ЛЕКЦИЯ
"Стандартизация методов защиты полимерных материалов от коррозии"
Введение
Коррозия, старение и биоповреждения изделий и материалов – одни из самых разрушительных процессов, наносящих огромные потери экономики всех стран и сопровождающие на протяжении многих столетий деятельность человека.
Потери от коррозии составляют ежегодно около 5–10% национального дохода страны (в США более 85 млрд. долларов/год). Эти цифры не учитывают загрязнения окружающей среды, его воздействие на здоровье человека.
Различные виды коррозии (межкристаллическая, коррозионная усталость) способны приводить к внезапным разрушениям конструкций, возникновению аварийных ситуаций, даже человеческим жертвам.
Все большее применение в технике полимерных материалов ставит вопрос увеличения сроков службы и сохранения свойств изделий из них. Это непосредственно связано с защитой полимерных материалов от старения, которое является основным недостатком всех промышленных полимерных материалов независимо от их химического состава и условий применения.
Статистические данные о результатах длительного хранения (10–15 лет) ряда видов военной техники свидетельствуют о том, что большинство отказов изделий происходит вследствие старения комплектующих элементов, изготовленных из полимерных материалов. Так при хранении изделий ВВТ в течение 10 лет до 90% всех неисправностей вызвано старением полимерных уплотнительных материалов в стыковочных соединениях. Затраты на их обнаружение и устранение достигают 40–70% затрат на ремонт. Герметичность соединительной арматуры кабелей, шлангов в изделиях военной техники достигается в том случае, если полимерные уплотнители заменять каждые три года. Таким образом, повышение стойкости и обеспечение надежной защиты от старения полимерных материалов и изделий из них – одно из основных направлений увеличения долговечности техники. Ибо, именно сроки службы полимерных деталей во многом ограничивают сроки службы технических изделий.
1. Стандартизация средств и методов защиты полимерных материалов от старения и коррозии
Оценить в денежном выражении ущерб от выхода из строя технических изделий из-за биоповреждения изделий и материалов, возникающие в результате воздействия на них грибков и бактерий, вызывающих разрушительные биологические процессы, практически невозможно. Однако известно, что коррозийные процессы становятся особенно активными, когда в коррозионную среду попадают бактерии и продукты жизнедеятельности микроорганизмов. По данным США, ущерб от коррозии только подземных трубопроводов составляет до 2 млрд. долларов в год. Таким образом, продление жизни техники и технических изделий во многом зависит от борьбы с коррозией, старением и биоповреждениями материалов из которых изготовлены эти изделия.
Одним из эффективных путей решения этой задачи является комплексная стандартизация средств и методов защиты от коррозии, старения и биоповреждений.
С этой целью разработан комплекс стандартов, который определяет систему защиты материалов и изделий от коррозии, старения и биоповреждений.Это комплекс стандартов ГОСТ Р 9 «Единая система защиты от коррозии и старения материалов и изделий». ЕСЗКС соответствуют современным достижениям науки в деле борьбы с коррозией, старением и биоповреждениями изделий и материалов. В стандартах учтены требования аналогичных стандартов ИСО, МЭК и национальных стандартов США, Англии, Франции, Германии, Японии.
Требования стандартов ЕСЗКС направлены на:
· обеспечение защиты технологических изделий от указанных видов разрушений в течение заданного срока эксплуатации (хранения);
· применение (нанесение) высокоэффективных средств защиты преимущественно на основе экологически чистых технологий, предусматривающих охрану окружающей среды и здоровье человека;
· взаимосвязь средств и методов защиты на альтернативной основе и их совместимость;
· экономию трудовых, материальных и энергетических затрат на всех стадиях разработки, производства и применения средств защиты.
Таким образом, ЕСЗКС – комплекс взаимоувязанных государственных стандартов, устанавливающих требования, правила, нормы и методы по обеспечению защиты изделий и материалов.
В настоящее время система стандартов ЕСЗКС включает в себя свыше 100 ГОСТов. Все стандарты можно разделить на 5 групп.
В первую группу входят ГОСТы, определяющие общие технические требования к условиям хранения изделий и требования к средствам и методам консервации, обеспечивающим защиту изделий от атмосферной коррозии на период транспортирования и хранения во всех климатических условиях. Эта группа стандартов определяет места хранения техники (в том числе вооружения и военной техники войск РХБ защиты):
1. открытые площадки;
2. навесы;
3. неотапливаемые хранилища;
4. хранилища с регулируемыми параметрами атмосферы:
4.1. отапливаемые хранилища;
4.2. хранилища с регулируемой влажностью;
4.3. хранилища с регулируемой влажностью и температурой.
К каждому из мест хранения предъявляются свои требования по условию их размещения, устройству, организации и оборудованию мест хранения, по контролю параметров климатических факторов и безопасности.
(Слайд №9) Различные методы и средства консервации используются в зависимости от технических изделий, которые принято делить на 4 группы:
1. детали и инструмент;
2. узлы и агрегаты;
3. электротехнические, электронные и оптические детали и устройства;
4. изделия различного назначения, включающие элементы 1, 2 и 3 групп.
В зависимости от группы изделий используются следующие виды консерваций:
– консервация маслами и смазками;
– консервация ингибиторами атмосферной коррозии;
– консервация методом статического осушения воздуха. Метод заключается в изоляции изделий от окружающей среды с помощью барьерных материалов или использования загерметизированного корпуса (кожуха, отсека) самих изделий с последующим осушением воздуха в изолированном объеме влагопоглотителем;
– консервация методом динамического осушения воздуха. Метод заключается в искусственном снижении и поддержании в изолированных объемах изделий или помещениях постоянной относительной влажности воздуха, пределы значений которых устанавливаются технической документацией на консервацию конкретных объектов;
– консервация с применением гермоконтейнеров.
Гермоконтейнеры – автономные устройства, обеспечивающие поддержание и регулирование заданных параметров защитной среды и предназначенные для транспортирования и хранения изделий на заданные сроки. Их применяют для консервации изделий, к которым предъявляют особые требования по сохранению всех эксплуатационных характеристик в период длительного хранения до 10 лет и более.
В зависимости от группы изделий, условий их хранения и требований по времени сохранения изделий выбирают по таблицам тот или иной метод консервации и средств консервации.
Во вторую группу системы входят стандарты определяющие агрессивность природных условий и характер эксплуатации изделий. Основными климатическими и биологическими факторами, влияющими на изделия при хранении и эксплуатации являются:
1. температура воздуха и ее изменение;
2. влажность воздуха (относительная и абсолютная);
3. атмосферные осадки конденсированные (роса, туман, иней, изморось);
4. солнечные излучения;
5. атмосфера с коррозийно-активными агентами (газы, аэрозоли);
6. выпадаемые атмосферные осадки (дождь, снег, град, снежная крупа, морось);
7. атмосферное давление воздуха;
8. ветер, пыль, песок, грибы плесневые и дереворазрушающие, бактерии, насекомые, черви и грызуны.
Третья группа стандартов ЕСЗКС определяет технические условия на металлы, пластмассы, резины, различные покрытия (металлические, неметаллические, органические, неорганические). Стандарты определяют требования к выбору, правилам приемки, методам контроля, методам оценки коррозийных поражений, внешнего вида и т.д.
Четвертая группа стандартов ЕСЗКС определяет средства и методы защиты от коррозии, старения и биоповреждений изделий из различных материалов. При этом, в этой группе наряду с общими методами защиты, широко используемыми на практике, представлены стандарты по специальным средствам и методам защиты (защита стальных корпусов кораблей и судов от электрохимической коррозии и др.).
И, наконец, пятая группа стандартов ЕСЗКС определяет методы испытаний выбранных материалов и средств их защиты на пригодность в конкретном изделии и конкретных условиях.
Таким образом, комплекс стандартов ГОСТ Р 9 «ЕСКЗС» регламентирует требования, выполнение которых на стадиях разработки, производства и эксплуатации технических изделий, обеспечивает надежную защиту их от коррозии, старения и биоповреждений.
На стадии разработки изделий стандарты ЕСЗКС позволяют на основании знаний условий производства и эксплуатации изделий выбрать материалы, средства и методы их защиты в зависимости от агрессивности условий эксплуатации, хранения и транспортирования. Это позволяет сократить сроки разработки конструкторской и технологической документации за счет сокращения времени и трудовых затрат на поиск оптимального конструкционного материала и средств его защиты, а также уменьшить объем исследовательских испытаний благодаря применению стандартных материалов и средств защиты.
На стадии производства изделий стандарты ЕСЗКС позволяют сократить номенклатуру применяемых конструкционных и технологических материалов, средств защиты и рекомендуют конкретные методы контроля качества материалов и средств защиты.
На стадии эксплуатации стандарты ЕСЗКС обеспечивают:
– сохранность изделий на длительные сроки и увеличение срока хранения без переконсервации;