Двухслойные цинковые покрытия для защиты промысловых рыболовных судов

Имеются многочисленные свидетельства того, что морская среда представляет собой крайне жесткие условия эксплуатации в связи с воздействием морской воды и высоким содержанием соли в воздухе. В таких областях применения двухслойные цинковые покрытия особенно полезны, поскольку перед окраской наносится металлический цинковый базовый слой, который не только обеспечивает защиту, но и увеличивает срок службы судов и стальных конструкций на берегу.

Член AMPP Мартин Ганье из компании ZELIXIR, Inc. (Торонто, Онтарио, Канада) в своем выступлении на конференции 2021 CORROSION, на котором основана данная статья, заявил, что торговые суда (танкеры, грузовые суда, буксиры, рыболовные суда, паромы, круизные лайнеры и др.) играют значительную роль в мировой экономике.¹ Он также отметил удвоенные затраты на техническое обслуживание торговых судов: затраты на избавление от коррозии и упущенную выгоду из-за простоев.

Поскольку борьба с коррозией так дорого обходится, а покрытия имеют свои существенные ограничения, включая недостаточную адгезионную прочность, пропуски в покрытии и низкую стойкость к истиранию, то преимущества двухслойных цинковых покрытий становятся все более очевидны. Металлические цинковые покрытия, в отличие от краски, действуют как барьерное покрытие и обеспечивают катодную защиту от коррозии стальной подложки. По сути, лучший вариант защиты — это использование металлического цинкового базового слоя и верхнего слоя краски. (Это называется двухслойным покрытием.) Цинк обеспечивает защиту от коррозии под слоем краски при образовании царапин или отверстий, а краски действует как защитное покрытие для цинка.

Метод полного погружения стали в расплавленный цинк называется горячим цинкованием. Этот процесс был запатентован в 1836 году и с тех пор постоянно доказывал свою эффективность. Подготовка поверхности включает обезжиривание, травление и флюсование. На рисунке 1 показана уникальная структура покрытия, состоящего из нескольких слоев железа и цинка с верхним слоем, на 100% состоящим из цинка. Стойкость к истиранию у такого покрытия действительно выдающаяся благодаря прочному сцеплению слоев, а также тому, что покрытие тверже стальной подложки и практически соединяется со сталью, а не просто действует как обычное покрытие.

Цинкование имеет свои ограничения, включая место, где его следует выполнять (на заводе, а не на месте эксплуатации), а также размеры стальной конструкции, на которую наносится покрытие (должна быть возможность разобрать конструкцию и поместить ее в емкость для цинкования).

Цинк также можно наносить методом термического напыления после того, как выполнена надлежащая подготовка поверхности, включая дробеструйную обработку. Преимущество данного метода в том, что его можно использовать как на заводе, так и в полевых условиях. Кроме того, не требуется времени на отверждение и отсутствуют ограничения по размеру конструкции. Термически напыляемый цинк прочно сцепляется со сталью, обеспечивает защиту от гальванической коррозии и повышает адгезию краски.

В сочетании с краской цинк, нанесенный методом цинкования или термического напыления, сохранится на более длительный период. При нанесении на металлическое цинковое покрытие, а не непосредственно на сталь, срок службы краски также увеличивается. Цинк обеспечивает целостность краски, заполняя поры в ней.

Рисунок 1. Структура покрытия, полученного методом горячего цинкования. Фото предоставлено Американской ассоциацией гальваников.

Далее представлено несколько примеров, демонстрирующих эффективность металлических цинковых покрытий на судах со стальным корпусом. Первый пример - рыболовное судно Guardian Angell, построенное в 2015 году. На рисунке 2 представлена задняя часть судна, где ясно видна эффективность цинка, нанесенного методом термического напыления перед окраской. Хотя краска была повреждена, слой цинка остался нетронутым и продолжает обеспечивать защиту. При техническом обслуживании судна на поврежденные области нанесли краску, но замены цинкового покрытия не потребовалось. Экономия на краске составила 80%, повысилась эффективность использования судна, а период продуктивной эксплуатации увеличился более чем на 10%.

Рисунок 2. Повреждение краски судна Guardian Angell. Фото предоставлено компанией Metallisation, Inc.

Рисунок 3. Судно Malene S с цинковым покрытием, нанесенным методом термического напыления. Фото предоставлено компанией Metallisation, Inc.

Далее, датский траулер Pernille Kim был восстановлен в июле 2012 года с использованием термически напыленных цинковых покрытий. Кроме того, на все поверхности над ватерлинией был нанесен слой эпоксидного герметика и эпоксидной мастики, эпоксидный базовый слой и полиуретановый финишный слой. Ирландский траулер Voyager был построен в 2017 году. Цинк наносили на все поверхности методом термического напыления. На норвежском судне Malene S, построенном в 2000 году и отремонтированном в 2014 году, использовали двухслойные цинковые покрытия как внутри судна, так и на поверхностях над ватерлинией (рисунок 3). Цинковые покрытия ниже ватерлинии позволяют сократить количество расходуемых анодов, необходимых для защиты корпуса и вала гребного винта. Рыболовное судно Marathon, действующее у берегов Аляски, было построено в 1998 году. На корпусы трех рыбопоисковых эхолотов цинковое покрытие нанесли методом термического напыления до окрашивания корпуса судна. На судно нанесли грунтовку, а затем - противообрастающее покрытие. В 2018 году эхолоты заменили. Хотя по графику технического обслуживания требовалась замена противообрастающего покрытия, цинковое покрытие на всех трех корпусах осталось нетронутым спустя 20 лет. И наконец, норвежское рыболовное судно Ronja Polares, построенное в 2013 году. На все наружные поверхности судна цинковое покрытие нанесли методом термического напыления.

Исследование данных по всем приведенным примерам показывает эффективность двухслойных цинковых покрытий в ослаблении коррозии на стальных корпусах промысловых рыболовных судов. Действие покрытий проявляется как на внутренних, так и на внешних поверхностях, над ватерлинией и под ней. Более того, использование данных покрытий снижает затраты на техническое обслуживание и сокращает упущенную выгоду из-за простоев.

Подробности можно найти на сайте: www.navalengineers.org/education/PD-ZincCoatings

Список использованных источников

1. М. Ганье "Защита судов со стальным корпусом от коррозии", доклад № 16481 на конференции CORROSION 2021 (Хьюстон, штат Техас, США: NACE International, 2021 г).