Случай с растрескавшейся краской на стальном грузовом контейнере

Эксплуатационные характеристики покрытия, при которых достигается желаемый срок службы, предполагают сочетание ряда параметров, и все эти факторы необходимо учитывать в равной степени.

Когда покрытие подвергается разрушению, это может неблагоприятно повлиять на характеристики подложки, которую покрытие должно было защищать, что приводит к повреждениям, вызванным коррозией, вздутию и образованию усталостных трещин. Такие ситуации могут нанести ущерб репутации производителя, а также привести к судебным разбирательствам, отказам от заказов и задержкам в поставках из-за возникающих сомнений в качестве. Тщательно разобраться в причинах разрушения покрытия необходимо, чтобы предотвратить повторение таких ситуаций в будущем. Выбор правильного продукта для определенных условий, его нанесение на соответствующим образом подготовленную поверхность согласно правилам крайне важно для получения требуемых результатов.

 

Выбор покрытия — это многоэтапный процесс, в ходе которого инженер должен не только определить назначение покрытия при эксплуатации, но и подобрать метод нанесения.

 

При анализе проблем с покрытиями следует выполнить следующие шаги:

  • определить тип проблемы;
  • изучить весь процесс нанесения покрытия;
  • изучить спецификации к нанесенному покрытию;
  • отправиться на место эксплуатации и собрать свидетельства в виде фотографий;
  • выполнить лабораторные испытания образцов, если есть такая возможность;
  • составить отчет о механизме разрушения покрытия.

Разрушение покрытий нельзя четко идентифицировать, не выполнив все шесть шагов, потому что иначе ваши выводы будут лишь предположительными и, возможно, неверными.

 

Данная статья посвящена нескольким типам разрушений покрытий на наружных поверхностях грузового контейнера из углеродистой стали. Поскольку контейнер был новым, на него нанесли свежую краску и подправили покрытие в нескольких местах. Между нанесением покрытия и поставкой контейнера прошло 8 месяцев, и на покрытии по всей наружной поверхности проявилось несколько признаков разрушения.

 

Предложение и исполнение

 

Руководство грузовой компании решило постараться остановить дальнейшие повреждения. Было предложено и одобрено решение выполнить ремонт поврежденного покрытия.

 

Ремонт завершили и, ко всеобщему разочарованию, поверхности рядом с поврежденными участками не перекрылись. Это был второй раз, когда на наружные стороны наносили покрытие. После нескольких совещаний было решено, что владелец компании пригласит независимого инспектора по покрытиям, чтобы оценить выполненную работу. Тут появляюсь я.

 

Поставщик и специалисты, наносившие покрытие, заявили, что толщина сухой пленки была достаточной, а покрытия на стенки наносили по всем правилам. Несмотря на это, я обнаружил, что разрушение покрытия стало прямым следствием неправильного нанесения.

 

Анализ ситуации

 

Тщательный визуальный осмотр выявил наличие многочисленных дефектов покрытия, включая расслаивание и растрескивание. Визуальная оценка показала присутствие больших трещин, из которых исходят красновато-коричневые пятна ржавчины. У основания также невооруженным глазом были видны пузыри.

 

Оценка показала, что наибольшие разрушения возникли в месте соединения покрытия с подложкой, а большая часть грунтовки оказалась открытой. На поверхности под покрытием оказались отложения ржавчины, что указывает на слабую адгезию покрытия. Было похоже, что на многих участках покрытие наносили слишком толстыми слоями. При этом на других участках покрытие было настолько тонким (двухслойное), что через него просвечивала подложка. Пятна ржавчины в нескольких местах были очевидны.

 

 

Растрескивание верхнего слоя с пятнами ржавчины. Фотография предоставлена автором статьи.

 

 

Результаты некачественного нанесения покрытия и неправильной подготовки поверхности. Фотография предоставлена автором статьи.

 

На некоторых участках поврежденное покрытие можно было легко снять ногтями. Во многих местах покрытие полностью отслоилось. В нескольких местах расслоение растягивалось на 1 фут в длину (0,3 м).

 

Измерение толщины покрытия выполнили на нескольких участках контейнера. Чтобы измерить толщину сухой пленки итогового покрытия использовали ультразвуковой толщиномер. Показания, снятые рядом с поврежденными областями покрытия, составили 6-8 мил (152,4-203,2 мкм). Это значение гораздо ниже минимальных требований к толщине сухой пленки согласно спецификации и техническому паспорту от производителя, а именно ~11 мил (279,4 мкм). Показания, снятые рядом с краями и сварочными швами, составили 15-17 мил (381,0-431,8 мкм).

 

Испытания на адгезию провели на пяти участках контейнера. Поскольку предполагалось нанести минимум повреждений покрытию, которое оставалось целым, были проведены три испытания на адгезию методом отрыва (согласно стандарту ASTM D4541 требуется минимум три испытания) на участках рядом с уже существующими дефектами покрытия. Два из трех испытаний показали слабую адгезию.

 

Образцы солевых загрязнений собрали на месте и провели анализ методом аргентометрии, чтобы узнать содержание соли под поврежденным покрытием.

 

Часть покрытия, снятую с растрескавшегося участка, подвергли анализу методом растровой электронной микроскопии/энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии, чтобы изучить разные слои покрытия и проверить, из чего состоит основание покрытия.

 

В результате своего подробного исследования я пришел к следующим выводам:

 

  • При изучении документов и отчетов о проведенных проверках, предоставленных поставщиком контейнера, не было обнаружено никаких упоминаний о проведении проверок на предмет наличия солевых загрязнений на стадии подготовки поверхности перед нанесением покрытия.
  • Тщательный визуальный осмотр выявил многочисленные трещины, пузыри, потеки краски и образование волосных трещин на поверхности.
  • Испытания на адгезию показали, что в двух случаях из трех, адгезия не соответствовала требованиям спецификации.
  • Измерение толщины покрытия показало, что в нескольких местах оно было слишком тонким или слишком толстым.
  • Покрытие оказалось очень твердым и обладало практически нулевой эластичностью, что не соответствовало данным из технического паспорта, предоставленного поставщиком/производителем покрытия. Признаки разрушения при испытании покрытия на эластичность, даже при минимальном изгибе, это подтвердили.
  • Анализ случайно выбранного участка покрытия методом растровой электронной микроскопии выявил признаки пустот между слоями покрытия. Кроме того, покрытие не отвечало техническим требованиям проекта, поскольку не было трехслойным.
  • Проверки области под покрытием в трех местах показали высокую степень солевого загрязнения. Это означает, что перед нанесением покрытия не были приняты соответствующие меры. Солевое загрязнение на поверхности металлической подложки может привести к ослаблению адгезии покрытия.
  • Пятна ржавчины были обнаружены в нескольких местах под покрытием, что говорит о том, что требования к подготовке поверхности перед нанесением покрытия не были полностью выполнены.

 

Рекомендации

 

Все вышесказанное указывает на то, что причиной разрушения покрытия был, в первую очередь, ненадлежащий процесс подготовки поверхности и нанесения покрытия, что привело к слабой адгезии и неравномерному покрытию с пустотами между слоями. Также нельзя исключать возможность неправильного соотношения смолы и отвердителя в смеси. Ржавые поверхности и пятна ржавчины указывают на то, что либо поверхность была неправильно подготовлена, либо она была оставлена открытой для воздействия солей, смазки и других загрязнителей.

 

К сожалению, мы не знаем условий, в которых проходил процесс нанесения. Однако мы знаем, что отвердитель был вытеснен в верхнюю часть первого слоя покрытия и повлиял на адгезию второго, верхнего слоя. Мы также подозреваем, что он подвергся воздействию ультрафиолетового излучения, поскольку было обнаружено большое количество ржавчины.

 

Адгезия была низкой из-за загрязнения поверхности или конденсата, недопустимого между слоями покрытия, а предельный срок между нанесением слоев был превышен. Этого можно было избежать, убедившись, что поверхность чистая, сухая и не содержит загрязнений, а также выполнив надлежащую подготовку поверхности. Необходимо соблюдать технические требования к покрытию и рекомендованные сроки по нанесению последующих слоев.

 

Растрескивание покрытий, как правило, связано с напряжением и смещением поверхностей, старением, адсорбцией и десорбцией влаги, а также недостаточной эластичностью покрытия. Чем толще покрытие, тем больше вероятность появления трещин. Этого можно избежать, используя подходящее покрытие, методы нанесения и контролируя толщину сухой пленки. Как вариант, растрескивание можно предотвратить, используя эластичное покрытие.

 

 

Обширные пятна ржавчины, расходящиеся от трещин в покрытии рядом с местом соединения приварной опоры. Фотография предоставлена автором статьи.

 

 

Слабая адгезия покрытия на острых краях нижних опор контейнера. Фотография предоставлена автором статьи.

 

Основываясь на всех видах разрушений данного покрытия, я, прежде всего, рекомендовал снять его полностью и нанести новое покрытие заново. В данной ситуации предпочтительно использовать такой метод подготовки поверхности, как дробеструйная очистка (с использованием неметаллических абразивных материалов, например, граната или дроби из закаленного железа) согласно стандарту NACE2/SSPC-SP 10, "Дробеструйная очистка почти до "белого металла". Любые следы масла или смазки на поверхности необходимо удалить растворителем.

 

Во-вторых, я порекомендовал хранить покрытия в хорошо проветриваемом, прохладном помещении, избегая воздействия на них прямого солнечного света, при температуре, указанной производителем. Хранить, разбавлять, смешивать и использовать материалы покрытия следует в соответствии с техническим паспортом. Все бутылки должны оставаться закрытыми в герметичных контейнерах, пока не понадобится их использовать. На каждом контейнере должна быть указана полная идентификационная информация, включая наименование производителя, обозначение продукта, номер партии, дату изготовления и срок хранения.

 

В-третьих, покрытие следует наносить на сухие, чистые и подготовленные поверхности в благоприятных условиях в соответствии с требованиями. Все покрытия следует наносить равномерно, без потеков, пузырей от растворителя, шероховатости из-за высохших частиц или других дефектов. Все дефекты необходимо устранять незамедлительно. Особое внимание следует уделить трещинам, углам, переходам, сварным швам, головкам болтов, гайкам и небольшим кронштейнам и наносить на них покрытие кистью, чтобы обеспечить указанную минимальную толщину сухой пленки, если с помощью распыления невозможно полностью покрыть все поверхности.

 

Специалисты по нанесению покрытий должны обладать достаточным опытом в этой области. Каждый слой должен полностью высохнуть перед нанесением следующего. Последующие слои наносятся спустя указанный производителем период времени при определенной температуре. Перед нанесением последнего слоя специалист должен отшлифовать грунтовочный слой на всех поверхностях, что необходимо для получения гладкого покрытия. Покрытие не следует наносить на изделия, если погодные условия не соответствуют инструкциям производителя.

 

Я также рекомендую выполнять проверки на четырех этапах выполнения этой работы:

  1. после подготовки поверхности;
  2. после нанесения грунтовки;
  3. после нанесения первого слоя;
  4. после нанесения второго/последнего слоя.

 

Основные выводы

 

Чтобы избежать подобных проблем, перед выполнением работ всегда следует проводить собрание с привлечением всех задействованных сторон, участвующих в нанесении покрытия, чтобы обсудить все опасения конечного пользователя/владельца и обозначить цели и проблемы, с которыми может столкнуться подрядчик.

 

Производитель покрытия также должен присутствовать, чтобы внести ясность в вопросы, связанные с подготовкой поверхности и процедурой нанесения покрытия. Также необходимо провести собрание всех участников после выполнения работ, чтобы убедиться, что результаты соответствуют техническим требованиям проекта. Желательно привлекать независимых специалистов для проведения проверки на всех проектах, но это не всегда практично и экономически эффективно при выполнении небольших проектов.

 

Чтобы не допустить преждевременного разрушения покрытия, следует не только выбирать подходящее покрытие, но и наносить его профессионально и в соответствии со спецификациями. Необходимо четко обозначить и использовать надлежащие методы нанесения. Даже при нанесении дополнительного покрытия на уже существующую систему, крайне важно подготовить поверхность, чтобы обеспечить качественную адгезию.

 

Выбор подходящего покрытия, составление спецификаций и нанесение покрытия, а также качественный профиль поверхности — это важнейшие факторы для обеспечения требуемого качества и срока службы покрытия.

 

Умаир Ниаз Бухари - старший инженер в области коррозии и целостности покрытий в компании Bureau Veritas (Дубай, ОАЭ).

 

Как уполномоченный инспектор, имеет сертификаты Международной ассоциации инженеров-коррозионистов (NACE International), Американского института нефти (API), Американского общества специалистов по неразрушающим испытаниям (ASNT) и Института сварки (TWI). Для получения дополнительной информации свяжитесь с Умаиром Ниазом Бухари по эл. почте um_niaz@yahoo.com.