В чем проблема ржавчины
Ржавление стальных конструкций — многоступенчатый процесс, включающий до десятка химических реакций, перетекающих одна в другую. Обязательных условий для появления ржавчины три: наличие кислорода, воды в любом виде и определённых примесей в стальном расплаве. Именно наличие углерода или серы в составе стали способствует разрушению слоя образовавшейся ржавчины и оголению всё более новых слоёв металла. Процесс может сильно ускоряться в присутствии солей или при повышенной кислотности. Источниками последней могут быть растворы карбонатной и сернистой кислоты в атмосферной влаге.
В отличие от пассивации, ржавчина не препятствует дальнейшему окислению стали. Структура у ржавчины — рыхлая и гигроскопичная, что способствует быстрому накоплению влаги и её удержанию. Таким образом, при нарастании ржавого слоя протекание окислительных процессов ускоряется: как из-за снижения условной толщины металла, так и из-за увеличения продолжительности контакта с водой и кислородом.
Обычно, покраска металла по ржавчине не имеет смысла. Внутри пор накапливается некоторое количество влаги и воздуха, которого достаточно, чтобы ржавление протекало и после обработки. Плотность ржавчины ниже, чем у стали, поэтому под слоем краски образуются высокие напряжения — преобразованный металл непрерывно расширяется. Покрытие быстро покрывается сетью сквозных кракелюр и облетает, достаточно повреждения слоя краски хотя бы в одном месте.
Когда возможна покраска без зачистки
Общий комплекс подготовки металлических изделий к покраске включает зачистку, шлифовку, покрытие грунтом и слоем защитной эмали. Однако зачистка возможна не всегда, в ряде случаев проще нанести покрытие со специальными характеристиками. Попробуем разобраться.
Первый критерий, влияющий на возможность покраски по ржавчине, мы рассмотрели выше — это плотность ржавого слоя. Если точнее — способность изделия накапливать активаторы коррозии. Со временем разнообразие и содержание активных химических соединений увеличивается, из-за чего даже при отсутствии кислорода и влаги внутри всё равно будут протекать реакции. Невозможно предугадать, как поведёт себя ЛКМ в таких условиях эксплуатации.
Другой важнейший фактор — качество поверхности. Малый равномерный слой ржавчины, похожий на порошковую присыпку, позволяет краске проникнуть до поверхности металла и прочно связаться с «телом» изделия. А вот наличие на ржавом слое вздутий и отслоений почти гарантированно приведёт к разрушению защитного покрытия. Негативное влияние оказывают остатки масла: если прокатное изделие не было обезжирено, масляные примеси могут оказать непредсказуемое влияние на защитный слой.
Подготовка поверхности
Мы плавно подошли к тому, что стальные ржавые изделия требуют перед покраской пусть минимальной, но обработки. Как подготавливать изделия — зависит от их состояния.
Поверхности, побитые ржавчиной небольшими пятнами или равномерным тонким слоем, требуют обеспыливания и обезжиривания. Достаточно протереть их ветошью, обильно смоченной в растворителе. Также хороший вариант — использовать аэрозольные обезжириватели: они содержат ингибиторы коррозии, позволяющие свести химическую активность под защитным слоем до нуля.
Сильно ржавые поверхности нужно зачистить вручную: отколоть крупные отслоения, ободрать шабером, затем обработать рытвины и мелкие раковинки металлической щёткой. Нет нужды зачищать до блеска: поверхность может быть покрыта ржавчиной, но последний слой должен быть плотным, прочным и, по возможности, равномерным.
Обязательное условие перед покраской по ржавчине — тщательная сушка детали. Если имеется возможность — выдержать изделие в комнатных условиях при влажности 40–50% и температуре 20–25 °С. Если изделие стационарно закреплено под открытым небом — назначить покраску спустя 3–4 дня выдержки в тёплую солнечную погоду. Чем больше влаги успеет испариться из ржавого слоя — тем меньше будет риск преждевременного повреждения покрытия.
Нанесение грунта
Существует около десятка способов для нанесения краски без снятия ржавчины. Большая часть этой группы технологий подразумевает фабричные методы обработки и подготовки изделий, как правило, речь идёт о защитной обработке тяжёлых металлоконструкций для строительства. В частном порядке можно применять два варианта:
- Покрывать дорогостоящей двухкомпонентной краской, предварительно обработав поверхность пассивирующим составом, обычно с содержанием ортофосфорной кислоты.
- Покрытие универсальной грунтовкой, пригодной для нанесения по ржавчине, с последующим окрашиванием алкидной или полиуретановой эмалью.
Практическая разница этих двух методов заключена в стоимости материалов и долговечности защитного покрытия. Двухкомпонентные краски наносятся более толстым слоем и образуют прочную плёнку. В отличие от обычных эмалей, такое покрытие не допускает даже минимального газообмена, воздух и водяной пар в ржавчину не проникают. К тому же краска обладает более высокой твёрдостью и при этом сохраняет эластичность, она способна выдерживать даже очень существенное набухание ржавчины. При этом слой корродировавшего железа постоянно уплотняется, и реакция спадает на нет.
Бюджетный тип покрытия в виде грунта и эмали обеспечивает сохранность изделия в течение не более 2–3 лет и требует регулярного обновления. Последнее заключается в зачистке и обезжиривании слоя эмали с последующим нанесением очередного. Суть та же: со временем толщина слоя краски становится достаточно большой для обеспечения полной изоляции изделия от атмосферных воздействий.
Выбор и нанесение краски
Все лакокрасочные материалы, предназначенные для необработанных поверхностей, должны обладать тремя качествами:
- Атмосферостойкость, образование плёнки толщиной не менее 150 мкм.
- Способность замедлять коррозию (ингибирование).
- Способность модифицировать состав имеющегося слоя ржавчины для частичной пассивации.
Как мы уже говорили, толщина покрытия зависит от типа краски, устойчивость к разного рода воздействиям — от качества и химической чистоты основы. Атмосферостойкая краска может быть основана только на органических растворителях. А вот с разного рода добавками и присадками дело обстоит индивидуально.
Идеальным результатом действия защитного покрытия считается нулевой выход реагентов в процессе деактивации ржавчины. Все внесённые вещества должны прореагировать в полном объёме, образуя в качестве выходного продукта химически нейтральные соединения. В реальности это невозможно, ибо состав ржавчины всегда разный, он зависит и от экологии, и марки стали, и условий её содержания.
Разработать оптимальные соотношения присадок очень сложно, и потому их точная рецептура не разглашается. Судить о качестве можно по комплексности эффектов, лучшими показателями обладают:
- Пассиваторы и модификаторы верхнего слоя.
- Средства повышения адгезии, действующие не только на границе ржавчина-покрытие, но и в глубине.
- Активные вещества, связывающие поступающий кислород.
- Качественные растворители, обеспечивающие глубокое проникновение краски и грунтовки в поры.
В конечном итоге, результат напрямую зависит от качества ЛКМ. Глупо рассчитывать, что дешёвые эмалевые краски типа ПФ-266 обеспечат качественную и надёжную многолетнюю защиту. В целях защиты от развития имеющейся коррозии пригодны исключительно атмосферостойкие и специальные краски, в маркировке которых после буквенного кода через дефис указана цифра 1 или 5 соответственно. Наиболее подходящий тип основы для противодействия корродированию имеют алкидные и полиуретановые эмалевые краски.
Что до способа нанесения, то большинство эмалевых красок в этом плане универсальны. На этикетке неизменно указываются пиктограммы, определяющие допустимость работы валиком, кистью и распылителем, поэтому окончательный выбор нужно делать, исходя из размеров и формы обрабатываемых изделий.
