Как защитить металлоконструкции от коррозии и огня?

Каждый год преждевременный выход из строя несущих элементов, опор, каркасов зданий и технологического оборудования из-за коррозионного поражения или потери огнестойкости оборачивается миллиардными убытками, внеплановыми ремонтами и рисками для персонала.

«В первую очередь защите от коррозии и огня подлежат металлоконструкции на объектах с повышенными рисками — как техногенными, так и социальными. Приоритет в защите от огня — объекты массового скопления людей: торговые центры, концертные залы, музеи, театры, спортивные комплексы.

Огнестойкость несущих конструкций здесь напрямую влияет на безопасность сотен посетителей: она определяет время, за которое люди смогут эвакуироваться при пожаре. Трагедия в «Крокусе» подтвердила: огнезащита металлоконструкций — не техническая формальность, а критически важный элемент системы безопасности, способный спасти человеческие жизни», — подчёркивает руководитель ООО «Техномакс» Максим Москвичев.

Не менее важна защитаот коррозии и огня металлических конструкций, находящихся в агрессивных условиях эксплуатации или являющихся критически важными для безопасности. Например, это мостовые конструкции и опоры линий электропередач, которые постоянно подвержены воздействию влаги, соли и агрессивных сред, требующих усиленной антикоррозийной защиты. Коррозия постепенно ослабляет несущую способность конструкций, создавая риск внезапного обрушения.

В пример г-н Москвичев приводит инцидент в Вязьме, где из‑за падения пролёта моста на железнодорожные пути возникла угроза серьёзной аварии. Регулярный мониторинг и своевременная антикоррозионная защита таких сооружений — обязательное условие их безопасной эксплуатации.

Также к приоритетным относятся металлические каркасы зданий в районах с высокими требованиями пожарной безопасности — для них обязательно используются огнезащитные покрытия, чтобы сохранить несущую способность при пожаре. Не менее важны конструкции на промышленных объектах, таких как химические заводы или нефтеперерабатывающие предприятия, где риск как коррозии, так и возгорания особенно высок», — рассказывает менеджер отдела маркетинга ООО «Орикс» Анастасия Литвищенко.

Первое, с чего должен начать любой специалист, принимающий решение о защите металлоконструкций, — это чёткое понимание иерархии нормативных документов. Упор на международные стандарты в проектной документации для объектов на территории Российской Федерации ошибочен и чреват проблемами при прохождении государственной экспертизы и проверках надзорных органов. Базовым документом остаётся СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии».

Он хоть и схож с общепринятыми в мире аналогами, но содержит требования, адаптированные к климатическим зонам России, особенно для районов с экстремальными перепадами температур и высокой влажностью. Дополнительно стоит руководствоваться обновлёнными версиями ГОСТ 9.402, регламентирующего подготовку поверхности, и ГОСТ Р 59677, устанавливающего требования к лакокрасочным материалам.

Отдельные нормативы касаются огнезащиты. Ошибки в выборе типа покрытия для спасения от горения ведёт либо к неоправданному завышению сметы, либо к уязвимости объекта. Необходимо чётко разграничивать целлюлозный режим пожара, характерный для стандартных зданий, складов и транспортных терминалов, и углеводородный режим, типичный для нефтегазовых объектов и резервуаров с горюче-­смазочными материалами.

Согласно Федеральному закону № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и ГОСТ Р 53295–2009 с актуальными изменениями, сертификат пожарной безопасности выдаётся не на отдельный материал, а на строго определённую систему: грунт конкретной марки плюс огнезащитный состав плюс финишное покрытие, нанесённое на конкретный тип профиля определённой приведённой толщины металла.

Замена любого компонента этой системы, например использование грунта другого производителя даже с аналогичными характеристиками, без наличия протокола совместимости или проведения новых огневых испытаний юридически аннулирует действие сертификата.

Да, производитель имеет право корректировать рецептуру продукта, и любое изменение сырья требует прохождения новой процедуры освидетельствования с получением разрешительных документов, однако на практике за этим следят редко. При закупке необходимо запросить не копию сертификата, а выписку из реестра МЧС с указанием даты выдачи и номера протокола испытаний.

А чтобы наверняка удостовериться, то лучше затребовать акт заводских испытаний текущей партии на плотность и время высыхания. Именно эти параметры напрямую влияют на расчётную толщину сухого слоя, необходимую для достижения предела огнестойкости. В случае трагедии лиц, принявших решение о применении состава, ждёт ответственность.

Критические этапы подготовки поверхности перед нанесением покрытий

«Подготовка поверхности — это один из самых важных этапов защиты металлоконструкций. Его пропускать категорически нельзя, потому что от качества предварительной обработки зависит надёжность всей защитной системы. Хотя, к сожалению, некоторые производства пытаются экономить на этом этапе или пропускать его вовсе, что негативно сказывается на сроке службы металлоконструкции.

Основные этапы подготовки включают очистку поверхности от ржавчины, грязи, жиров и старых покрытий, а также шлифовку или дробеструйную обработку. Если не удалить все загрязнения и повреждения, покрытие начнёт быстро разрушаться. Также важна ровность поверхности и удаление заусенцев, иначе в этих местах могут концентрироваться механические нагрузки, и в результате появятся трещины или сколы», — предупреждает Анастасия Литвищенко.

Важнейшим этапом химической подготовки поверхности Максим Москвичев называет финальную промывку деминерализованной водой.

«Согласно ГОСТ 9.402 о химической подготовке поверхности к окраске, последнюю промывку нужно проводить подготовленной водой с электропроводностью не выше 40 мкСм/см. К сожалению, это требование часто игнорируется. В результате на поверхности металла остаются соли, которые впоследствии являются очагом подплёночной коррозии», — обращает внимание эксперт.

Один из наиболее устойчивых мифов в отрасли — утверждение, что абразивоструйная очистка до степени, указанной в технической документации, станет панацеей для любых металлоконструкций. Между тем так можно проигнорировать специфику современных агрессивных сред. В частности, классическая дробеструйная обработка может привести к недопустимой деформации металла, нарушающей геометрию узла.

Эксперты рекомендуют применять гидроабразивную очистку сверхвысоким давлением с добавлением ингибиторов коррозии. Этот метод обеспечивает удаление ржавчины и старых покрытий до требуемой степени чистоты без механического воздействия, изменяющего профиль металла.

«Вам не приходило в голову, почему в индустрии, где покрытия стремительно прогрессируют, технологии подготовки поверхности остаются на месте? За десятилетия химия составов ушла далеко вперёд, а методы работы с ними почти не изменились. До сих пор на большинстве объектов используются безвоздушное нанесение, механическая зачистка или классическая абразивоструйная обработка.

Пескоструйщик, пришедший на завод в начале 1990‑х годов, может уйти на пенсию с тем же оборудованием и регламентом его молодости. Скажете, что мы привыкли к этому разрыву между материалами и практикой? Но ведь это отставание, а не норма», — акцентирует внимание генеральный директор ООО «О3-Кемикалс» Григорий Шифрин.

Он отмечает, что лазерную очистку, ещё недавно казавшуюся фантастикой, сегодня внедряют на реальных производствах. Индустрия присматривается и к ультразвуковой очистке, и к газодинамическим методам. Впервые за долгое время технологии подготовки начинают догонять защитные системы. При этом г-н Шифрин подчёркивает, что лазер воздействует избирательно — энергия направлена только на загрязнение без перегрева основного металла.

Это исключает риск термической деформации, образования трещин и изменения физических свой­ств поверхности. Метод не образует пыли, экологически безопасен и подходит для работы в замкнутых пространствах и на объектах с жёсткими требованиями по чистоте и шуму.

Актуальной для российской зимы проблемой специалисты называют и содержание растворимых солей на поверхности металла, попадающих с насыщенных противогололёдными реагентами дорог и промышленных площадок. Предельные значения не должны превышать
50 миллиграммов на 1 м2 для большинства эпоксидных систем и 20 миллиграммов для цинкосиликатных грунтов. И если не проводить обессоливание металла, то в первый же год эксплуатации стоит ожидать осмотического вспучивания покрытия независимо от вида краски.

Развитие технологий антикоррозионной защиты: от барьерных покрытий к комбинированным системам

Методы защиты металлоконструкций от коррозии эволюционировали долго. На заре индустрии применялись простейшие решения: окраска, битумные и мастичные составы, — напоминает г-жа Литвищенко. Затем появились металлические покрытия, в том числе цинкование. В середине ХХ века были разработаны фосфатные составы и электролитические технологии.

Однако подлинный прорыв случился с появлением органических и композитных материалов — полимерных систем, а также катодной защиты, способной многократно увеличить долговечность конструкций.

«Прежде всего, любые металлоконструкции нуждаются в защите от коррозии. Сталь — материал не самый инертный, поэтому её необходимо защищать везде, где есть прямой контакт с агрессивной средой. Два давно применяемых основных метода защиты: барьерное покрытие, например окрашивание, и протекторная защита, самый яркий представитель которой — горячее цинкование.

Синтез этих двух методов привёл к созданию технологии, которую мы называем „цинкирование”. Она сочетает преимущества обоих подходов. Нанесение такое же технологичное, как у барьерных методов, но при этом покрытие состоит из цинка, который работает как протектор, защищая сталь электрохимически», — выделяет два давно применяемых метода генеральный директор ООО «Цинкер» Василий Бочаров.

Эксперт отмечает, что до сих пор широко используется, пожалуй, даже чаще остальных, барьерное покрытие, то есть краски и многослойные системы защиты от коррозии. Также очень востребовано горячее цинкование. «Цинкирование», совмещающее оба метода: барьерный и протекторный, на протяжении почти 10 лет завоёвывает всё большую долю рынка, а с 2020 года включено в СП 28.13330.2017 как отдельная технология защиты от коррозии.

Тенденцию подтверждает и Анастасия Литвищенко, дополняя список покрытиями на базе полиуретановых и эпоксидных композитов, обеспечивающих как защиту, так и декоративную привлекательность. Также специалист указывает на распространение комбинированных систем — оцинковки с последующим нанесением покрытий.

Многие российские производители до 2022 года зависели от импортных связующих: смол и отвердителей от ведущих мировых химических концернов. Переход на азиатское сырьё создал ситуацию неравномерного качества: партии материалов могут отличаться по времени жизни смеси и адгезии при отрицательных температурах.

Поэтому эксперты настоятельно советуют требовать от поставщика паспорт качества на конкретную партию, а не усреднённые данные из буклета.

Риск контрафакта также актуален: рынок наводнён подделками известных марок. Закупка материала у дистрибьютора с дисконтом ниже рыночного на 15–20% — прямой индикатор риска получения некондиционного продукта.

Пересмотр выбора грунтов также требует внимания: цинкосиликатные неорганические грунты, ранее считавшиеся «золотым стандартом», крайне чувствительны к условиям нанесения: температуре, точки росы и влажности. В условиях полевого ремонта техники или строительства в нестабильном климате возникает опасность образования пористости и недостаточного отверждения, что делает их применение рискованным без контроля.

В качестве альтернативы можно задействовать эпоксидные грунты с высоким содержанием цинковой пыли. Они сочетают защитное действие цинка с мощным барьерным эффектом полимера, менее капризны к условиям окружающей среды при нанесении и обеспечивают сопоставимую долговечность.

Самые большие затраты в плане антикоррозионной и огнезащиты возникают не во время закупки материалов, а в ходе гарантийных споров и внеплановых ремонтов. Типичный сценарий отказа: производитель краски заявляет о нарушении технологии нанесения подрядчиком, а тот, в свою очередь, ссылается на низкое качество материала. Без фиксации процессов заказчик остаётся один на один с убытками.

Поэтому эксперты рекомендуют вести обязательный инструментальный контроль на каждом этапе: при проверке профиля шероховатости и содержания солей перед покраской, измерении толщины мокрого слоя сразу после нанесения, а также сухого слоя и адгезии после полимеризации. Все данные нужно фиксировать в журнале работ, подписывать их должен независимый инспектор. Иначе акты исполнения не имеют юридической силы при судебном разбирательстве.

Если выбор производственной компании склоняется в сторону порошковой технологии окраски металлоконструкций, то важно понимать, что краски сильно отличаются по своим эксплуатационным свойствам получаемого покрытия, и правильно подобрать материал будет критически важно, напоминает Максим Москвичев. Так, эпоксидные краски будут отличным решением для промышленных объектов с коррозионно-активной атмосферой. Это могут быть птицефабрики, гальванические цеха заводов и другие химические производства. Эпоксидные краски обладают превосходной адгезией к металлу и химической стойкостью.

«Однако, если изготавливаемые конструкции будут эксплуатироваться под открытым небом, то на первый план выходит стойкость к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению. И здесь правильным выбором будут полиэфирные порошки. Но тут кроется ловушка для неопытных производственников. Полиэфирные краски могут очень существенно отличаться друг от друга по долговечности, хотя называются почти одинаково.

Дело в том, что есть полиэфирные краски общепромышленные, есть архитектурные, а есть так называемые суперстойкие (Super Durables). Соответственно, для изделий уличного исполнения стоит присмотреться ко 2-й и 3-й категории, особенно, если производитель берёт на себя довольно длительные гарантийные обязательства», — отмечает г-н Москвичев. Эксперт обращает наше внимание на ряд существенных отличий архитектурных полиэфирных красок от обычных:

• Стойкость: в 2–3 раза выше, чем у стандартных красок, по стойкости к атмосферным воздействиям, УФ-излучению и потере блеска.
• Область применения: архитектурные фасады, оконные рамы, алюминиевые профили, уличная мебель и элементы, требующие максимальной долговечности.
• Соответствие отраслевым стандартам: Qualicoat или QualiSteel coat, AAMA 2604/2605.

«Чтобы быть уверенным в результате, важно выбирать проверенные материалы и технологии. Не стоит доверять громким словам — лучше опираться на факты: изучать результаты испытаний и заключения, подтверждающие заявленные свой­ства системы, материалов или технологии.
Нельзя пропускать ни один этап работ, будь то подготовка поверхности, нанесение материала, сушка или контроль качества.

Все действия должны строго соответствовать технологии от первого до последнего шага. Любое нарушение или игнорирование того или иного этапа приводит к дефектам покрытия, сокращению срока службы и, как следствие, к необходимости переделывать работу», — предостерегает Василий Бочаров.

Обеспечить не только защиту металла от разрушения, но стойкое покрытие к механическим и климатическим воздействиям на протяжении всего срока службы способен только комплексный подход — многостадийная подготовка поверхности и правильно подобранное покрытие или даже система покрытий, резюмирует Максим Москвичев.

Конечно, в каждом конкретном случае нужно отталкиваться от степени загрязнения изделий и последующих условий эксплуатации, но в общем можно сказать, что для стальных металлоконструкций продвинутая технология, по мнению эксперта, будет выглядеть следующим образом:

• дробемётная очистка от окалины, ржавчины, следов сварки;
• химическая подготовка поверхности для обеспечения адгезии последующих покрытий;
• горячее цинкование в качестве базового слоя покрытия для обеспечения катодной защиты;
• порошковая окраска в качестве декоративного слоя и дополнительной барьерной защиты.

«Такое покрытие обеспечит десятки лет эксплуатации металлоконструкций в самых тяжёлых условиях. Однако не всегда это будет оптимальным решением с точки зрения экономики конкретного проекта. И хотя на первый взгляд кажется, что чрезмерное завышение бюджета способно сделать проект экономически нецелесообразным, считаю важным подчеркнуть: грамотная защита металлоконструкций — это инвестиция не только в долговечность объектов, но и в безопасность людей», — отмечает г-н Москвичев.

Перспективные направления в защите металлоконструкций: гибридные составы и «самозалечивающиеся» покрытия

По мнению Василия Бочарова, перспективны те технологии, которые легко применимы и экономически оправданы. Можно, в принципе, покрыть всё золотом — ржаветь не будет, но это слишком дорого — нужен баланс. И пока рынок находит его в том, что уже существует и повсеместно используется. Новые технологии станут успешными и перспективными, только когда будут соответствовать рыночным запросам, говорит эксперт.

«На сегодняшний день я выделяю несколько очень перспективных направлений в области защиты металлоконструкций. Во-первых, это гибридные антикоррозионные составы — сочетание защитного покрытия и краски, которые проникают в поверхность металла благодаря микромолекулам, создавая тонкую и равномерную защитную плёнку. Подчеркну, что такие составы формируют слой всего лишь три-четыре микрона толщиной, при этом их срок действия может достигать двух лет», — говорит Анастасия Литвищенко.

Она уточняет, что корейская компания Buhmwoo уже выпускает такие составы, и на российском рынке пока нет аналогичных решений. Что касается так называемых умных и нанопокрытий, способных восстанавливать свои защитные свой­ства после повреждений, представитель ООО «Орикс» считает их серьёзным шагом вперёд, потому что такие технологии позволяют снизить затраты на техобслуживание и повысить надёжность конструкции.

При этом генеральный директор ООО «Цинкер» не слышал о широком применении таких продуктов. Он отмечает, что, если говорить о регенерации, это чистая электрохимия.

Например, протекторные покрытия: горячее цинкование или технология «цинкирования» — при небольших повреждениях, микротрещинах или царапинах действительно могут вести себя как «самозалечивающиеся». Продукты коррозии цинка закупоривают поры и царапины, образуя барьер, который препятствует дальнейшему проникновению кислорода и влаги, объясняет спикер.

«Сегодня традиционная жидкая окраска остаётся лидером по распространённости благодаря универсальности и доступности. Однако порошковая окраска уверенно завоёвывает рынок, предлагая более долговечное и экологичное решение, — делится мнением  Максим Москвичев.

Один из недавних кейсов в нашей практике— завод «КИФАТО МК» (Металлические Конструкции) в городе Клин. Предприятие занимается комплексным оснащением складских и логистических комплексов для крупных ретейлеров, таких как ОЗОН, «Вайлдберриз» и «Яндекс Маркет». Компания заказала у нас полуавтоматическую линию порошковой окраски строительных металлоконструкций.

Сравнение себестоимости покрытия жидкими ЛКМ и порошковой краской при требуемой производительности показало бесспорную выгоду порошковой технологии, даже с учётом расходов на нагрев изделий до 180 градусов».

Эксперт считает, что в перспективе можно ожидать ещё более интенсивного смещения спроса в сторону порошковых технологий — особенно на крупных промышленных объектах, где критичны срок службы покрытия и эксплуатационные затраты при производстве.

Подготовил Артём Щетников. Фото: ru.freepik.com.