Двухслойные цинковые покрытия для защиты промысловых рыболовных судов

Двухслойные цинковые покрытия обеспечивают превосходную защиту от коррозии, благодаря чему уже более 100 лет используются для предотвращения коррозии на стальных конструкциях.

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.

 

 

Eta (100% Zn) 70 DPN hardness

Эта: (100% Zn) твердость по Виккерсу 70

Zeta (94% Zn 6% Fe) 179 DPN hardness

Дзета: (94% Zn 6% Fe) твердость по Виккерсу 179

Delta (90% Zn 10% Fe) 244 DPN hardness

Дельта: (90% Zn 10% Fe) твердость по Виккерсу 244

Gamma (75% Zn 25% Fe) 250 DPN hardness

Гамма: (75% Zn 25% Fe) твердость по Виккерсу 250

Base steel 159 DPN hardness

Стальная подложка: твердость по Виккерсу 159

 

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).