», М., «КАРТЭК», 2008, № 4(50), стр.45 – 54.

[4]. , . Патент РФ № 2 6 С 23 С 2/02 «Способ изготовления стальных электросварных труб и изделий с металлическим покрытием».

[5] . Новые возможности при применении горячих металлических покрытий. Ж-л. «Практика противокоррозионной защиты», М., «КАРТЭК», 2005, №3 (37), 29 – 37.

[6] , , . Патент РФ № 2 6 С 22 С 21/10 и F 16 L 58/04 «Протекторное противокоррозионное покрытие».

[7]. , , . Патент РФ № 2 6 С 22 С 21/10 «Протекторный сплав и способ его получения».

[8] . «Изучение селективной коррозии сплавов CuZn и ZnAl с целью прогнозирования их коррозионной стойкости». Диссертация на ктн. М., 1993 г.

[9]..«Изучение коррозионно – электрохимического поведе-ния алюминия, легированного цинком и оловом, для использования в качестве протектора стали». Диссертация на ктн. М., 2000.

[10] Yu. Ya. Andreev, A.V. Goncharov. Thermodynamic calculation and experi-mental investigation of the surface enrichment of electrochemically activated Al-Me (Sn, In, Zn) alloys. Electrochimicf Acta2637).

[ 11 ] , . Патент РФ на полезную модель № 000 “Устройство для протекторной защиты». Приоритет от 01.01.2001. МПК C23F13/00.

[ 12]. , . Патент РФ на полезную модель «Труба с защитным покрытием» № 000. Приоритет - 28.05.2007. МПК C23F13/00.

[ 13 ] , . Патент РФ на полезную модель № 000 «Разъёмное устройство для соединения труб». Приоритет – 29.03.04. МПК F16L17/00, 49/00.

[ 14 ] , . Патент РФ № 2 6 F 16 L 49/00 «Разъёмное устройство для соединения тонкостенных труб». МПК F16L19/09.

[ 15 ] , , . Патент РФ № 000 на полезную модель «Установка для химической обработки металлической ленты». Приоритет – 9.01.2008. Заявка № /22.

[ 16 ] , . Патента РФ на полезную модель № 000 «Ёикость для коррозионноактивных сред». Приоритет – 8.10.2007. МПК C23F13/00.

[ 17. ] Журнал «ОЧИСТК, ОКРАСКА», Екатеринбург, 2008, № 6(17), с. 6 – 10, № 7(18), с. 26 – 28.

Директор, Заслуженный изобретатель РФ, к. х.н. .

10.01.2009.