Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Новая технология сокращает затраты

Высокая стоимость антикоррозионной защиты обусловливает одно из требований научно-технического прогресса. Должны быть созданы, опробованы и внедрены недорогие низколегированные материалы, особенно стали, отличающиеся тем не менее высокой стойкостью по отношению к чаще всего встречающимся агрессивным средам. Использование коррозионностойких сталей приведет к повышению доли активной защиты по сравнению с пассивной. Ожидается, что в ближайшие десять лет производство стали удвоится. При традиционном способе конструирования в такой же степени возрастут и поверхности, требующие защиты. Наблюдаемое сегодня во всем мире стремление создавать облегченные изделия и конструкции в ближайшие годы будет возрастать и, одновременно с уменьшением расхода материала, повышать несущую способность. Уже сегодня на месте массивных фахверков можно встретить легкие пустотелые конструкции. Современные мосты подкупают своей легкостью по сравнению со стальными конструкциями начала века. В ГДР существует целый комбинат по производству легких конструкций, который на деле реализует этот технически и экономически важный принцип. Из всего этого можно сделать вывод, что рост применения стали не просто удвоит величину защищаемых поверхностей, а увеличит ее в несколько раз. Эти тенденции схематично показаны на  119. Одновременно он показывает изменения в рабочей силе, занятой в пассивной антикоррозионной защите. Уже сегодня в этой отрасли ощущается острый дефицит в рабочей силе. Вследствие этого стальные конструкции зачастую окрашивают повторно только через 10 лет, хотя они требуют ремонта уже через три года. Из этого вытекают два важных вывода о повышении в будущем эффективности антикоррозионной защиты. Во-первых, должна быть увеличена долговечность защитных покрытий, а во-вторых, необходимо механизировать и автоматизировать технологию их нанесения.

Но стремясь продлить жизнь защитных покрытий, нельзя прибегать к первому пришедшему на ум способу. У металлических защитных покрытий долговечность прямо пропорциональна толщине слоя, то есть увеличение срока службы требует более толстых покрытий, что опять же не соответствует требованию снижения материалоемкости. Так как навряд ли в ближайшие годы можно ожидать снижения агрессивности атмосферы, то для гарантии долговечности толщина покрытий и без того должна увеличиваться.

Казалось бы, можно возразить: а зачем же тогда в ГДР значительные средства выделяются на реализацию закона об охране природы, в том числе воздушной среды? Но нужно иметь в виду, что только национальными мероприятиями невозможно достичь чистоты окружающего нас воздуха. Если соседние страны недостаточно активно занимаются этой проблемой, то, несмотря на значительные усилия, прилагаемые нашим государством, трудно ожидать быстрого и эффективного решения ее. В Средней Европе господствуют в основном юго-западные воздушные течения. Они несут к нам загрязнения в воздухе из ЧССР, из ФРГ и даже из Франции и Испании. Мы при этом ничего не можем поделать. Поэтому чистота атмосферы стала злободневной интернациональной проблемой.

Долговечность металлических покрытий можно увеличить, как мы могли видеть, только при повышенных затратах материала. Более быстро экономичное решение можно найти в случае применения органических покрытий. Рассмотрев  120, можно убедиться, что для лакокрасочных покрытий характерно более быстрое, чем линейное, увеличение долговечности с ростом их толщины. При повышении толщины до технологически обусловленных пределов срок службы покрытия значительно увеличивается. Лакокрасочные покрытия всегда наносят в несколько слоев. Значит, каждый квадратный метр поверхности прокрашивают три или четыре раза. Если можно предложить новую двух- или трехслойную лакокрасочную систему, то число необходимых операций сократится на одну четверть или на одну треть. Чтобы покрытие обеспечивало надежную защиту от коррозии при минимальной толщине, нужны краски, которые образуют плотные слои. В будущем наверняка появятся такие краски. Уже сегодня заметно стремление использовать так называемые аномалии течения связующего в красках. Их суть состоит в том, что красящие вещества при перемешивании являются жидкотекучими системами, а в неподвижном состоянии -гелеобразными. Это позволяет легко наносить их с помощью кисти, не боясь того, что после окончания покраски они стекут.

Особое внимание в будущем придется уделить растворителю в красящих веществах. Применяемые сегодня органические растворители: эфиры, кетоны, спирты и другие углеводороды -получаются из нефти путем сложных химических процессов. Поэтому они дороги. В краске же они способствуют только удобству ее нанесения. Во время сушки они полностью испаряются, загрязняя при этом окружающую среду и одновременно создавая опасность пожаров и взрывов. Поэтому малярные цеха требуют все больших затрат на технику безопасности и противопожарную охрану, что часто не позволяет защите от коррозии органически вписаться в технологический процесс. Если можно было бы шире применять воду в качестве растворителя и диспергирующего средства, то эти трудности были бы устранены, а экономичность окраски одновременно повышена.

На долговечность лакокрасочных покрытий влияет и тип связующего. Далеко не очевидно, что в обозримом будущем удастся найти такое замечательное вещество, которое позволит получить покрытие, одновременно надежное, тонкое, плотное, долговечное, красивое и дешевое. Но определенного прогресса, несомненно, можно добиться, выбирая подходящий состав покрытия, улучшая технологию его нанесения и основательно изучая его свойства. Самой важной стадией была, есть и останется тщательная предварительная обработка поверхности, и решающая роль отводится развитию этой технологии.

На ближайшие годы стоят две основных задачи. Во-первых, необходимо максимально использовать все присущие защитным покрытиям свойства, особенно касающиеся их долговечности, а во-вторых, сделать так, чтобы технологический процесс осуществлялся без значительных затрат времени и рабочей силы. Поэтому очистка от ржавчины будет со временем механизирована. Там, где это возможно, покрытия станут накладывать непосредственно на ржавчину. Уже сегодня во всем мире постоянно расширяется ассортимент красок, которыми можно окрашивать прямо по ржавчине. Успех от их применения, правда, не так значителен и держатся они не так прочно, как обещает реклама. Несколько раз предпринимались попытки напылять металл на ржавую поверхность. Повышенные затраты, связанные с безукоризненной подготовкой поверхности, можно снизить только ускоренным внедрением новой техники. Сюда относятся механизированные и автоматизированные установки и линии, а на это требуются капиталовложения. Чтобы обеспечить скорейшую самоокупаемость, необходимо достигнуть высоких единичных мощностей. Поэтому нецелесообразно, как это было прежде, проводить подготовку поверхностей децентрализованно. Она должна быть сконцентрирована в нескольких местах, где производятся требующие защиты изделия и полуфабрикаты.

В ГДР стальные полуфабрикаты производятся сейчас на двух или трех металлургических комбинатах, а изделия из них выпускаются тысячами промышленных предприятий. Раньше только на них была сосредоточена защита изделий от коррозии. В будущем центр тяжести антикоррозионной защиты должен быть перенесен на металлургические предприятия, где в большом объеме производятся покрытые пластмассой или металлизированные опоры, профили и т.п. Частично защищенные от коррозии полуфабрикаты, например покрытые двойным слоем грунтовки после тщательной очистки от ржавчины, также должны относиться к изделиям металлургии. На многочисленных промышленных предприятиях, использующих эти полуфабрикаты, нужно будет тогда нанести только декоративное внешнее покрытие. С этой тенденцией связано сужение ассортимента веществ, применяемых сейчас для антикоррозионной защиты. Больше не выпускают свой тип защитного вещества для каждого потребителя. В каждой отрасли разработана своя, типичная, но достаточно ограниченная программа. Благодаря этому возросла загрузка предприятий, производящих красители, где имеются механизированные и автоматизированные непрерывно работающие установки, обеспечивающие красителям высокое качество. Изготовление средств антикоррозионной защиты все более перемещается на комбинаты по производству основных химических веществ.

Эта тенденция, полная реализация которой ожидается в ближайшие 10-15 лет, требует создания высокопроизводительных установок. На этом этапе изготовители средств антикоррозионной защиты и производители изделий должны будут работать совместно. Будем надеяться, что для сооружения установок по антикоррозионной защите будет создан ряд стандартов, которые позволят методом сборки из унифицированных узлов строить высокопроизводительные поточные линии с высоким уровнем автоматизации. Комбинируя отдельные агрегаты и части, такие линии легко приспособить к любым индивидуальным требованиям, не проводя при этом никаких специальных разработок. С переходом к стандартизации можно одновременно повысить массовость производства, что увеличит рентабельность его и позволит быстро окупить затраты, связанные с разработкой и строительством таких установок.

Сейчас взялись уже и за решение другой проблемы. Объем специальных технологических знаний и опыта существенно возрастает и, если они будут сосредоточены только   у   специалистов-коррозионистов,   то много ценной информации может не дойти до конструкторов и технологов. Поэтому нужно попытаться обобщить и классифицировать эти знания, создать математические модели определенных ситуаций коррозионной угрозы и антикоррозионной защиты. Это существенно сократит расходы на сбор информации и позволит применять ЭВМ при выборе способа защиты. Специальные сведения станут доступны всем заинтересованным лицам. Впрочем, это относится не только к науке о коррозии и защите от нее, но и ко многим другим областям знания.