Оценка совместимости огнезащитных составов по металлу с грунтовочными покрытиями для достижения максимальной эффективности средств огнезащиты

Введение

Вопросам устройства огнезащиты с помощью огнезащитных красок, лаков и обмазок в настоящее время уделяется большое внимание. Методика устройства огнезащиты, несмотря на простоту и высокую технологичность, имеет свои особенности, которые необходимо учитывать. Это поможет не допустить снижения качества огнезащитного покрытия и разрушения огнезащитного покрытия в процессе эксплуатации.

Стоит обратить внимание на то, что подготовку поверхностей защищаемых конструкций следует проводить в соответствии с ГОСТ. Чтобы осуществлять устройство огнезащиты, специалисты обязаны пройти обучение по использованию огнезащитных материалов.

Четкое планирование работ по огнезащите металлоконструкций и правильный выбор грунтовочного покрытия сэкономят временные и денежные затраты, а использованное огнезащитное покрытие сохранит свою эффективность на протяжении многих лет. Особенно важно правильно выбрать грунтовку, учитывая, что ее тип должен соответствовать условиям применения, типу огнезащитной краски, а также металлу, на который она будет наноситься.

Грунтовка по металлу

Известно, что грунтовка по металлу является необходимым этапом работ по огнезащите металлоконструкций. Перед нанесением огнезащитной краски на поверхность металлоконструкции в обязательном порядке необходимо провести определенные подготовительные работы, в первую очередь – нанесение грунтовки. Это позволит облегчить нанесение огнезащитной краски на поверхность металлоконструкции и повысить качество и долговечность огнезащитного покрытия.

Самыми распространенными грунтовками являются:

Алкидная. Основа – алкидные лаки, содержащие стабилизаторы и присадки. Имеют двойную защиту (наружную и внутреннюю) и быстро сохнут.

Ортофосфорная. Основа – кислота. Используется по покрытиям с ржавчиной, обеспечивает защиту металла и восстанавливает поверхность (преобразовывает окислы в неагрессивный продукт).

Акриловая вододисперсионная. Может использоваться без дальнейшего покрытия финишным слоем краски (если состав краски кислотный) или как быстросохнущая основа для лакокрасочных материалов.

Эпоксидная. Применяется для конструкций, используемых в условиях повышенной влажности. Эпоксидные грунтовки по металлу отличаются большим уровнем защиты от влажности и прочих атмосферных воздействий [1].

Особенности грунтовки металлоконструкций при выполнении огнезащиты

Основные виды грунтовок по металлу:

• изолирующая– оптимальный вид грунтовки для применения на черных металлах. При ее применении не допускается попадание на покрытие влаги и воздуха за счет специальных веществ, которые в свою очередь образуют защитный слой-пленку на поверхности. Чаще всего в изолирующую грунтовку входят цинковые белила и железный сурик;
• ингибирующаягрунтовка – наиболее распространенный вид. Содержит в составе вещества, замедляющие процесс коррозии. Важно, что металл в данном случае получает дополнительный защитный слой – грунт-эмаль. Можно применять и для защиты металлоконструкций, эксплуатируемых в агрессивной среде;
• пассивирующая грунтовка содержит в своем составе специальные пигменты, которые начинают частично растворяться, взаимодействуя с водой, образовывая при этом защитную оксидную пленку. Эта пленка предохраняет металл от коррозии. Данный процесс называется пассивированием (или пассивацией) металла, при котором снижается электрохимическая активность поверхности;
• фосфатирующая грунтовка применяется при нанесении на цветные металлы в случаях, когда огнезащитное покрытие контактирует с влагой (присутствует повышенный риск возникновения коррозии). Cодержит ортофосфорную кислоту, вызывающую процесс фосфатирования, который улучшает взаимодействие огнезащитной краски с поверхностью;
• протекторная грунтовка используется для покрытия стальных изделий, которые подвержены контакту с водой (например, погружаемых в водоемы). В состав, как правило, входят такие металлические пигменты, как цинк, свинец, магний;
• преобразователи ржавчины. В составе этой грунтовки содержится ортофосфорная кислота, помогающая в борьбе с ржавчиной уже после ее появления, при этом превращая образовавшийся налет в фосфаты железа.

Особое внимание стоит уделить подготовке поверхности металлоконструкций к нанесению выбранного вида грунтовки. Необходимо снять старую огнезащитную краску, окалину и ржавчину, после чего очистить поверхность металлической конструкции от пыли и загрязнений, а также обезжирить ее растворителем.

Нанесение грунтовки на поверхность металлоконструкции может осуществляться любым удобным способом – валиком, кистью или методом безвоздушного распыления. Высушивание обработанной грунтовкой металлической поверхности перед нанесением огнезащитной краски является обязательным этапом подготовки.

Описание лабораторного комплекса для исследований ЛКП в соответствии с отечественными и международными стандартами (ГОСТ, ISO)

1. Применяемые инструменты и оборудование:

• оценка внешнего вида покрытий (ГОСТ 9.407-2015 [2], ГОСТ 25706-83 [3], ГОСТ 7048-81 [4]) – бинокль, монокль лупы (с 5–10-кратным увеличением); инспекционные поворотные зеркала;
• измерение толщины покрытий к металлическим основаниям (ГОСТ 31993-2013 [5]) – магнитный толщиномер покрытий типа Salu Tron D4/D5;
• измерение температуры и влажности воздуха – термометр ртутный (от –50 до +50 °C);
• измерение глубины, ширины и длины трещин, зазоров (ГОСТ 166-89 [6], ТУ 3936-214-54769955-2008 [7]) – штангенциркуль ШЦ-1 с ценой деления не менее 0,1 мм;
• термический анализ образцов лакокрасочных покрытий (ГОСТ Р 53293-2009 [8]);
• термоанализатор синхронный модификации STA 449 F5 Jupiter STA, 60486-15, Германия.

Отбор проб лакокрасочных покрытий проводится при помощи строительных ножей.

2. Обследование проводилось в три этапа, связанных между собой:

• подготовка к проведению обследования, подбор, изучение и анализ представленных исходных данных (проектной и исполнительной документации);
• визуальное обследование;
• детальное (инструментальное) обследование.

3. Оценку технического состояния ЛКП проводили на основе совокупности визуального и инструментального обследований:

• соответствие внешнего вида антикоррозионных покрытий требованиям НТД;
• сопоставление фактических толщин с проектными значениями;
• соответствие реальной адгезии (качественной) антикоррозионных покрытий с поверхностью металлических конструкций требованиям НТД;
• наличие дефектов и коррозии металла;
• результаты лабораторных испытаний контрольных образцов термоаналитическими методами;
• результаты испытаний покрытия.

4. Визуальный контроль основывался на оценке внешнего вида покрытия путем осмотра. При осмотре металлических конструкций, которые защищены антикоррозионными составами, образующими на поверхности объекта слой покрытия, определялось соответствие поверхности покрытия требованиям технической документации на применение состава и наличие:

• необработанных мест;
• трещин, отслоений, вздутий, осыпаний;
• посторонних пятен, инородных включений и других повреждений.

Особое внимание обращалось на места соединений элементов конструкций и труднодоступные места для нанесения лакокрасочного материала.

5. При оценке соответствия показателей толщины и адгезии ЛКП проводился выборочный контроль с использованием контрольно-измерительных приборов:

• измерение толщины ЛКП, нанесенного на металлическую поверхность, проводилось по ГОСТ Р 51694 [9] по неразрушающему методу магнитным толщиномером Salu Tron D4/D5 с требуемым диапазоном измерения и погрешностью измерения не выше 3 %;
• качественные показатели адгезии ЛКП определяли в соответствии с требованиями ГОСТ 15140 [10]. Адгезия лакокрасочных покрытий должна быть не более двух баллов, т. е. присутствует незначительное отслаивание покрытия в местах пересечения решетки, а разрушения наблюдаются не более чем на 5 % площади поверхности решетки.

6. Качественная оценка наличия адгезии ЛКП к стальным конструкциям определялась методом решетчатого надреза по ГОСТ 31149-2014 (ISO 2409:2013) [11]. Объем оценки – четыре контрольных точки. Решетчатые надрезы выполнялись до окрашиваемой поверхности однолезвийным режущим инструментом с последующим нанесением клейкой ленты, которая удалялась через 5 минут под углом 60° вместе с отслоившимися участками покрытия. Степень разрушения лакокрасочных покрытий определялась в баллах, используя ГОСТ [11]. Для измерения адгезии применялись следующие инструменты и материалы: линейка металлическая, однолезвиевый режущий инструмент и прозрачная липкая лента в соответствии с требованиями ГОСТ [11].

7. Количественные показатели адгезии ЛКП определяли в соответствии с требованиями ISO 16276-1:2007 [12]. Результатом испытания является усилие отрыва, необходимое для нарушения адгезии или когезии в испытуемом покрытии. Возможно также смешанное разрушение – адгезия/когезия. На испытываемые стальные конструкции с антикоррозионным покрытием приклеивались металлические заготовки (грибки) диаметром 20 мм с помощью клея «Момент». Приклеенные образцы после отверждения клея испытывали на отрыв с помощью адгезиметра – гидравлического автоматического Elcometer 510 мод. F510-20T, измеряя усилие, необходимое для отрыва покрытия от металлической поверхности.

8. Диэлектрическую сплошность ЛКП определяли электроискровым методом по ГОСТ 34395-2018 [13] с помощью электроискрового дефектоскопа Elcometer 266. Метод используется для обнаружения нарушений сплошности диэлектрического покрытия на электропроводящих основаниях (сквозных пор и трещин в ЛКП). Основан на фиксации дефектоскопом электрического пробоя дефекта диэлектрического покрытия высоким напряжением, приложенным между расположенными на покрытии электродом и токопроводящим основанием.

9. Термический анализ (ТА) образцов лакокрасочных покрытий проводился в соответствии с ГОСТ Р 53293-2009 [8] с использованием методов: термогравиметрического (ТГ), термогравиметрического по производной (ДТГ) и дифференциально-термического анализа (ДТА). Для получения идентификационных характеристик образцов применяли автоматизированный прибор термического анализа – термоанализатор синхронный модификации STA 449 F5 Jupiter STA 60486-15 (Германия), имеющий программное обеспечение для обработки результатов.

Идентификацию проводили путем сравнения количества ДТГ-максимумов и всех значимых характеристик, определенных для каждого образца покрытия, поступившего на испытания.

Контроль качества огнезащитных покрытий

Принятая рабочей документацией методика проведения контроля качества нанесенных огнезащитных покрытий и определения их эксплуатационной пригодности разработана специалистами ФГБУ ВНИИПО МЧС России. Работы по контролю качества, идентификации и определению эксплуатационной пригодности нанесенных огнезащитных покрытий должны выполняться в соответствии с требованиями [8][14–16].

Для организации контроля качества огнезащитных работ могут быть привлечены:

• сотрудники судебно-экспертных учреждений ФПС «Испытательная пожарная лаборатория» по субъектам Российской Федерации;
• представители организации, на объектах которой проводились огнезащитные работы;
• представители организации, аккредитованной в области испытаний средств огнезащиты, имеющие опыт в проведении испытаний не менее одного года (целесообразно привлекать представителей организаций, имеющих возможность проведения идентификации и контроля качества покрытий);
• представители организации, производившей огнезащитную обработку.

К группе измерительных и экспериментальных методов относят методы измерения толщины огнезащитных покрытий с помощью различных измерительных приборов и средств измерения, а также методы термического анализа, которые используются для идентификации (установления вида) примененного материала и качества огнезащитного покрытия. Контроль качества огнезащиты на объектах может осуществляться при помощи любого из указанных методов или их различных сочетаний. Наиболее полное представление о качестве огнезащитной обработки дает комплексный подход, характеризующийся совокупностью всех вышеперечисленных методов. Обязательным условием комплексного подхода является использование методов термического анализа, позволяющих установить вид примененного материала и качество огнезащитного покрытия [17].

Контроль по представленной документации предполагает проверку наличия комплекта документации на проведение огнезащитных работ (проект огнезащиты, нормативный документ (НД) на объект огнезащиты и огнезащитные материалы, сертификат соответствия продукции требованиям пожарной безопасности, документы о качестве). По окончании огнезащитных работ составляется акт, который должен содержать сведения о месте проведения работ, виде объектов огнезащиты, их состоянии, нанесенных огнезащитных и грунтовочных составах, их марках, расходе, технологии приготовления и нанесения, об организации-исполнителе, а также подписи лиц, производивших работы и осуществлявших контроль. На огнезащитный материал, кроме сертификата соответствия продукции требованиям пожарной безопасности и документов о качестве (паспорт, свидетельство и т. д.), должна быть представлена НД (технические условия, национальные стандарты, инструкции по нанесению или технологический регламент и т. д.), в которой указывается следующее:

• огнезащитная эффективность;
• условия эксплуатации огнезащищенных объектов;
• технические требования к огнезащитному покрытию или пропиточному составу (толщина покрытия, цвет, внешний вид, плотность, срок службы, совместимые грунты и т. д.).

Во время приемки огнезащитных работ лица, осуществляющие контроль, должны проверить соответствие характеристик примененного огнезащитного материала требованиям проекта огнезащиты, наличие и соответствие срока действия лицензий на проектирование и выполнение работ по огнезащите (или рекомендаций СРО) у организации, производившей огнезащитную обработку, а также наличие другой документации, подтверждающей качество выполнения огнезащитных работ [18].

Визуальный контроль основывается на оценке внешнего вида покрытия при осмотре. Основным критерием оценки является соответствие внешнего вида покрытия требованиям НД на применение огнезащитного состава. На объектах огнезащиты не допускается наличие необработанных мест, сквозных трещин, отслоений, других видимых признаков разрушения покрытия, изменения цвета и т. д. Для конструкций и изделий, защищенных пропиточными составами, недопустимо наличие посторонних покрытий и загрязнений. Особое внимание следует обращать на обработку соединений элементов конструкций и на места, в которых затруднено нанесение огнезащитных составов. Обнаруженные дефекты фотографируют.

Толщину огнезащитного слоя определяют путем измерений в нескольких местах (1–2 серии измерений на каждые 200 м² поверхности). В каждой серии рекомендуется проводить не менее 5 измерений в различных местах одной конструкции с усреднением результатов и оценкой максимальных отклонений величин. Измерения (отбор проб) необходимо проводить преимущественно в местах конструкций, где по визуальным признакам предполагается некачественная обработка или отклонение от нормативной толщины покрытия. Контроль толщины слоя нанесенного огнезащитного покрытия на металлических конструкциях осуществляется с помощью специальных приборов, обеспечивающих необходимую точность измерений. Для покрытий толщиной до 20 мм рекомендуется использовать магнитные толщиномеры, ультразвуковые толщиномеры, микрометры. В целях измерения толщины покрытий, составляющих 10 мм и более, возможно использование штангенциркуля или игольчатого щупа с линейкой.

По результатам измерений определяется усредненное и минимальное значения толщины покрытия. Если имеются сомнения в качестве примененных огнезащитных материалов, получены отрицательные результаты по экспресс-методам, а также в случаях, когда проверка осуществляется на объектах, имеющих важное значение (здания с пребыванием большого количества людей (ночные клубы, театры, кинотеатры, учебные учреждения и т. д.), здания государственных и муниципальных предприятий, хранилища, объекты с общей площадью огнезащитной обработки более 5000 м² и т. д.), проводится комплексная проверка, включающая в себя все указанные методы контроля и методику установления вида примененного материала и оценки качества огнезащитной обработки с помощью методов термического анализа. Такой комплексный подход дает наиболее полное представление о качестве огнезащитной обработки [17].

Ежегодно руководитель предприятия обеспечивает проверку состояния огнезащитных покрытий металлических конструкций на предмет отсутствия механических повреждений, отслоений в результате замачивания, коррозии металла подложки и т. д. с составлением протокола проверки состояния огнезащитной обработки. При наличии повреждений покрытия руководитель предприятия обеспечивает устранение повреждений. После завершения срока эксплуатации должен быть выполнен контроль качества нанесенных огнезащитных покрытий, оценка их огнезащитной эффективности в соответствии с требованиями руководства [19].

Результаты

Приведено описание работ по проверке совместимости огнезащитных материалов с грунтовками с помощью сертифицированного и поверенного лабораторного оборудования. Описан лабораторный комплекс, оснащенный современным и технологичным оборудованием для испытаний. Проверка совместимости осуществляется в соответствии с международными стандартами при помощи сертифицированного и поверенного лабораторного оборудования штатными специалистами, имеющими необходимые лицензии, дипломы и сертификаты. Комплексное покрытие оценивается на наличие или отсутствие дефектов, критичность этих дефектов для последующей эксплуатации лакокрасочной системы, определяется степень адгезии между слоями лакокрасочной системы и оценивается способность покрытия сопротивляться влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды. На основании проведенных исследований может даваться рекомендация о допустимости или недопустимости совместного использования тех или иных лакокрасочных материалов.

Выводы

1. Установлены требования к содержанию и последовательности проведения работ по оценке совместимости огнезащитных покрытий по металлу с грунтовками.
2. Показано, что для максимальной эффективности применения огнезащитных материалов и достижения главной цели – длительной огнестойкости конструкций – необходимо уделять должное внимание совместимости материалов при создании проектов и технологии нанесения покрытий.