Malowanie konstrukcji stalowych cynkowanych ogniowo – system duplex
Streszczenie
Zabezpieczenie antykorozyjne konstrukcji stalowych to jeden z ważniejszych czynników wpływających na jej trwałość. Jednym ze sposobów tego zabezpieczenia jest system duplex, czyli zastosowanie powłoki metalicznej z następnym nałożeniem powłok malarskich. System duplex dzięki synergii działania powłok zapewnia między innymi znacznie dłuższe zabezpieczenie antykorozyjne. W artykule przedstawiono wymagania dla systemu duplex składającego się z powłoki cynkowej ogniowej z następnym malowaniem na mokro. Elementy konstrukcji po przygotowaniu są zanurzane i przetrzymywane przez określony czas w kąpieli cynkowniczej. Dzięki zachodzącym procesom dyfuzji, reakcji metalurgicznych i zmian termodynamicznych na powierzchni stali zostaje utworzona powłoka cynkowa. Następnie utworzona warstwa cynku musi zostać odpowiednio przygotowana przed nałożeniem powłok malarskich. Rodzaj przygotowania zależy od wielu czynników, a niniejszy artykuł wskazuje na przykłady wymagań norm i przepisów dotyczących konstrukcji stalowych oraz kart technicznych farb dedykowanych do nakładania na powierzchnie ocynkowane ogniowo. Nakładanie powłok malarskich w systemie duplex wymaga oprócz wspomnianego przygotowania powierzchni odpowiedniej dokładności wykonania, aby zapobiec wystąpieniu wad powłok. Opisany proces zabezpieczenia antykorozyjnego powinien być wykonywany i nadzorowany przez kompetentny i doświadczony personel.
Wstęp
W procesie projektowania konstrukcji stalowych należy uwzględnić jej trwałość, którą zapewnia się przez jej właściwe zaprojektowanie, wykonanie, zabezpieczenie antykorozyjne i utrzymanie w założonym okresie użytkowania. Norma EN 1090-1 [1] traktuje trwałość konstrukcji na równi z jej nośnością i użytkowalnością.
Trwałość to wg normy EN ISO 8044 [2] „zdolność układu korozyjnego do zachowania możliwości spełnienia swoich określonych funkcji bez jej pogorszenia spowodowanego przez korozję, w określonym czasie, w którym spełnione są określone wymagania dotyczące użytkowania i działania”. Podobną definicję w odniesieniu do systemów malarskich znajdujemy w normie EN ISO 12944-1 [3] „Trwałość to oczekiwany czas działania ochronnego systemu malarskiego do pierwszego większego malowania renowacyjnego”. Norma określa cztery okresy trwałości: krótki (L) do 7 lat; średni (M) od 7 do 15 lat; długi (H) od 15 do 25 lat; bardzo długi (VH) powyżej 25 lat. Trwałość to również jedna z właściwości stalowych konstrukcji budowlanych, którą według normy EN 1090-1 [1] należy zadeklarować w deklaracji właściwości użytkowych. Zależy ona między innymi od jej zastosowania, warunków ekspozycji i zastosowanych środków ochrony przed korozją. „Zwykle przyjmuje się, że trwałość systemu ochrony antykorozyjnej konstrukcji jest krótsza niż oczekiwany okres jej użytkowania. Zatem, jak podaje norma EN ISO 12944-1 [3] już na etapie projektowania należy rozpatrzyć możliwości jak najlepszego zabezpieczenia antykorozyjnego, a także możliwości późniejszej renowacji”.
Dobierając system zabezpieczenia antykorozyjnego należy oprócz trwałości uwzględnić czynniki korozyjne jakie będą oddziaływały na konstrukcję podczas całego okresu jej eksploatacji. Jako zabezpieczenie antykorozyjne możemy zastosować np. malowanie systemami farb ciekłych lub farb proszkowych, cynkowanie ogniowe lub powłoki metaliczne natryskiwanie cieplnie. Można również zastosować kombinację tych systemów – tj. system duplex.
1. System duplex
Przez system duplex należy rozumieć kombinację powłoki metalicznej np. cynkowania ogniowego elementów konstrukcyjnych z następną, dodatkową, jedno lub wielowarstwową powłoką malarską. Norma EN ISO 1461 [4] definiuje system duplex jako „Powłoka cynkowa ogniowa z dodatkowym pokryciem na mokro lub proszkowo”.
Podobną definicję znajdziemy w niemieckiej normie DIN 55633-1 [5] gdzie system duplex to „system ochrony przed korozją składający się z cynkowania ogniowego w połączeniu z jedną lub kilkoma kolejnymi powłokami”.
Zastosowanie ochrony antykorozyjnej poprzez system duplex umożliwia wykorzystanie efektu synergii (rys 1). Obecność powłoki cynkowej zmniejsza lub uniemożliwia korozję pod powłoką malarską oraz zapewnia konstrukcji ochronę katodową konstrukcji w przypadku, gdy uszkodzenie dosięgnie podłoża stalowego. Powłoka farby dodatkowo zabezpiecza powierzchnię stali tworząc barierę fizyczną przed czynnikami zewnętrznymi. Chroni także cynk przed nadmiernym zużyciem. Dzięki takiemu połączeniu tych dwóch warstw ochronnych, powłoki dupleksowe zapewniają znacznie wyższą trwałość i odporność na korozję. Współczynnik wydłużenia trwałości w zależności od systemu szacuje się od 1,2÷2,5 razy więcej niż suma trwałości warstwy cynku i zastosowanej powłoki malarskiej. Powłoki duplex wymagają zatem mniejszej częstotliwości konserwacji i napraw, co prowadzi do obniżenia kosztów utrzymania konstrukcji.
Rys 1 Schemat systemu duplex (1 – powłoka malarska; 2 – podrdzewnienie; 3 – powłoka cynkowa; 4 – chroniona stal)
System duplex stosowany jest również w celu zwiększenia wytrzymałości chemicznej, w celach dekoracyjnych, oznakowania ostrzegawczego konstrukcji cynkowanych ogniowo, czy też funkcji maskujących.
Autorzy
mgr inż. Jerzy Kozłowski
- SLV-GSI Polska Sp. z o.o.
dr inż. Jakub Kozłowski
- Goldbeck Elementy Polska Sp. z o.o.
M.Eng. Marin Czysch
-SLV Duisburg
Więcej w nowym wydaniu Przeglądu Spawalnictwa