Покрытия для металлоконструкций: виды грунтов, огнезащита и технологии нанесения
Металлоконструкции используются практически во всех сферах строительства и промышленности — от складов и торговых центров до мостов, заводов и нефтегазовых объектов. Главная проблема металла заключается в том, что со временем он подвергается коррозии, а при высоких температурах быстро теряет прочность. Именно поэтому металлические конструкции обязательно защищают специальными покрытиями.
Современная система защиты металла — это не просто окраска. Она включает подготовку поверхности, нанесение грунтов, антикоррозионных и огнезащитных покрытий, а также контроль качества на каждом этапе. Все работы регламентируются в соответствии с ГОСТ 9.401-2018, СП 28.13330.2017 и международными стандартами ISO.
Защитные лакокрасочные покрытия можно условно разделить на три основные группы:
- антикоррозионные лакокрасочные покрытия,
- транспортировочные грунты,
- огнезащитные покрытия.
Антикоррозионные лакокрасочные покрытия
Их задача – обеспечить хорошее сцепление (адгезию) последующих слоёв с поверхностью и защитить металл от коррозии, влаги, химических веществ и атмосферного воздействия. Это первый слой покрытия, который наносится непосредственно на металл.
Основные виды антикоррозионных покрытий металлоконструкций:
| Вид антикоррозионного покрытия | Основной состав | Вид антикоррозионного покрытия | Типовая толщина |
Преимущества |
Недостатки |
| Алкидные покрытия | Алкидные смолы, органические растворители, пигменты, сиккативы | Простые однокомпонентные покрытия с хорошими декоративными свойствами | 60–120 мкм | Низкая стоимость, простота нанесения, быстрое высыхание | Невысокая химическая и атмосферная стойкость |
| Эпоксидные покрытия | Эпоксидные смолы, полиаминные или полиамидные отвердители, наполнители | Двухкомпонентные покрытия с высокой химической и механической стойкостью | 150–400 мкм | Высокая адгезия, влагостойкость, стойкость к нефтепродуктам | Плохо переносят УФ-излучение, могут мелить на солнце |
| Полиуретановые покрытия | Полиольные смолы, изоцианатные отвердители, пигменты | Атмосферостойкие финишные покрытия с высокой декоративностью | 40–120 мкм | Устойчивость к ультрафиолету, износостойкость, сохранение цвета | Более высокая стоимость, чувствительность к влажности при нанесении |
| Цинконаполненные покрытия | Эпоксидное или силикатное связующее, металлический цинк (до 95%) | Обеспечивают катодную защиту металла | 40–100 мкм | Очень высокая антикоррозионная стойкость, долговечность | Требовательны к подготовке поверхности и технологии нанесения |
| Виниловые покрытия | Поливинилхлоридные смолы, пластификаторы, растворители | Быстросохнущие покрытия с хорошей влагостойкостью | 150–300 мкм | Устойчивость к морской воде, возможность нанесения при низких температурах | Средняя механическая и атмосферная стойкость |
| Кремнийорганические покрытия | Силиконовые смолы, алюминиевая пудра, термостойкие пигменты | Термостойкие покрытия для высоких температур | 40–100 мкм | Выдерживают нагрев до 400–1000 °C, стойкость к циклическому нагреву | Ограниченная механическая прочность, сложность ремонта |
| Полисилоксановые покрытия | Полисилоксановые смолы, эпоксидные компоненты, специальные добавки | Гибрид эпоксидных и силиконовых технологий | 150–350 мкм | Высокая долговечность, УФ-стойкость, низкое меление | Высокая стоимость и сложность нанесения |
| Полимочевинные покрытия | Изоцианатный и аминный компоненты | Эластичные толстослойные покрытия с очень высокой износостойкостью | 500–3000 мкм | Водонепроницаемость, химическая стойкость, высокая скорость полимеризации | Дорогостоящее оборудование и сложная технология |
Транспортировочный грунт
Также может называться shop-primer (шоп-праймер) — это временное покрытие, которое защищает металл во время хранения, перевозки и монтажа. Такие грунты наносятся тонким слоем — обычно 10–25 мкм. Их задача не в долговечной защите, а в предотвращении появления ржавчины до нанесения основной системы покрытия.
Особенность этого грунта заключается в том, что он должен: выдерживать сварку, не мешать дальнейшей окраске, сохранять адгезию последующих слоёв.
«При использовании специализированных защитных покрытий, например, таких как цинковое покрытие, нанесенное методом горячего цинкования и предназначенное для эксплуатации в агрессивных условиях, восстановление поврежденного слоя непосредственно на объекте зачастую невозможно. Поэтому особое внимание уделяется сохранению целостности покрытия на всех этапах логистики — во время транспортировки, хранения и монтажа металлоконструкций. Для защиты покрытия применяются дополнительные меры, которые увеличивают затраты на упаковку и доставку, однако позволяют гарантировать сохранность антикоррозионного слоя и обеспечить его долговечную эксплуатацию», – комментирует коммерческий директор направления «Легкие металлоконструкции» «ПФК «Рыбинсккомплекс».
Огнезащитные покрытия
При температуре около 500–600 °C сталь начинает терять несущую способность. Во время пожара это может привести к деформации и обрушению металлоконструкции, и чтобы замедлить нагрев металла, используются огнезащитные покрытия.
| Вид огнезащиты | Характеристика | Толщина |
| Вспучивающаяся (интумесцентная) | При нагреве такое покрытие вспенивается и превращается в теплоизоляционный слой, который замедляет нагрев металла. | От 0,5 до 5 мм |
| Конструктивная | Такая защита более массивная, но позволяет обеспечить высокий предел огнестойкости. К ней относятся: минераловатные плиты, штукатурные системы, огнезащитные маты, металлические кожухи. | Может достигать 60 мм и более |
| Эпоксидная | Применяется на объектах нефтегазовой промышленности. Обладает высокой стойкостью к экстремальным температурам и углеводородным пожарам. | Может достигать 40 мм и более |
Однако эффективность огнезащитного покрытия металлоконструкций зависит не только от самого материала, но и от качества специального грунтовочного слоя, который обеспечивает адгезию огнезащиты к металлу и влияет на поведение покрытия при высоких температурах.
Грунт под огнезащиту
Огнезащитные материалы почти всегда наносятся не на голый металл, а на предварительно загрунтованную поверхность. Однако далеко не каждый грунт совместим с огнезащитой. Если материалы подобраны неправильно, при пожаре покрытие может отслоиться или разрушиться. Поэтому производители обязательно указывают перечень совместимых грунтов и подтверждают это испытаниями.
Для огнезащиты металлоконструкций чаще всего применяются: эпоксидные грунты, цинконаполненные составы или специальные эпоксифенольные системы. Средняя толщина грунта под ОГЗ составляет 40–100 мкм.
По словам специалиста «ПФК «Рыбинсккомплекс», нанесение огнезащитного покрытия на металлические конструкции после завершения монтажа непосредственно на строительной площадке является наиболее рациональным решением по ряду причин. Прежде всего, любые повреждения огнезащитного слоя, возникающие в процессе транспортировки или установки металлоконструкций, могут устраняться только организациями, имеющими соответствующую лицензию. После восстановления покрытия требуется повторная приемка выполненных работ, что приводит к дополнительным временным и финансовым затратам. В результате стоимость локального ремонта часто оказывается сопоставимой с полноценным выполнением огнезащиты на объекте.
Кроме того, покрытия, способные надежно защищать металлоконструкции во время перевозки, хранения и воздействия неблагоприятных погодных условий, отличаются более высокой стоимостью, что увеличивает общий бюджет проекта.
Еще один важный фактор заключается в необходимости обработки огнезащитными материалами болтовых соединений. Выполнить такие работы можно только после окончательной сборки металлокаркаса. Поэтому оптимальным вариантом считается нанесение огнезащиты после устройства теплового контура здания либо непосредственно перед монтажом ограждающих конструкций. Такой подход позволяет обеспечить требуемый уровень пожарной безопасности и одновременно снизить расходы на реализацию строительного проекта.
Подготовка поверхности металлоконструкции
По этой причине подготовительные и окрасочные работы рекомендуется выполнять в условиях производственного помещения или специализированного цеха. «Контролируемая температура, влажность воздуха и отсутствие атмосферных осадков позволяют соблюдать технологические требования и минимизировать риск дефектов покрытия. Особенно важно это при нанесении антикоррозионных лакокрасочных покрытий, где нарушение технологии может привести к серьёзному снижению защитных свойств материала», — отмечает начальник малярного участка «ПФК «Рыбинсккомплекс».
Согласно требованиям ГОСТ 9.402-2004 и СП 72.13330.2016, перед нанесением защитного покрытия металлическая поверхность должна быть полностью очищена от загрязнений и дефектов. В обязательном порядке удаляются:
- ржавчина,
- окалина,
- масла и жировые загрязнения,
- пыль,
- соли,
- остатки старых покрытий,
- сварочные брызги,
- продукты окисления металла.
Основные способы подготовки поверхности
Абразивоструйная очисткаАбразивоструйная обработка считается наиболее эффективным и универсальным методом подготовки металла. В процессе очистки на поверхность под высоким давлением подаётся поток абразивного материала, который удаляет коррозию, окалину, загрязнения и остатки старого покрытия. В бытовой практике этот метод часто называют пескоструйной обработкой, хотя в промышленности используются различные типы абразивов: кварцевый песок, купершлак, никельшлак, металлическая дробь и другие материалы.
Sa1 — лёгкая очистка: поверхность свободна от видимых масла, жира и отслаивающейся ржавчины;
Sa2 — тщательная очистка: большая часть окалины, ржавчины и старого покрытия удалена, оставшиеся загрязнения пристали прочно;
Sa2½ — очень тщательная очистка: любые остатки загрязнений прочно пристают, но при осмотре без увеличительных приборов не обнаруживаются следы масла, жира и пыли;
Sa3 — очистка до визуально чистого металла: поверхность имеет однородный металлический блеск.
Для большинства современных антикоррозионных и огнезащитных систем требуется степень подготовки не ниже Sa2½. Такая очистка обеспечивает практически полное удаление ржавчины и загрязнений, а также формирует оптимальную шероховатость поверхности для последующего нанесения грунтовочных и защитных материалов.
После абразивоструйной обработки металл необходимо как можно быстрее загрунтовать, поскольку очищенная поверхность начинает окисляться практически сразу при контакте с воздухом и влагой.
Механическая очисткаМеханическая подготовка поверхности применяется преимущественно при локальном ремонте, обработке небольших участков или в случаях, когда использование абразивоструйного оборудования невозможно. Очистка выполняется с помощью:
- шлифовальных машин,
- металлических щёток,
- игольчатых пистолетов,
- абразивных кругов,
- ручного инструмента.
Этот способ менее эффективен по сравнению с абразивоструйной обработкой, поскольку не всегда позволяет полностью удалить продукты коррозии из пор и труднодоступных участков. Тем не менее механическая очистка широко используется при ремонте металлоконструкций, трубопроводов, резервуаров и отдельных элементов оборудования.
Дробеструйная очистка
Это технология обработки поверхности металла с использованием потока абразивной дроби, подаваемой под высоким давлением сжатым воздухом. Ее основная цель – удалить ржавчину, окалину, старые лакокрасочные покрытия, загрязнения и подготовить поверхность к дальнейшей обработке.
Такая технология особенно востребована в серийном производстве металлоконструкций, где важно обеспечить одинаковое качество подготовки всех изделий, как это реализовано в компании «Рыбинсккомплекс».
«Даже если после окрашивания выяснится, что была допущена технологическая ошибка, либо заказчик примет решение изменить тип или цвет покрытия, это не станет критической проблемой. Благодаря наличию собственного дробеструйного оборудования мы можем полностью удалить ранее нанесённое покрытие и заново подготовить поверхность к окраске. В таких случаях ключевыми факторами становятся дополнительные сроки выполнения работ и связанные с этим финансовые затраты», — отмечает начальник малярного участка Компании.
Дробемётная очистка
Дробемётная обработка применяется главным образом на заводах металлоконструкций и в автоматизированных производственных линиях. В установках данного типа металлическая дробь с высокой скоростью воздействует на поверхность изделия, эффективно удаляя загрязнения, окалину и следы коррозии. В отличие от дробеструйной очистки, абразивная дробь разгоняется не сжатым воздухом, а специальными турбинами с высокой скоростью вращения.
Главное преимущество дробемётной очистки заключается в высокой производительности и стабильности качества обработки. Метод позволяет быстро подготавливать большие объёмы металлопроката, балок, листов и профильных конструкций. Кроме очистки, дробемётная обработка улучшает структуру поверхности и создаёт необходимую шероховатость для последующего нанесения грунтовочных, антикоррозионных или огнезащитных материалов.
«Практически все детали и конструкции, изготавливаемые на нашем производстве, попадают под данный вид обработки перед свариванием и покраской для значительного повышения качества заготовок», – также дополняет начальник малярного участка.
Химическая обработка
Химическая подготовка поверхности используется как самостоятельный или дополнительный этап обработки металла. Она направлена на удаление загрязнений, повышение адгезии покрытия и создание защитного слоя, препятствующего развитию коррозии. В ее состав могут входить:
- обезжиривание – удаляет остатки масел, смазок и технологических загрязнений,
- травление – позволяет устранить окалину и продукты окисления при помощи кислотных составов,
- фосфатирование – создаёт на поверхности тонкий защитный слой, улучшающий сцепление лакокрасочного материала с металлом,
- пассивация поверхности – снижает химическую активность поверхности и повышает её коррозионную стойкость.
Химическая обработка часто применяется в сочетании с механическими или абразивоструйными методами, особенно при подготовке изделий с повышенными требованиями к долговечности покрытия.
Контроль качества подготовки поверхности
После завершения подготовки необходимо проверить качество выполненных работ. Контролируется степень очистки, наличие остаточной пыли, влажности, масляных загрязнений и соответствие требуемой шероховатости поверхности. При необходимости используются специальные приборы (контактные, бесконтактные, лазерные, оптические, 3D-профилометры) для измерения профиля поверхности, толщины загрязнений и уровня запылённости.
Только после положительного контроля допускается нанесение грунтовочных, антикоррозионных или огнезащитных материалов.
Шероховатость поверхности и зачем она нужна
После очистки металл должен иметь определённую шероховатость — специальный микрорельеф, за который «цепляется» грунтовое или антикоррозионное покрытие. Если поверхность слишком гладкая, адгезия ухудшается, и защитный слой может отслаиваться или разрушаться раньше срока под воздействием влаги, температуры и механических нагрузок.
Оптимальная шероховатость формируется именно в процессе очистки металла и зависит от его типа, выбранного покрытия и условий эксплуатации изделия. Для тонкослойных лакокрасочных материалов требуется более мелкий профиль поверхности, тогда как для толстослойных антикоррозионных систем допускается более выраженный рельеф.
Обычно шероховатость составляет 40–100 мкм и контролируется специальными приборами — профилометрами, компараторами шероховатости или репликами поверхности. Контроль этого параметра позволяет убедиться, что поверхность подготовлена в соответствии с технологическими требованиями и обеспечивает надёжное сцепление покрытия с металлом.
Недостаточная шероховатость снижает прочность сцепления, а чрезмерная может привести к перерасходу краски и образованию дефектов покрытия. Поэтому соблюдение требуемого профиля поверхности является одним из ключевых этапов качественной подготовки металла перед нанесением защитных и декоративных покрытий.
Основные дефекты покрытий
В процессе эксплуатации антикоррозионных лакокрасочных покрытий могут возникать различные дефекты, которые ухудшают внешний вид поверхности и снижают её защитные свойства. Наиболее распространёнными проблемами являются отслоение покрытия, появление пузырей, растрескивание, подтеки и преждевременная коррозия. Чаще всего такие дефекты возникают из-за нарушения технологии нанесения, неправильной подготовки поверхности, неправильного подбора лакокрасочного покрытия или несоблюдения климатических условий при выполнении работ.
Отслоение покрытия
Отслоение считается одним из самых распространённых дефектов. Оно проявляется в виде отслаивания отдельных участков покрытия или полного отделения лакокрасочного слоя от основания. Основной причиной обычно является недостаточная подготовка поверхности перед окраской. Остатки ржавчины, пыли, масел или влаги значительно снижают адгезию металла. Также причиной может быть использование несовместимых материалов, отсутствие грунтовочного слоя или нарушение времени межслойной сушки. В результате покрытие теряет защитные свойства, а металл начинает быстрее подвергаться разрушению.
Появление пузырейПузыри образуются вследствие скопления воздуха, влаги или паров растворителя под поверхностью покрытия. Чаще всего это происходит при нанесении материала на влажную поверхность либо при слишком толстом слое краски. Дополнительным фактором может стать высокая температура основания, из-за которой растворители испаряются слишком быстро. Появление пузырей приводит к нарушению целостности покрытия, снижению адгезии и постепенному разрушению защитного слоя.
Растрескивание покрытияРастрескивание проявляется в виде мелких или крупных трещин на поверхности покрытия. Такой дефект возникает при чрезмерной толщине слоя, слишком быстром высыхании материала или естественном старении покрытия. Также причиной могут быть деформации основания и применение несовместимых лакокрасочных материалов. Через трещины влага и агрессивные вещества проникают к поверхности металла, что значительно ускоряет развитие коррозии и сокращает срок службы металлоконструкций.
Подтеки и наплывыПодтеки появляются при нанесении чрезмерного количества защитного покрытия на вертикальные или наклонные поверхности. Причинами обычно становятся слишком жидкий состав, неправильная настройка окрасочного оборудования или недостаточная квалификация исполнителя. Подтеки ухудшают внешний вид покрытия, создают неравномерную толщину слоя и могут увеличивать время высыхания материала. Несмотря на то что данный дефект чаще считается визуальным, в отдельных случаях он также влияет на качество защитного покрытия.
Преждевременное появление коррозии свидетельствует о недостаточной эффективности защитного лакокрасочного покрытия. Основными причинами становятся плохая подготовка металла, повреждение покрытия в процессе эксплуатации, недостаточная толщина защитного слоя или воздействие агрессивной среды. Особенно быстро коррозия развивается при повышенной влажности, воздействии солей и химических веществ. Такой дефект приводит к разрушению металлоконструкций, снижению их прочности и увеличению затрат на ремонт.
Заводское качество
Защита металлоконструкций — это сложный технологический процесс, от которого напрямую зависит долговечность и безопасность объекта. Правильно подобранная система грунтов, антикоррозионных, лакокрасочных и огнезащитных покрытий позволяет существенно увеличить срок службы металлических конструкций и снизить затраты на ремонт.
Собственный малярный участок, оснащенный современным дробеструйным и окрасочным оборудованием, позволяет «ПФК «Рыбинсккомплекс» выполнять полный комплекс работ по подготовке и защите металлоконструкций в строгом соответствии с технологическими требованиями. Для предотвращения загрязнений нанесение лакокрасочных и огнезащитных покрытий для металлоконструкций осуществляется на отдельном специализированном участке с использованием аппаратов безвоздушной окраски, обеспечивающих равномерное распределение материала и высокое качество покрытия.
Перед покраской все элементы проходят обязательную дробеструйную обработку для тщательного очищения поверхности от окалины, коррозии и загрязнений. После этого выполняются обеспыливание и обезжиривание металла, что гарантирует надежную адгезию защитных материалов к поверхности конструкции. «На каждом этапе работ осуществляется строгий контроль качества: толщина и равномерность нанесенного грунтового, антикоррозионного или огнезащитного покрытия проверяются специалистами Отдела технического контроля. Это позволяет обеспечить соответствие покрытия установленным нормам и требованиям эксплуатации», – подчеркивает начальник малярного участка Компании.
Добиться такого качества защитного покрытия на объекте в полевых условиях не всегда удаётся. Очень много факторов, которые могут негативно повлиять на итоговый результат, — например, температура окружающей среды, влажность, выбор производителей и типов покрытий. Да и стоимость работ с учётом аренды спецтехники, удалённости объекта, поиска квалифицированных специалистов и материалов в сумме часто выходит выше.
