| Денис писал(а): | | Здравствуйте, есть вопрос относительно ППУ-изоляции ррубопроводо. Есть достоверные сведения о том, что при взаимодействии с водой ППУ образует кислую среду. Хотелось бы уточниь в каких ГОСТах это регламентируется, или в каких оффициальных документах есть указание о кислотности образующися соединений. Буду очень благодарен за ответ | Наверное таких ГОСТов где регламентируются указания о кислотности нет — скорее всего потому, что нет единой методики производства пенополиуретанов. ППУ — у всех разный, производится по различным ТУ, на различных компонентах, с добавлением различных добавок, к тому же и исходные компоненты для производства систем ППУ — тоже разные (смолы и ПИЦ) Денис, пожалуйста уточните про достоверные сведения. Не забывайте, что рецептура производства пенополиуретанов у всех разная, разные системы, разные пропорции, разные добавки, разные смолы. В некоторых рецептурах ППУ не только не допускается присутствие коррозионно-активных компонентов, но в ряде случаев в их состав вводят ингибиторы коррозии. Например, в некоторых ППУ катализатор (триэтиламин) является ингибитором коррозии. Эта марка ППУ обеспечивает защиту от коррозии кадмированной и оцинкованной стали, анодированного дуралюмина и других металлов. У меня в архиве есть интересная статья по Вашему вопросу, может пригодится: Пенополиуретаны и проблема защиты от коррозии Практически во всех отраслях машиностроения металл является главным конструкционным материалом. Но изделия из металла, особенно из сталей, подвергаются разрушению коррозией. Из обнаруженных в природе оказались коррозионностойкими лишь частички железа в лунном грунте, доставленном на Землю космической ракетой «Луна-16». Установлено, что придать такие свойства железу можно испарением его в глубоком вакууме (что в промышленных условиях осуществить чрезвычайно трудно) и последующей конденсацией. Практически до настоящего времени преобладающая часть металлических изделий и строительных сооружений подвергается коррозионно-эрозионному разрушению. Значение борьбы с коррозией возросло настолько, что дальнейший технологический прогресс без нее невозможен. Потери от коррозии очень велики. Примерно 15–18% уже годного производства металлов разрушается от ее воздействия. Годовой ущерб от коррозии в мире достигает огромных размеров. В ряде стран расходы на восстановление потерь от коррозии составляют значительный процент национального дохода. Особенно велик ущерб от коррозии в химической и нефтяной промышленности, так как оборудование в этих отраслях эксплуатируется в очень агрессивных средах. Велики косвенные потери от коррозии, связанные с простоем оборудования, ухудшением условий труда, загрязнением окружающей среды, авариями, а в отдельных случаях и катастрофами (например, в авиации). Вид коррозии зависит от характера коррозионной среды. Соответственно выбирают и способ защиты подбором наиболее стойких для данных условий металлов и их сплавов, изменением состава коррозионной среды, нанесением защитных покрытий (металлических, оксидных, лакокрасочных и полимерных). Одним из наиболее перспективных полимерных защитных покрытий являются полиуретановые. Несомненными достоинствами полиуретановых лаков и красок являются: отличная адгезия к металлам и неметаллам (бетону, стеклопластикам, древесине), достаточная упругость, стойкость к истиранию и износу, старению, радиационная стойкость, устойчивость к воздействию атмосферных факторов, воды, кислот, щелочей, растворителей и моющих средств. Содержащийся в их составе изоцианат реагирует с водой (если она имеется на покрываемой поверхности), которая способствует развитию коррозии и снижению адгезии; поэтому для защиты от коррозии металлоконструкций (особенно стальных) рекомендуют применять полиуретановые лаки. Отличными антикоррозионными свойствами обладает ряд отечественных лаков.
Лак УР-19 используют для защиты бетонных и железобетонных конструкций, так как он отличается высокой водо- и атмо-сферостойкостью. Для защиты от коррозии электропроводов применяют лаки УЛ-1 и УЛ-2, которые наносят способом окунания в лак проводов с последующим протягиванием через колиброванное отверстие. Лучшими покрытиями, используемыми в отечественной промышленности для защиты металлических конструкций от кор-розии, являются полиуретановые на.основе лака УР-930 с ди-этиленгликольуретаном (ДГУ) и качестве растворителя и отвердителя. Полиуретановые клеи весьма перспективны для создания металлопластов методом приклейки полимерных материалов к стальному листовому прокату. Это защищает последний от коррозии и обеспечивает экономию дефицитных материалов — коррозионно-стойкой стали и цветных металлов.
Результаты ряда исследований показали, что защиту от коррозии в определенной степени обеспечивают и некоторые марки полиуретановых пенопластов (ППУ), что расширяет возможность их использования в машиностроении и строительстве. Наносить ППУ на поверхность металлов с целью теплоизоляции и защиты их от коррозии целесообразнее всего напылением, так как это не только способствует значительному повышению производительности труда при нанесении покрытия, но и ведет к существенному увеличению его эффективности. ППУ защищают металлическую поверхность за счет не только свойств слоя пенопласта, но и наличия пленок, образующихся в процессе вспенивания при хорошей адгезии покрытия к металлу и отсутствии механических повреждений. В результате исследования коррозионной активности отечественных марок пенополиуретанов установлено, что они обеспечивают дополнительную защиту от коррозии дуралюмина Д16 (плакированного и неплакированного анодированного), а также стали (кадмированной и оцинкованной). Надежную защиту углеродистых непассивированных сталей они не обеспечивают . Для улучшения антикоррозионных свойств во вновь разрабатываемых рецептурах не только не допускается присутствие коррозионно-активных компонентов, но в ряде случаев в их состав вводят ингибиторы коррозии. Например, в некоторых ППУ катализатор (триэтиламин) является ингибитором коррозии. Эта марка ППУ обеспечивает защиту от коррозии кадмированной и оцинкованной стали, анодированного дуралюмина и других металлов. Отличные результаты получены при многолетних испытаниях ППУ в условиях периодического соприкосновения с морской водой. Композиция обеспечивает и теплоизоляцию, и защиту от коррозии стальных контейнеров. Введением ингибиторов можно повысить коррозионную стойкость ППУ, предназначенных для нанесения на изделия, которые подвержены воздействию определенной коррозионной среды. Изложенное подтверждает, что в принципе ППУ могут защищать от коррозии материал, на который они нанесены. Эффективность защиты зависит прежде всего от свойств используемой марки ППУ и состава коррозионной среды. Для выявления соответствия указанных факторов проводят исследования и на основе их результатов разрабатывают новые марки ППУ, обеспечивающие защиту от коррозии определенных материалов. Необходимым условием использования ППУ является отсутствие механических повреждений на его поверхности. Повысить коррозионную стойкость ППУ можно рецептурными и технологическими методами. При этом следует иметь в виду особенности материала, на который их наносят. Например, на основе изучения механизма коррозии сталей (углеродистых, коррозионно-стойких, оцинкованных), а также алюминия в водных растворах электролитов и под органическими покрытиями разработан способ предотвращения коррозии этих металлов под слоем ППУ при воздействии агрессивных сред. К методам обеспечения коррозионной стойкости указанных металлов, защищенных ППУ относятся: разработка специальных марок ППУ, не содержащих ионы хлора (в их состав можно вводить ингибиторы коррозии металлов);
тщательная подготовка поверхности металла перед напылением и соблюдение режима отверждения ППУ;
нанесение (при необходимости) поверхностных барьерных покрытий; «преобразование» поверхности грунтованием ее перед напылением (это устраняет возможность появления подпленочной коррозии и повышает адгезию ППУ к металлу).
В США было изучено влияние пламягасящих компонентов, вводимых в состав ППУ, на коррозию алюминия и мягкой стали. Поскольку ППУ не защищает полностью от коррозии чистый алюминий, то это достигают предварительной обработкой его поверхности специальной водорастворимой грунтовкой. Коррозионную стойкость ППУ можно повысить не только введением соответствующих ингибиторов в исходную рецептуру, но и нанесением на поверхность ППУ специальных покрытий. Успешно используют для этой цели покрытия на основе винила, бутила, гиполана, силиконов, уретановых эластомеров; первые три из них являются пароизоляционными, последние два — паропроницаемыми.
Для теплоизоляции нагретых поверхностей допустимо использовать и паропроницаемые материалы. Для нанесения на емкости с криогенными материалами пригодны только пароизо-ляционные покрытия, так как сконденсировавшиеся пары после замерзания снижают теплоизоляционные свойства покрытия и даже могут вызывать его разрушение. Все указанные покрытия целесообразно наносить — в два слоя. Грунтовка необходима только перед нанесением виниловых и двухкомпонентных силиконовых покрытий. Минимальная толщина покрытия на основе винила, гиполана, уретановых эластомеров, однокомпонентного силикона 0,4 мм, на основе бутила и двухкомпонентных силиконов 0,5 мм. Из перечисленных покрытий однокомпонентными являются ви-нил и гиполан, а двухкомпонентными – бутил и уретановые эластомеры. Силиконовые покрытия бывают одно- и двухкомпо-нентными.
Как указано, качество адгезии ППУ к материалу, на который его наносят, в частности к металлу, непосредственно зави-сит от качества подготовки поверхности к напылению. Если покрытие наряду с теплоизоляцией должно обеспечить и защиту от коррозии, требования в отношении подготовки поверхности изделия к напылению значительно возрастают. Способ подготовки поверхности зависит от особенностей используемой рецептуры ППУ и вида металла, на который его наносят. Эффективность защитного действия всех покрытий и в том числе полимерных объясняется главным образом торможением коррозионно-электрохимических процессов на границе раздела с металлом . Это торможение связано с ограничением скорости транспортировки к границе веществ, необходимых для развития электрохимических процессов (кислорода, влаги, ионов), и специфическим влиянием адгезионного слоя. Ценность покрытия определяется его влагонепроницаемостью, так как наличие влаги является необходимым, хотя и недостаточным условием для электрохимического окисления металлов.
При плохой подготовке к напылению оставшиеся на поверхности металла агрессивные вещества, а также вещества, проникшие через защитную пленку, в результате диффузии (если стойкость пленки недостаточно высокая) приводят к резкому росту скорости коррозии, в частности стали. Как показали исследования, в этом случае коррозия является линейной функцией количества проникшей к поверхности металла влаги. Соли и окислы железа необходимо удалять, так как они являются катализаторами разрушения органических веществ, вступающих с ними в контакт. Коррозию могут вызвать также попадающие на металлы ионы хлора. Слабые кислоты и щелочи, попадающие под нанесенное на алюминий покрытие, могут вызвать его нитевидную коррозию, потому такая возможность должна быть также устранена.
При увлажнении покрытия, нанесенного на оцинкованную сталь, ускоряется коррозия слоя цинка, а после полного его окисления начинается коррозия, стали, поэтому наносить покрытие на оцинкованную сталь можно только после тщательного изучения характера окружающей среды и условий эксплуатации соответствующего изделия. Состав пены должен обеспечить минимальное поглощение и проницаемость ионов, вызывающих коррозию. По данным зарубежных и отечественных исследований, первые составы ППУ содержали много хлоридов, которые при попадании влаги, вызывали коррозию металлов (особенно алюминия). В связи с этим теперь в композицию вводят анноны, не вызывающие коррозию. Кроме того, при нанесении покрытия нужно обращать особое внимание на выбор рецептуры ППУ, режим отверждения покрытия. Учитывая эти факторы, можно наносить ППУ на любые металлы. Важнейшей операцией в процессе подготовки к напылению является грунтовка металлической поверхности, т. е. нанесение тонкой пленки хроматов или фосфатов для увеличения адгезии ППУ к металлу и максимального снижения скорости коррозии под покрытием, если оно будет повреждено. Роль хроматов в данном случае сводится к следующему: под их воздействием поверхность металла окисляется и покрывается тонкой непрерывной пленкой, обеспечивающей химическую защиту металла. Большая окислительная способность хроматов при этом полностью подавляет анодную реакцию и коррозия сводится к минимуму до тех пор, пока хроматы ионов присутствуют на поверхности; поэтому хроматы вводят в грунтовку при нанесении их на стальные и алюминиевые поверхности. Защитные свойства ППУ по отношению к определенной коррозионной среде исследуют различными методами. В частности, стойкость к коррозии труб охладительной системы из алюминиевых сплавов с покрытием из ППУ исследовали по специально разработанной методике. При исследовании учитывали, что под ППУ на алюминии возможна питтинговая коррозия. Известно также, что фторуглерод, ранее используемый в качестве вспенивателя, в ряде рецептур ППУ вызывает коррозию этого вида. В процессе исследования через алюминиевые трубки, помещенные в ППУ, пропускали холодную воду. Одновременно внешнюю часть ППУ подвергали воздействию высоких температуры и влажности. Вода, проходя через трубки, конденсировалась на поверхности алюминия и вызывала выщелачивание корродирующих элементов из пены, что обычно способствует возникновению коррозии. Исследовали образцы с предварительно нанесенными на трубки грунтовками — модифицированным акриловым латексом (группа 1), специальной грунтовкой (группа 2), грунтовкой на основе каменноугольной смолы (группа 3), а также незагрун-тованные образцы (группа 4). В каждой из этих четырех групп было несколько образцов. Все трубки помещали в формы, и которые заливали исходную композицию ППУ. В результате вспенивания последней образовывался блок, который разрезали с таким расчетом, чтобы между трубками, покрытыми ППУ, было свободное пространство. Часть блока размером 600х600 мм помещали в специальную камеру с температурой 38-40°С и влажностью 100%. Температура холодной воды, пропускаемой через трубки, 10° С. Испытания проводили в течение 18 месяцев. Блок визуально осматривали через 3; 9 и 18 месяцев.
В результате испытания установлено, что образцы 1-й и 4-й групп подверглись питтинговой коррозии по всей площади с глубиной язвинок от 0,39 до 0,55 мм. На образцах 3-й группы обнаружен однородный тип коррозии без язвинок. На образцах 2-й группы следы коррозии отсутствовали. Адгезия на всех образцах была хорошая. На основе результатов испытания можно сделать вывод о том, что в данном случае коррозия может быть полностью устранена при условии правильного выбора марок ППУ и типа грунтовки. Этот вывод неоднократно подтверждали и практические результаты. В отдельных случаях удавалось обойтись и без грунтовки.
В одновременной теплоизоляции и защите от коррозии нуждаются многие виды оборудования и строительных сооружении. Английской фирмой, например, для защиты металлоконструкций от коррозии разработаны специальные марки ППУ на основе изоцианата (Супросек 1160) и полиэфиров (Дальтолак 1180 и Дальтолак 2190). Для повышения водо-и химостойкости в их состав введены касторовое масло и эпоксидные добавки. ППУ обеспечивают теплоизоляцию и защиту от коррозии хранилищ и емкостей для различных химикатов . Фирма «Хамермиль» (США) наносила ППУ на стальные баки для хранения двуокиси хлора (высота 40 м, диаметр 7 м) и красок (высота 30 м, диаметр 12 м). Температуру в них поддерживают на уровне выше точки замерзания соответствующих продуктов. Несколько таких баков, расположенных на берегу озера, подвергались воздействию сильных ветров и низких температур. Эффективность ППУ по сравнению с ранее применявшейся теплоизоляцией из стекловолокна, покрытого рифленым алюминиевым кожухом, очевидна. Пониженное давление вокруг баков (из-за сильного ветра) приводило раньше к тому, что кожух и стекловолокно отслаивались. Теперь же этого не происходило. Для напыления в этом случае использовали ППУ марки Изофом фирмы «Витко» (США), которые наносили на предварительно подвергнутую пескоструйной обработке поверхность бака. Толщина слоя ППУ 31–37 мм. Напыление выполняли безвоздушным методом при производительности установки 0,08 кг/с с использованием корзины, подвешенной к вершине башни. Напылительную установку с системой трубопроводов размещали на грузовом автомобиле. Большая технико-экономическая эффективность была реализована в результате нанесения слоя ППУ на 130 нефтехранилищ, расположенных в южных штатах США. Стоимость всех работ по теплоизоляции полностью окупилась за 2,5 года. Для повышения влагозащитных свойств и стойкости к ультрафиолетовой радиации на ППУ наносили покрытия на основе бутилового каучука или резины. Теплостойкость такого покрытия не менее 150°С. Изоляцию этого типа применяли и в Англии для нефтехранилищ диаметром 18 м, высотой 6 м, объемом 1500 м3; на слой ППУ толщиной 25 мм наносили паронепроницаемое покрытие.
В результате теплоизоляции этим способом только одного нефтехранилища удалось сэкономить 98% стоимости пара, используемого для обогрева этого хранилища до требуемой температуры. При этом потери тепла уменьшились более чем в 100 раз и соответственно снизелась стоимость подогрева топлива. Кроме того, в результате нанесения ППУ значительно снизелась возможность коррозии крыши хранилища, так как, во-первых, ППУ в достаточной степени коррозионно-стойкий материал, а, во-вторых, после его нанесения существенно уменьшается конденсация серной кислоты внутри хранилища. ППУ с большой эффективностью наносят на трубопроводы: подземные, надземные, коммуникационные, магистральные. Работа трубопроводного транспорта без надежной защиты от коррозии и теплоизоляции вообще невозможна. В ФРГ подземные трубопроводы раньше теплоизолировали стекловолокнистыми материалами, а от коррозии защищали лакокрасочными покрытиями. При этом лакокрасочное покрытие приходилось обновлять каждые 3–4 года, так как конденсационная вода разрушала его и вызывала коррозию трубопровода. Преждевременному износу от воздействия влаги подвергались автоматы, регулирующие включение и выключение насосов, и электрические провода, что вызывало большие дополнительные расходы. Всех этих недостатков удалось избежать благодаря использованию для защиты от коррозии и для теплоизоляции специальной наносимой напылением рецептуры ППУ (Мольтопрен Н), коэффициент теплопроводности которой 0,017– 0,023 Вт/(м-К). Этот пенопласт обеспечивал теплоизоляцию как при отрицательных, так и при положительных температурах и имеет отличную адгезию к металлам. Процесс нанесения его можно механизировать и автоматизировать. Соответствующие установки были разработаны в ряде стран. Огромную технико-экономическую эффективность может обеспечить способ теплоизоляции с помощью ППУ газо- и нефтепроводов, которые в нашей стране протянулись на тысячи километров. Энергозатраты на перекачку нефти минимальны при температуре ее 30–50°С, так как при этом вязкость нефти наименьшая. ППУ – наилучший теплоизоляционный материал для этой цели, обеспечивающий к тому же дополнительную защиту от коррозии. Перспективность этого способа несомненна. Создаются автоматические установки для напыления ППУ на трубопроводы. В ФРГ для защиты стальных трубопроводов использовали и используют материалы на основе ППУ. Такие покрытия обладают отличными теплоизоляционными свойствами, защищают металл от коррозии, высокоэластичны, имеют достаточную удельную прочность и стойкость к ударным нагрузкам, не разрушаются от воздействия атмосферных факторов. Как указано выше, ППУ наносят на железнодорожные вагоны (товарные и пассажирские). Из всех исследованных материалов, которые можно использовать для этой цели, наиболее подходящим был признан ППУ плотностью 180–320 кг/м3 с 98% закрытых пор, который при сохранении теплоизоляционных и вибропоглощающих свойств обеспечивает коррозионную и химическую стойкость и механическую прочность. Познанским институтом были разработаны несколько марок ППУ этого типа и освоена технология их нанесения на различные материалы (металл, бетон, древесину, пластмассы). Такие ППУ изготовливали двухстадийным методом. При температуре 95°С получали предполимер на основе линейного полиэтиленгликольадипината и дифенилметанди-изоцианата (изоцин). Затем при температуре 60°С вводили разветвленные полиэфиры (типа полес), малотоксичные катализаторы (триэтаноламин и гептакарбоксилат олова), а также (для повышения огнестойкости) трихлорэтилфосфат. Поскольку исходные компоненты имели большую вязкость, напылять их с помощью обычных напылительно-заливочных установок оказалось практически невозможным. В связи с этим было разработано и спроектировано специальное оборудование, обеспечивающее обогрев расходных баков до 95°С и шлангов до 125°С. Температуру напылительного пистолета при этомможно было регулировать в пределах 20–120сС. Производительность насосов установки при распылении 0,05 кг/с, давление сжатого воздуха 0,5–0,6 МПа, давление в баке с растворителем 0,3-0,4 МПа. Напыление выполняли при расстоянии от пистолета до поверхности от 0,5 до 1,2 м в зависимости от ее конфигурации. Полученные ППУ оказались стойкими к воздействию 20%-ной серной кислоты, а также фосфорной и азотной кислот, ряда щелочей, органических растворителей, минеральных масел и смазочных средств. Их можно было применять в ряде областей техники в качестве теплоизоляционных, антикоррозионных и противовибрационных покрытий. Разработанные марки ППУ были испытаны в течение 45 суток в 2%-ном растворе поваренной соли. При этом очаги точечной коррозии были единичные и составляли не более 1% по верхности. При промышленных испытаниях защищенных ППУ товарных вагонов в течение 1,5 лет процент коррозии при перевозке поваренной соли, извести, кальцинированной соды, фосфорных удобрений не превышал 2% площади защи щенной поверхности. Токсичность продуктов деструкции ППУ значительно ниже токсичности продуктов разложения древесины и каучука в тех же условиях. В СССР эти вагоны испытывали по плану научно-технического сотрудничества между ВНИИвагоностроення СССР и ЦКБ железнодорожного подвижного состава ПНР. Испытания проводили при температурах от –35 до +35°С в стационарных и эксплуатационных условиях. Пробег вагонов на дистанции 100000 км проводили в Восточной Сибири и Средней Азии. Испытания подтвердили безусловную целесообразность использования ППУ для данной цели. Пенополиуретаны являются, прежде всего; теплоизоляционными материалами. Родственные им материалы, полиуретано-вые лаки, обеспечивают надежную защиту от коррозии. В отечественной промышленности широкое применение в качестве антикоррозионного покрытия получил лак УР-19, который от-верждается в естественных условиях, обладает высокими физико-механическими свойствами, достаточной термо- и кисло-тостойкостью. Лак УР-930 обеспечивает надежную защиту металлических конструкций от коррозии. Защита электропроводов обеспечивается полиуретановыми лаками УЛ-1 и УЛ-2. Это говорит о том, что в принципе полиуретаны могут обеспечить комплексно и теплоизоляцию, и защиту от коррозии. Рецептуру и степень вспенивания в каждом случае необходимо отрабатывать, т. е. создавать специальные марки этих материалов, отвечающие условиям эксплуатации. Теплоизоляцию хорошо обеспечивают ППУ; защиту от коррозии – полиуретановые лаки. И то и другое могут обеспечить специально разработанные марки ППУ. Серийно выпускаемые марки ППУ, как показала практика, не только не вызывают коррозии, но и в определенной степени защищают от нее. Поэтому актуальной проблемой является разработка новых марок ППУ, обеспечивающих наряду с теплоизоляцией и защиту от того или иного вида коррозии (атмосферной, морской и т. д.). Решить эту проблему можно только на основе фундаментальных исследований, о которых говорилось выше. Примеры, приведенные в данной главе, наглядно подтверждают высокую технико-экономическую эффективность применения ППУ во всех областях промышленности и строительства. |
