Zhodnocení a návrh povrchové ochrany cisteren pro aplikaci kejdy a průmyslových hnojiv

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA Ústav techniky a automobilové dopravy Zhodnocení a návrh povrchové ochrany cisteren pro aplikaci kejdy a průmyslových hnojiv Diplomová práce Brno 2006 Vedoucí diplomové práce: doc. Ing. Marta Ščerbejová, CSc. Vypracoval: Radim Mališ

Prohlášení Prohlašuji že jsem diplomovou práci na téma: Zhodnocení a návrh povrchové ochrany cisteren pro aplikaci kejdy a průmyslových hnojiv vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu použité literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne 10. 05. 2006 Podpis diplomanta

Poděkování: Tímto bych chtěl poděkovat doc. Ing. Martě Ščerbejové, CSc. za odborné vedení a cenné rady, které mi při zpracování daného tématu velmi pomohly. Velké díky patří za pomoc při zajištění experimentálních zkoušek, bez kterých by tato diplomová práce nemohla vzniknout. Poděkování patří rovněž panu doc. Ing. Vlastimilu Chrástovi, CSc., Ing. Jiřímu Votavovi za pomoc při zajištění laboratorních zkoušek a firmě Triga Color a.s. za poskytnutí nátěrových hmot.

ANNOTATION This Thesis is dedicated to the theme: Evaluation and proposal of surface protection of tank for application of slurry and artificial fertilizers. Next chapters are presented problems of suitable paint system of protection against corrosion for mentioned tanks. The thesis is structured into two parts, theoretical and practical. Theoretical part describes corrosion and the ways of protection against it. Practical part is dedicated methodology of estimation paint system, testing and evaluation of results. On the base of main goal this thesis were tested three select paint systems: Bilak Zn Primer + Bisil, S 2802 Axal + S 2803 Axal a S 2015 Protirez. They were tested in cell with atmosphere of SO 2, cell with atmosphere of NaCl-mist, condensation cell with contend of slurry and fertilizer DAM 390. The paint systems S 2802 Axal + S 2803 Axal achieves the best result.

OBSAH: 1 Úvod...1 2 Koroze a protikorozní ochrana...11 2.1 Rozdělaní koroze...12 2.2 Rozdělení koroze podle mechanismu korozních dějů...13 2.2.1 Koroze chemická...13 2.2.2 Koroze biologická...14 2.2.3 Koroze elektrochemická...14 2.3 Rozdělení koroze podle formy projevu poškození...17 2.4 Rozdělení koroze podle prostředí v kterém působí...18 2.5 Ochrana proti korozi...22 2.5.1 Ochrana proti korozi nátěrovými hmotami...23 2.5.1.1 Rozdělení nátěrových hmot...24 2.5.1.2 Značení nátěrových hmot...25 2.5.1.3 Složení nátěrových hmot...28 2.5.1.4 Předúprava povrchu pro nátěrové hmoty...29 2.5.1.5 Hlediska volby ochrany proti korozi nátěrovými hmotami...29 2.5.2 Ochrana proti korozi doporučená do prostředí průmyslových a statkových hnojiv...30 2.5.2.1 Řešení ochrany strojů, zařízení a konstrukcí proti vlivu průmyslových hnojiv...30 2.5.2.2 Řešení ochrany strojů, zařízení a konstrukcí proti vlivu statkových hnojiv 31 2.6 Zkoušení ochranných vlastností povrchových ochran...31 2.6.1 Normalizované zkoušky...32 2.6.2 Nenormalizované zkoušky...34 2.7 Metody hodnocení nátěrových hmot...34 2.7.1 Stanovení přilnavosti nátěru (ČSN EN ISO 2409)...34 2.7.2 Stanovení tloušťky nátěru (ČSN EN ISO 2808)...36 2.7.3 Hodnocení odolnosti hloubením (ČSN EN ISO 1520)...36 2.7.4 Stanovení odolnosti při ohybu (ČSN EN ISO 1519)...37 2.7.5 Stanoveni tvrdosti...37 2.7.6 Stanovení změny lesku (ČSN 673063, ČSN ISO 2813)...38

2.7.7 Stanovení změny barevného odstínu (ČSN 673067)...39 2.7.8 Hodnocení prorezavění (ČSN EN ISO 4628-2)...39 3 Cíl práce...41 4 Materiál a metody...42 4.1 Příprava vzorků...42 4.2 Charakteristika vybraných povrchových ochran...43 4.2.1 Charakteristika nátěrového systému BILAK Zn Primer + Bisil...43 4.2.2 Charakteristika nátěrového systému S 2802 Axal + S 2803 Axal...44 4.2.3 Charakteristika nátěrové hmoty S 2015 PROTIREZ...46 4.3 Metodika zkoušek...47 4.3.1 Zkušební podmínky...47 4.3.2 Hodnocení před zkouškou...48 5 Hodnocení optických a mechanických vlastností a změn po ukončení zkoušek..49 5.1 Korozní změny...49 5.2 Hodnocení přilnavosti Mřížková zkouška...52 5.3 Zkouška hloubením...54 5.4 Zkouška ohybem (na válcovém trnu)...56 5.5 Změna barevného odstínu...58 5.6 Celkové zhodnocení jednotlivých nátěrových systémů...59 6 Ekonomické zhodnocení nátěrů...62 6.1. Nátěrový systém Bilak Zn Primer + Bisil...62 6.2. Nátěrový systém S 2802 Axal + S 2803 Axal...63 6.3. Nátěrový systém S 2015 Protirez...63 7 Diskuse výsledků...64 8 Závěr...66 9 Obecná část...67 9.1 Použitá literatura...67 9.2 Seznam použitých norem...68

Seznam tabulek: Tab. 1 Elektrolytická řada napětí Tab. 2 Druhy koroze podle prostředí ve kterém působí Tab. 3 Rozdělení hnojiv podle agresivity Tab. 4 Nátěrové systémy pro stroje a konstrukce přicházející do styku s průmyslovými hnojivy Tab. 5 Hodnocení přilnavosti nátěru dle ČSN ISO 2409 Tab. 6 Odpovídající tvrdost nátěru příslušné tužce Tab. 7 Drsnost povrchu základního materiálu před nanesením barvy Tab. 8 Tloušťky koncových vrstev nátěru Tab. 9 Hodnocení korozních změn po ukončení zkoušek Tab. 10 Výsledky mřížkové zkoušky Tab. 11 Výsledky zkoušek hloubením Tab. 12 Výsledky ohybové zkoušky Tab. 13 Změna barevného odstínu Tab. 14 Výsledky zkoušek systému Bilak Zn Primer + Bisil Tab. 15 Výsledky zkoušek systému S 2802 Axal + S 2803 Axal Tab. 16 Výsledky zkoušek systému S 2015 Protirez

Seznam obrázků: Obr. 1 Komora s prostředím SO 2 Obr. 2 Komora se solnou mlhou Obr. 3 Kondenzační komora Obr. 4 Nástroje pro mřížkovou zkoušku Obr. 5 Přístroj Permascope Obr. 6 Erichsenův přístroj pro zkoušku hloubením Obr. 7 Zařízení pro ohybovou zkoušku Obr. 8 Výsledky zkoušek v prostředí NaCl Obr. 9 Výsledky zkoušek v prostředí SO 2 Obr. 10 Výsledky zkoušek v prostředí hnojiva DAM 390 Obr. 11 Výsledky zkoušek v prostředí kejdy Obr. 12 Mřížková zkouška nátěrového systému Bilak Zn primer + Bisil Obr. 13 Mřížková zkouška nátěrového systému S 2802 Axal + S 2803 Axal Obr. 14 Mřížková zkouška nátěrového systému S 2015 Protirez Obr. 15 Zkouška hloubením nátěrového systému Bilak Zn Primer + Bisil Obr. 16 Zkouška hloubením nátěrového systému S 2802 Axal + S 2803 Axal Obr. 17 Zkouška hloubením nátěrového systému S 2015 Protirez Obr. 18 Ohybová zkouška nátěrového systému Bilak Zn Primer + Bisil Obr. 19 Ohybová zkouška nátěrového systému S 2802 Axal + S 2803 Axal Obr. 20 Ohybová zkouška nátěrového systému S 2015 Protirez Obr. 21 Výsledky zkoušek systému Bilak Zn Primer + Bisil Obr. 22 Výsledky zkoušek systému S 2802 Axal + S 2803 Axal Obr. 23 Výsledky zkoušek systému S 2015 Protirez

10 1 Úvod V zemědělství se s postupujícím stupněm industrializace výroby uplatňují stroje a zařízení, jež zde dosud nebyly používány. Tato zařízení, která se v jiných odvětvích průmyslu osvědčují, v zemědělství však vlivem specifických podmínek prostředí (klimatu), provozu i používaných materiálů selhávají. Je proto nutné zabývat se vážněji vnějšími a vnitřními faktory vlivu prostředí na stroj, za účelem nalezení optimálního řešení použití materiálu, ochran materiálu, konstrukčních řešení, s cílem zabezpečení provozní spolehlivosti a prodloužení technické životnosti strojů, používaných v zemědělství. Jedním z nejvážnějších důsledku působení prostředí na stroj je koroze, která způsobuje vážné materiální škody. Přímé ztráty způsobené korozí každoročně rostou. Nepřímé ztráty pak způsobuje větší poruchovost, snížení parametrů výkonu. Proto jak výrobci, tak uživatelé musí věnovat korozi a protikorozním opatřením podstatně větší pozornost. K výrobě strojů používaných v zemědělství se používají různé konstrukční materiály, ale k těm nejrozšířenějším patří konstrukční uhlíková ocel. Bylo už mnohokrát ověřeno nejen v praxi, ale také laboratorně, že tyto oceli snadno podléhají vlivu agresivního zemědělského prostředí a jsou napadány a znehodnocovány korozí. Proto je nutné tyto oceli chránit proti koroznímu napadení různými druhy ochran, z nichž nejdostupnější je ochrana nátěrovými hmotami. Ochranná účinnost nátěrových hmot je také předmětem této diplomové práce.

11 2 Koroze a protikorozní ochrana Koroze je neodvratitelná termodynamická reakce, při níž se kovy přeměňují zpět do stálejších forem. Norma ČSN EN ISO 8044 definuje korozi jako fyzikálně-chemickou interakci mezi kovem a prostředím, která vede ke změnám mechanických vlastností (pružnosti, pevnosti), fyzikálních vlastností (magnetických, elektrických, tepelných) i ke změnám geometrie povrchu. Poškození korozí je nevratné, zatímco změny materiálu způsobené prostředím mohou mít charakter vratný i nevratný. Kovy jsou na vzduchu nestejně stálé. Na některých kovech nepozorujeme změnu ani po delším čase, zachovávají si svůj neporušený povrch a kovový lesk. Jiné kovy se účinkem vzdušného kyslíku, vodních par, sirovodíku a oxidu uhličitého chemicky mění. Tato chemická změna se projevuje ztrátou lesku a změnou barvy, na povrchu vzniká vrstva oxidu popř. hydroxidu, uhličitanu, sulfidu. Železo na vlhkém vzduchu nebo ve vodě ztrácí svůj lesk a pokrývá se žlutohnědým hydroxidem železitým. Alkalické kovy jsou ještě méně stálé. Stálost kovů můžeme posuzovat dle jejich umístění v elektrochemické řadě napětí. Kovy se zápornějším potenciálem jsou reaktivnější. Názvosloví z oboru koroze a protikorozní ochrany Korozní prostředí prostředí, v němž na exponovaném materiálu probíhá koroze. Nejčastější korozní prostředí tvoří atmosféra, voda, vodné roztoky různých chemických látek (hnojiv). Tato prostředí jsou nejobvyklejší i pro provoz zemědělské techniky. Korozní úbytek množství materiálu, který se působením korozního prostředí přemění na korozní zplodiny. Korozní odolnost souhrn vlastnosti materiálu způsobujících schopnost odolávat působení korozního prostředí. Vnější faktory koroze faktory ovlivňující rychlost, typ a výskyt koroze, související se složením korozního prostředí a podmínkami koroze. Vnitřní faktory koroze faktory ovlivňující rychlost, typ a výskyt koroze, související s vlastnostmi materiálu (složení, struktura, vnitřní pnutí apod.).

12 Korozní zplodiny chemické sloučeniny, vznikající vzájemnou reakcí materiálu a korozního prostředí. Rez korozní zplodiny železa a jeho slitin, vzniklé při elektrochemické korozi. Okuje korozní zplodiny železa a jeho slitin, vzniklé za vysokých teplot. Pasivita stav, v němž dosahuje kov poměrně vysoké korozní odolnosti. Tento stav je vyvolán zpomalením průběhu řídící korozní reakce. Pasivátor látka za určitých podmínek přispívající k přechodu kovu do pasivního stavu. Inhibitor koroze látka, jejíž přítomnost v korozním prostředí i v malém množství znatelně korozní rychlost zmenšuje. Stimulátor koroze - látka, jejíž přítomnost v korozním prostředí naopak korozní rychlost zřetelně zvyšuje. Protikorozní ochrana soubor opatření zvyšujících odolnost materiálu proti korozi. Ochranná vrstva vrstva, tvořící se na povrchu kovu jako důsledek jeho reakce s prostředím. Může vznikat buď samovolně nebo se vytváří záměrně. Ochranný povlak uměle vytvořená vrstva na kovovém povrchu, chránící kov proti korozi (např. galvanické povlaky, nátěrové hmoty, metalizované povlaky apod.). Nátěr ochranný povlak vytvořený nanesením jedné nebo několika vrstev nátěrových hmot. Dočasná ochrana protikorozní ochrana časově omezená. Provádí se pomocí prostředků, které lze po skončení ochranné doby snadno odstranit. 2.1 Rozdělaní koroze podle mechanismu korozních dějů chemická biologická elektrochemická

13 podle formy projevu poškození rovnoměrná skvrnitá důlková bodová nitková podpovrchová mezikrystalická transkrystalická selektivní extrakční podle prostředí v atmosféře v plynech v kapalinách v půdě ve specifických prostředích (zemědělství) 2.2 Rozdělení koroze podle mechanismu korozních dějů 2.2.1 Koroze chemická Chemickou korozí se rozumí rozrušování kovů chemickými vlivy působících převážně v plynných prostředích za vyšších teplot nebo v prostředích nevodivých kapalin. V zemědělské praxi se s ní setkáváme málo. Chemickou korozi dělíme podle charakteru prostředí: oxidační tvoří se vrstva korozních zplodin, podle Pillig-Bedworthova pravidla ovlivňuje kompaktnost vrstvy poměr molárního objemu oxidické vrstvy V MeO a molárního objemu kovu V Me

14 V V V V MeO Me MeO Me >1 vrstva má ochranný charakter. Např. Al, Pb, Zn, Cu, Fe, Cr. < 1 vrstva nemá ochranný charakter. Např. Li, Na, Ca, Mg. redukční vlivem difůze plynu do kovu nastává poškození kovů, nejčastěji vodíkem, které může mít trvalý nebo dočasný charakter. vodíková křehkost vodík difunduje a na hranicích zrn vytváří molekulární vodík, který má za následek křehnutí odstranění žíháním vodíková koroze reakcí s uhlíkem dochází k oduhličení a ke vzniku metanu trhlinky, ocel je křehká, ztrácí pevnost a tažnost vodíková nemoc trhliny vzniklé vodní párou 2.2.2 Koroze biologická Může být přímá nebo nepřímá, probíhá za přítomnosti baktérií, plísní a hub, které způsobují chemické a elektrochemické změny povrchu kovu, které pak ovlivňují průběh elektrochemické koroze. 2.2.3 Koroze elektrochemická Elektrochemická koroze probíhá při elektrochemických reakcích, jejichž podmínkou je elektricky vodivé prostředí (elektrolyt, anodická nebo katodická místa). Každá korozní reakce v sobě zahrnuje dvě dílčí reakce (anodickou a katodickou), neboť jde o reakci oxidačně redukční. Anodická reakce odpovídá oxidaci kovu a tedy vlastní korozi. Katodická reakce odpovídá současně redukci některé oxidující složky obsažené v roztoku. Tato reakce se nazývá reakcí depolarizační. Obě reakce jsou na sebe vázány a nemohou samostatně probíhat. Vzájemná závislost je dána požadavkem

15 zachování elektroneutrality. Jestliže anodická reakce je zdrojem elektronů, pak katodická reakce musí stejné množství elektronu spotřebovat. Průběh elektrochemických reakcí zásadně ovlivňují: elektrodový potenciál polarizace, depolarizace pasivita vnitřní faktory, které souvisí s korodovaným kovem vnější faktory, které souvisí s prostředím Elektrodový potenciál Ponořením kovu do elektrolytu dochází k jeho ionizaci. Z povrchu kovu se uvolňují ionty kovu Me Z+ a přecházejí do roztoku. Napětí, které vzniká mezi kovem a roztokem, nazýváme elektrodový potenciál E. Hodnota elektrodového potenciálu závisí především na kovu elektrody, ale i na koncentraci elektrolytu. Je-li koncentrace iontů kovu v elektrolytu rovna jedné, rovná se elektrodový potenciál potenciálu standardnímu. Standardní potenciál je pro každý kov veličinou charakteristickou, udávající elektrochemickou ušlechtilost kovu, tj. snahu kovu přejít do iontového stavu a uvolňovat elektrony. Seřadíme-li kovy podle jejich standardního potenciálu, dostaneme elektrolytickou řadu napětí. Tab. 1 Elektrolytická řada napětí Au Ag Cu H Pb Sn Ni Co Fe Cr Zn Al +1,36 +0,79 +0,34 0-0,12-0,14-0,23-0,28-0,44-0,56-0,76-1,33 Kdyby koroze závisela jen na elektrochemické ušlechtilosti kovu, mohli bychom říci, že čím má kov vyšší standardní potenciál, tím je odolnější korozi. Spojíme-li dvě elektrody různých kovů, vzniká korozní článek. V článku se ta elektroda, která má zápornější potenciál, stává anodou a probíhá na ní oxidační děj (koroze) a ta elektroda, která má kladnější potenciál, se stává katodou.

16 Podle velikosti elektrod rozdělujeme korozní články na: korozní makročlánky korozní mikročlánky Polarizace a depolarizace Vodivým spojením dvou elektrod dochází k elektrochemickým reakcím a potenciál elektrod se mění. Počáteční rozdíl potenciálů mezi katodou a anodou se zmenšuje v důsledku usazování produktů rozkladu a má za následek snižování proudu a zmenšování koroze. Děj, který způsobuje rozdíl mezi elektrodovým potenciálem v bezproudovém stavu a při průchodu proudu,se nazývá polarizací. Polarizaci katody mohou vyvolat zejména vodíkové ionty. Polarizaci anody působí zejména nerozpustné korozní produkty usazující se na ní. Opačně působící děj se nazývá depolarizací. Depolarizace ruší polarizaci a umožňuje pokračování korozního děje. Depolarizaci působí např. pohyb elektrolytu, přítomnost kyslíku nebo vodíkových iontů. Pasivita Pasivace kovů je děj, při kterém neušlechtilý kov zvýší svoji korozní odolnost vytvořením oxidické vrstvy s vyšším elektrodovým potenciálem. Využití pasivity kovu je pro technickou praxi ochrany proti korozi velmi významné. Pro ochranu kovu proti korozi se používají snadno pasivovatelné kovy (Cr, Al) a to buď v čisté formě a nebo jako legury do hůře pasivovatelných kovů. Vnitřní faktory, které souvisí s korodovaným kovem chemická odolnost kovů nedá se jednoznačně charakterizovat. Přibližně ji lze posoudit z postavení kovů v periodické soustavě prvků. Rozeznáváme kovy: ušlechtilé, termodynamicky stálé: Pb, Au, Ag

17 odolné, které se snadno pasivují: Cr, Mo, Al méně odolné, méně se pasivují: Fe, Ni, Mn, Zn, Mg neodolné alkalické: Na, K struktura kovu a slitin může ovlivnit vznik korozních mikročlánků stav povrchu jako drsnost, členitost, poškození povrchové ochrany, ovlivňuje rychlost koroze nepříznivě mechanické napětí a deformace zvyšují energetický obsah kovového materiálu a urychlují korozi Vnější faktory, které souvisí s korodovaným kovem vlhkost zásadně ovlivňuje korozi, při relativní vlhkosti nad 60% vzniká na povrchu kovu vrstvička elektrolytu koncentrace solí zvyšuje chemickou aktivitu a elektrochemickou vodivost elektrolytu a tím i rychlost koroze teplota elektrolytu zvyšuje podle zásad chemické kinetiky rychlost reakcí a tím i rychlost koroze, pokud nezpůsobí vyschnutí elektrolytu inhibitory koroze jsou látky, které snižují svým fyzikálně chemickým účinkem korozní napadení kovů (Ščerbejová, 1993) 2.3 Rozdělení koroze podle formy projevu poškození rovnoměrné poškození tato koroze vzniká spojením mnoha míst počátku výskytu koroze v souvislou korozní vrstvu, která postupně pokrývá celou plochu.povrch bývá zkorodován rovnoměrně skvrnité poškození plošné nerovnoměrné poškození způsobené různou aktivitou v systému kovu. (korozní články, rozdílná teplota, rozdílné provzdušnění) důlkové poškození plošné hloubkové poškození, které vzniká lokálně vlivem zvýšené korozní aktivity systému na místech nesourodého povrchu kovu nebo porušením ochranné pasivní vrstvy bodové poškození projevující se obdobně jako důlkové, jen poměr hloubka/šířka dosahuje vysokých hodnot oproti poměru u napadení důlkového

18 nitkové poškození vzniká pod ochrannými povlaky, neproniká do hloubky, šíří se v charakteristické nitkové kresbě, projevuje se pronikáním korozního prostředí ke kovu póry v povlaku a způsobuje puchýře na povlaku podpovrchové poškození vzniká v těsné blízkosti povrchu materiálu, někdy je s povrchem i propojeno v malém bodě, jeho tvorba je podmíněna nízkou korozní odolností materiálu v daném místě mezikrystalické poškození korozní napadení na hranicích zrn, které se projevuje změnou mechanických vlastností (nejvíce náchylnými jsou slitiny, dural a Cr-Ni oceli) transkrystalické poškození poškození ve tvaru trhlin napříč zrn, vzniká za současného působení elektrochemických vlivů a mechanického namáhání selektivní poškození korozní poškození, které napadá jen vybrané části kovu a slitin extrakční poškození vyskytuje se u slitin s vícefázovou strukturou, jeho projevem je korozní napadení pouze některé z fází 2.4 Rozdělení koroze podle prostředí v kterém působí koroze v atmosféře nejrozšířenější koroze,probíhá při relativní vlhkosti nad 60%, vzniká tedy povlak elektrolytu, vzdušný kyslík je předpokladem kyslíkové depolarizace katody a nečistoty v ovzduší (oxid siřičitý, chlorovodík, chloridy a sírany) zajišťují rozrušování primární oxidické vrstvy a korozi stimulují. Jedná se o elektrochemickou korozi, kterou ovlivňuje: vlhkost atmosféry znečištění atmosféry teplota sluneční záření biologičtí činitelé koroze v kapalinách zásadní význam pro korozi ve vodních roztocích má kyslík, při absenci kyslíku by se jednalo o chemickou korozi, voda a její roztoky však obsahují dostatečné množství kyslíku potřebného pro depolarizaci, vodní roztoky jsou různě koncentrované elektrolyty a jejich korozní agresivita závisí na: chemickém složení teplotě

19 přítomnosti kyslíku proudění koroze v plynech tímto se rozumí koroze v nevodivých plynech a za vysokých teplot, takovýmto prostředím jsou např. spaliny, děje probíhají bez zjevných elektrochemických projevů, výsledné korozní produkty mají iontový charakter, jedná se tedy o odlišný elektrochemický proces, který nazýváme chemickou korozí. koroze v půdě veličiny způsobující tuto korozi, jsou zejména ovlivňovány druhem půdy (písčité, hlinité, jílovité), koroze tedy probíhá v různých půdách různě. Jedná se o elektrochemickou korozi, která je zejména ovlivňována: elektrolytem (vodou a solemi) přítomností depolarizátoru (O 2, H + ) ph půdními bakteriemi U písčitých půd převládá koroze rovnoměrná, s kyslíkovou depolarizací, urychlována vlhkostí a přítomností solí (chloridů, síranů, uhličitanů, dusičnanů, fosforečnanů). U bahnitých jílových půd převládá nerovnoměrná důlková koroze s vodíkovou depolarizací. koroze ve specifických prostředích jedná se o charakteristická prostředí, pro která platí typické vlastnosti, jedná se například o prostředí: spalovacích motorů chemických technologií zemědělství - prostředí minerálních hnojiv a zemědělských chemikálií - prostředí živočišné výroby - silážní a senážní prostředí - půda - skladovací plochy a sklady v zemědělství - motory s vnitřním spalováním

20 Tab. 2 Druhy koroze podle prostředí ve kterém působí Prostředí Stupeň agresivity Strojní prvky korozně nejvíce namáhané ČSN 03 88 01 minerálních hnojiv pracovní orgány ve styku s hnojivy a chemikáliemi 5 a chemikálií živočišné výroby silážní a senážní prostory 4-5 4-5 strojní prvky dopravníků, převody, pracovní orgány strojů na přípravu krmiv, konstrukce stájí pracovní orgány vybíračů siláže, konstrukce silážních věží půda 2-3 stroje pro přípravu půdy skladovací plochy stroje pro rostlinou výrobu, zejména samojízdné a skládky 2 stroje a jednoúčelová zařízení s dlouhou dobou skladování motory s vnitřním součásti pod vlivem produktů spalování, 5 spalováním součásti chladících systému Koroze v prostředí minerálních hnojiv a chemikálií Koroze v prostředí minerálních hnojiv je svým charakterem elektrochemická koroze, kterou ovlivňuje zejména přítomnost solí a jejich hygroskopičnost, u tekutých hnojiv jejich koncentrace. Prášková průmyslová hnojiva Prášková průmyslová hnojiva jsou zpravidla jednoduché chemické sloučeniny, jejichž korozní agresivita odpovídá následujícímu pořadí: Vedle poškození elektrochemickou korozí způsobují prášková průmyslová hnojiva i abrazivní opotřebení. Výsledkem je korozně mechanické opotřebení. Velikost abrazivního opotřebení materiálu závisí na vlhkosti hnojiva, velikosti částic hnojiva, tlaku v místě tření a korozní agresivnosti hnojiva Kapalná hnojiva Nejčastěji se používá bezvodý čpavek (čistý zkapalněný NH 3 ) nebo vodný roztok NH 3. H 2 O a amoniakátů (roztoky dusíkatých hnojiv nasycených čpavkem).kapalná hnojiva jsou z hlediska koroze výhodnější, neboť při aplikaci napadají méně strojních součástí a nepůsobí abrazivně. Tab. 3 Rozdělení hnojiv podle agresivity

21 Pořadí Hnojivo Chemické Charakteristika korozní agresivity agresivity složení 1 Síran amonný (NH 4 ) 2 SO 4 slabě kyselá reakce, obsahuje 0,2% volné H 2 SO 4, vyvolává silnou korozi většiny kovů 2 Dusičnan NH 4 NO 3 silnější kyselá reakce, vyvolává amonný silnou korozi kovů 3 Chlorid amonný NH 4 Cl je vysoce agresivní, má silně kyselou reakci, vyvolává korozi většiny kovů 4 Draselná sůl KCl, MgCl vyvolává slabší korozi kovů a Chlorid hořečnatý 5 Síran draselný K 2 SO 4 způsobuje značně menší reakci než draselná sůl 6 Superfosfát Ca(H 2 PO 4 ) 2, vyvolává velmi lehkou korozi kovů H 2 O + 2CaSO 4 Chemikálie používané k ochraně rostlin Vedle minerálních hnojiv se používá v zemědělství množství chemických přípravků (pesticidů) k ochraně rostlin. Většinou se jedná o látky organické i anorganické s různou korozní agresivitou, jejichž působení můžeme omezit důslednou údržbou a čištěním zařízení po práci, použitím inhibitorů, případně náhradou kovových částí plasty. Koroze v prostředí živočišné výroby Prostředí živočišné výroby je z hlediska korozní agresivity zařazováno do skupiny silně agresivní až velmi silně agresivní. K zvláště agresivním patří stájové prostředí a prostředí silážních věží a jam. Stájové prostředí Ve stájovém prostředí probíhá elektrochemická koroze, která je ovlivňována: vysokou relativní vlhkosti, která je až 75-90% kondenzací vody v okolí vnějších stěn, oken a dveří zvýšená koncentrace nečistot v ovzduší (SO 2, H 2 S, CO 2, NH 3 )

22 Prostředí silážních věží a jam V prostředí siláží se vyskytuje elektrochemická koroze, která probíhá bez přítomnosti kyslíku při vodíkové depolarizaci (2H + + 2e - H 2 ) v důsledku značné koncentrace vodíkových iontů. Rychlost koroze závisí na ph, zastoupení kyselin a na vlhkosti (Ščerbejová, 1993) 2.5 Ochrana proti korozi Rozdělení ochran proti korozi Do ochrany proti korozi v širším slova smyslu zahrnujeme: volbu konstrukčního materiálu úpravu korozního prostředí konstrukční řešení vlastní ochranu Volba konstrukčního materiálu musí být provedena nejen s ohledem na schopnost materiálu plnit funkční požadavky, ale i s ohledem na jeho korozní stálost v daném prostředí při zvážení všech ekonomických aspektů. Úprava korozního prostředí může provést omezení činitelů ovlivňujících průběh koroze, např. vysoušením pomocí vysoušedel v uzavřených prostorech, odstraňováním korozně agresivních látek, omezením depolarizace nebo použitím inhibitorů koroze. Konstrukční řešení může ovlivnit rozvoj koroze omezením ploch a míst, kde se zachycuje kapalina a nečistoty z daného prostředí a vzájemnou izolací kovů s různým elektrochemickým potenciálem tak, aby nevznikl korozní makročlánek. Vlastní ochranu proti korozi můžeme provádět elektrochemicky nebo ochrannými povlaky. Elektrochemická ochrana proti korozi využívá zákonitosti elektrochemické

23 koroze a může být katodická a anodická. Katodická ochrana je založena na skutečnosti, že v korozním článku se na katodě koroze zpomaluje. Proto z kovu, který chceme chránit, vytvoříme katodu. To můžeme provést vnějším zdrojem proudu, nebo tzv. obětovanou anodou - toho se využívá např. při ochraně vodojemů. Anodická ochrana je založena na skutečnosti, že u některých kovů vzniká oxidická vrstva elektrochemicky ušlechtilejší, pasivuje kov a zpomaluje jeho korozi. Pro urychlení vzniku oxidické vrstvy, vytvoříme z daného kovu anodu připojením na kladný pól. Ochrana proti korozi ochrannými povlaky zahrnuje: ochranu povlaky dlouhodobého charakteru oxidickými povlaky kovovými povlaky organickými povlaky smalty ochranu povlaky krátkodobého charakteru na bázi olejů, vazelín, vosků a laků, zabezpečují ochranu proti korozi během skladování a přepravy. Předmětem této práce je ochrana proti korozi organickými povlaky dlouhodobého charakteru použitím nátěrových hmot. 2.5.1 Ochrana proti korozi nátěrovými hmotami Ochrana prostřednictví nátěrových hmot patří k nejstarším a dosud ještě k nejpoužívanějším. Nátěrové hmoty tvoří asi 70 % všech povlaků. Jejich ochranné vlastnosti spočívají hlavně v izolaci kovového předmětu, před působením nepříznivých vlivů vnějšího prostředí.

24 2.5.1.1 Rozdělení nátěrových hmot podle klimatické odolnosti venkovní vnitřní podle obsahu pigmentů barevné transparentní podle teploty zasychání při pokojové teplotě vypalovací (vyšší teploty) podle způsobu nanášení stříkáním natíráním štětcem máčením poléváním elektroforézou elektrostaticky podle pořadí vrstev penetrační základní podkladové vrchní podle účelu ochranné dekorativní signální maskovací speciální

25 podle filmotvorných složek asfaltové polyesterové celulózové práškové chlorkaučukové silikonové lihové olejové syntetické polyuretanové 2.5.1.2 Značení nátěrových hmot Pro snadnější orientaci v druzích nátěrových hmot, díky jejích rozsáhlému sortimentu, bylo zavedeno jednotné zřetelné značení. Rozdělení nátěrových hmot podle obsažených pojidel A asfaltové hlavní filmotvornou složkou je asfalt, dobře odolávají povětrnostním vlivům, hlavně vlhkosti, není vhodné nanášet na ně další vrstvy B polyesterové hlavní filmotvornou složkou je nenasycená polyesterová pryskyřice, jsou dvousložkové, přidává se urychlovač a tím dojde ke kopolymeraci, výsledný film je tvrdý a lesklý C celulózové filmotvornou složkou jsou deriváty celulózy, vysoce hořlavé, chemicky ne příliš odolné, ale rychleschnoucí E práškové řadí se do skupiny ekologických nátěrových hmot, neboť neobsahují těkavá rozpouštědla, hlavní filmotvornou složkou jsou pryskyřice, nanáší se elektrostaticky

26 H- chlorkaučukové hlavní filmotvornou složku tvoří chlorkaučuk, důležitou složkou jsou změkčovadla, vykazují velice dobrou odolnost proti vodě a chemickým vlivům K silikonové hlavní filmotvornou složkou jsou silikonové pryskyřice, které jsou odolné proti účinkům tepla až 600 C, kouřových plynů a kyselin L lihové hlavní filmotvornou složkou jsou přírodní nebo syntetické pryskyřice, které jsou rozpustné v lihu, používají se zřídka, laky N coil-coating pro povrchovou úpravu kovových pásů O olejové hlavní filmotvornou složkou jsou polymerované vysychavé oleje nebo kombinace vysychavých olejů se syntetickými pryskyřicemi, jsou velice odolné vlhku a povětrnostním vlivům, nestříkatelné P pomocné přípravky S syntetické hlavní filmotvornou složkou jsou syntetické pryskyřice, nejvíce rozšířena skupina nátěrových hmot, kterou lze třídit podle jednotlivé klasifikace na: na vzduchu schnoucí, s pojivovou bází alkydových pryskyřic, s alkyly modifikovanými vysychavými oleji JK 21 vypalovací, na bázi alkydových a aminových pryskyřic JK 22 na bázi epoxyesterových pryskyřic JK 23 na bázi epoxidových pryskyřic JK 31 na bázi fenol formaldehydových pryskyřic JK 33 na bázi polymerátových pryskyřic JK 36 na bázi akrylátových pryskyřic JK 38 U polyuretanové nátěrové hmoty dvousložkové, u kterých vzniká nátěr polyadičními reakcemi izokyanátů s látkami obsahujícími aktivní vodík hydroxilové skupiny, výsledná vrstva je chemicky odolná a tvrdá

27 V vodouředitelné představují materiály na bázi pryskyřic rozpustných ve vodě a disperzní materiály. U vodouředitelných nátěrových hmot se jedná o homogenní roztok pojiva ve vodě s přísadou organických rozpouštědel, plniv, pigmentů a ostatních aditiv. Ekologické, stále se zdokonalují Značení typu nátěrových hmot 1000 fermeže, bezbarvé příp. transparentně obarvené látky, bezbarvá lepidla 2000 pigmentové nátěrové hmoty (barvy základní a podkladové, emaily vrchní) 3000 pasty 4000 nástřikové a vyrovnávací hmoty (plniče) 5000 tmely (i pro silnější vrstvy) 6000 ředidla a rozpouštědla 7000 sušidla, tužidla, katalyzátory, iniciátory, lepidla 8000 pomocné přípravky, podlahoviny 9000 pryskyřice Značení barevného odstínu ČSN 67 3067 0000 0999 bezbarvé 1000 1999 odstíny šedé (1000 bílá, 1999 černá) 2000 2999 odstíny hnědé 3000 3999 odstíny fialové 4000 4999 odstíny modré 5000 5999 odstíny zelené 6000 6999 odstíny žluté 7000 7999 odstíny oranžové 8000 8999 odstíny červené 9000 ostatní např. metalíza

28 2.5.1.3 Složení nátěrových hmot V současné době se na výrobu nátěrových hmot používá široká škála různých druhů surovin. Oproti minulým letům je dnes jako jedna z hlavních kritérií ekologická nezávadnost, nepřípustné je používání pigmentů na bázi olova a chrómu. Snahou je vytlačit i organická rozpouštědla. Základní složky nátěrových hmot: filmotvorné látky vytvářejí souvislý film, tím udělují nátěru základní vlastnosti jako tvrdost, pružnost, přilnavost, lesk a hlavně vlastní odolnost, nejrozšířenější základní materiál dnes tvoří syntetické pryskyřice. rozpouštědla jsou látky, které umožňují nanášení nátěru, rozpouští filmotvorné látky nebo s nimi vytvářejí emulze, moderní ekologické trendy vedou k vodní bázi, stále se však užívá xylen, toluen, alkohol nebo benzín plnidla jedná se o velmi jemné nerozpustné materiály v rozpouštědlech, které tvoří kostru nátěrové hmoty a dodávají ji mechanické, ale i jiné vlastnosti (snižují cenu), mívají často světlou barvu, např. blanc fixe, kaolín, mastek, sklo, elastoplasty atd. pigmenty jsou to také velmi jemné nerozpustné prášky, které dávají nátěru požadovaný barevný odstín, krycí schopnost, ale i inhibiční schopnosti, používají se různé látky např. fosforečnan zinečnatý, oxid titaničitý, soli železa atd. aditiva jen velice zřídka se vyskytují nátěrové hmoty složené pouze z výše uvedených látek, konkrétních požadovaných vlastností se dosahuje přidáním malého množství dalších přísad, např. zahušťovadla, sušidla, stabilizátory, iniciátory, aroma atd.

29 2.5.1.4 Předúprava povrchu pro nátěrové hmoty Základním předpokladem dobré přilnavosti a životnosti nátěru je zajištění kvalitní předúpravy povrchu tj. očištění, odmaštění, odrezivění a vytvoření konverzních vrstev zvyšujících ochrannou účinnost a přilnavost nátěru. Význam předúprav je obvykle uznáván, ale v praxi opomíjen. Neodstraněná rez je přitom prvotním zdrojem nové koroze pod nátěrem. Mastnota, prach i zbytky vody snižují přilnavost celého nátěrového systému. Nejefektivnějším způsobem při odstraňování nečistot a rzi mechanickou cestou je otryskávání. K méně efektivním způsobům patří odstraňování rzi a nečistot ručně pomocí drátěných kartáčů, popř. kotoučových kartáčů, které se upevňují do ručních nebo stojanových vrtaček. Chemicky se zbytků rzi zbavujeme mořením nebo odrezovači. Podstatou moření je rozpouštění korozních zplodin mořidly, tj. roztoky, které s korozními zplodinami reagují a jen málo napadají kov. Odmašťováním se odstraňují zbytky mastných nečistot př.(oleje, tuky, saze, prach). Provádí se organickými rozpouštědly a vodními odmašťovacími prostředky. Z organických rozpouštědel se používá technický benzín, trichloretylen, tetrachloretylen aj.. 2.5.1.5 Hlediska volby ochrany proti korozi nátěrovými hmotami Při volbě nátěrového systému musíme brát v úvahu především: použitý konstrukční materiál účel ochranného povlaku korozní agresivitu prostředí předpokládanou životnost nátěru technologii nanášení ekonomická hlediska ekologická hlediska (Ščerbejová, 1993)

30 2.5.2 Ochrana proti korozi doporučená do prostředí průmyslových a statkových hnojiv 2.5.2.1 Řešení ochrany strojů, zařízení a konstrukcí proti vlivu průmyslových hnojiv Dobrou ochranou proti koroznímu vlivu průmyslových hnojiv jsou alkydové nátěry se základem a vinylové nátěry. Největší narušení těchto nátěrů bývá v chloridu draselném (draselná sůl), Alkydové nátěry však nejsou odolné proti otěru. Lepší jsou nátěry vinylové a epoxidové nebo povlaky z plastových hmot (prášková technologie). Do prostředí průmyslových hnojiv se nehodí zinkové povlaky, protože rychlost koroze bývá 25 µm/rok. Použijeme-li nátěru na pozinkovaný povlak, je možno pozinkovaný ocelový plech v prostředí hnojiv použít. Nejsou však vhodné pro dusičnan amonný. Abrazivnímu opotřebení dobře odolávají pružné povlaky z pryže a vinylového nátěru (Jára, Havrland, 1983). Další vhodné nátěrové systémy pro stroje a konstrukce přicházející do styku s průmyslovými hnojivy jsou: Tab.4 Nátěrové systémy pro stroje a konstrukce přicházející do styku s průmyslovými hnojivy (Ščerbejová, 1993) typ nátěrové hmoty základní nátěr nátěrový systém vrchní nátěr polymerátové S 2802 S 2803 polystyrénové S 2003 S 2850 chlorkaučukové S 2357 H 2001 polyuretanové U 2001 U 2054 akryluretanové U 2001 U 2057 disperzní V 2043 V 2034 vodouředitelné S 2003 V 2045

31 2.5.2.2 Řešení ochrany strojů, zařízení a konstrukcí proti vlivu statkových hnojiv Kromě laminování a pogumování se k ochraně uhlíkových ocelí do prostředí statkových hnojiv používají různé nátěrové systémy. Celková tloušťka nátěru musí být minimálně 0,15 mm. Na očištěný povrch se osvědčila např. kombinace základová barva S 2003 a čtyřikrát email S 2850. Pro vnější povrch se doporučuje nátěr vhodný pro konstrukce, například S 2005 a vrchní email S 2013 (tři vrstvy). Celková tloušťka vnějších nátěrů musí být minimálně 0,12 mm. (Jára, Havrland, 1983) 2.6 Zkoušení ochranných vlastností povrchových ochran Zkoušky ochranné účinnosti povrchových nátěrů bývají prováděny jak v terénu, tak v laboratorních podmínkách. Cílem těchto prováděných zkoušek je zjistit kvalitu a vhodnost nátěrového systému pro podmínky expozice, kterým bude ošetřený stroj vystaven a nucen odolávat. Dělení zkoušek dle časového hlediska a charakteru vnějších činitelů působících na testované vzorky: dlouhodobé zkoušky v reálných podmínkách v atmosféře (ČSN 673090 / ČSN EN ISO 8565), ve vodě, v půdě, ve specifických provozních podmínkách a jiných reálných prostředích laboratorní zkoušky simulační napodobují intenzitu a časový sled působení korozních činitelů zrychlené zesilují intenzitu některých korozních činitelů nepřímé zkoumají faktory, které mohou nepřímo ovlivnit korozní procesy cyklické dochází ke střídání různých korozních prostředí a činitelů, kteří mají vliv na korozi kovů

32 2.6.1 Normalizované zkoušky Jedná se o zkoušky u kterých je přesně stanoveno prostředí i časové působení, umožňují opakovatelnost experimentu a srovnání výsledků. Jsou základem laboratorních zrychlených zkoušek trvanlivosti povrchových ochran. Normalizované laboratorní zrychlené zkoušky trvanlivosti povrchových ochran: stanovení odolnosti vlhkým atmosférám s obsahem SO 2 ČSN 673096, ČSN EN ISO 3231 stanovení odolnosti v neutrální solné mlze ČSN 673092, ČSN EN ISO 7253 korozní zkoušky v kondenzační komoře ČSN 038131 Komora s SO 2 Jedná se o plynotěsné zařízení, do kterého se na začátku cyklu nadávkuje 0,2 l oxidu siřičitého. Do vaničky ve spodní části, pod kterou je umístěno elektrické vytápění, se naplní 2 l ± 0,2 l destilované vody. Teplota prostředí se udržuje na 40 ± 3 C. Po 8 hodinách ve zkušební komoře se prostor odvětrá a vzorky se ponechají 16 hodin v odvětraném prostoru ( v laboratorních podmínkách), poté se cykly opakují. Obr.1 Komora s prostředím SO 2

33 Komora se solnou mlhou Komora se solnou mlhou (Obr.2) je zařízení vyrobené z laminátu, aby odolávalo rozprašovanému solnému roztoku. Vnitřní prostor komory je utěsněn a střecha provedena tak, aby kondenzující voda nemohla okapávat na vzorky. Komora má vnitřní rozměr 810x500x600 mm. Prostředí v komoře o teplotě 35 ± 2 C je vytvořeno solnou mlhou k jejíž výrobě se využívá roztoku NaCl o koncentraci 50 ± 5 g/dm3, spotřeba roztoku NaCl je 0,5 l / h. Spotřeba demineralizované vody se pohybuje v rozmezí 80-120 ml/h. Vzorky jsou uložené v pryžových držácích, aby se navzájem nedotýkaly, hodnocena je 1 strana. Obr.2 Komora se solnou mlhou Kondenzační komora Zařízení je vyrobeno z chemicky odolného materiálu a průhledným, otevíratelným vrchním víkem, které umožňuje optickou kontrolu během zkoušky. Vzorky se zavěšují na skleněné tyče tak, aby se vzájemně nedotýkaly. Ve spodní části kondenzační komory je náplň destilované vody, která je elektricky zahřívána na teplotu 35 ± 2 C. V komoře je relativní vlhkost 100%. Obr.3 Kondenzační komora

34 2.6.2 Nenormalizované zkoušky v kondenzační komoře s destilovanou vodou ČSN 038131 8 hodin, namočení vzorků do hnojiva DAM 390 1 minuta, 16 hodin v laboratoři (teplota 23±2 C, vlhkost 75%) v kondenzační komoře s destilovanou vodou ČSN 038131 8 hodin, namočení vzorků do kejdy 1 minuta, 16 hodin v laboratoři (teplota 23±2 C), vlhkost 75%) 2.7 Metody hodnocení nátěrových hmot Hodnocení použitých nátěrových systémů je nezbytným doplňkem korozních zkoušek. Jejich pomocí se zjišťují mechanické, fyzikálně-chemické a optické vlastnosti těchto nátěrových systémů. Dělení metod hodnocení nátěrových hmot Dle poškození zkoumaného objektu: destruktivní - dochází k poškození zkoumaného objektu nedestruktivní - během zkoušky nedochází k poškození zkoumaného objektu Dle časového hlediska: před provedením zkoušky v průběhu zkoušky po provedení zkoušky 2.7.1 Stanovení přilnavosti nátěru (ČSN EN ISO 2409) Pro stanovení přilnavosti nátěru je nejvíce rozšířenou metodou mřížková zkouška (ČSN EN ISO 2409), kterou lze stanovit přilnavost nátěrů do tloušťky 250 µm. Podstatou této zkoušky je naříznutí nátěru, na sebe kolmými řezy v předepsaném počtu a vzájemných rozestupech. Po proříznutí nátěru se místo přelepí samolepící páskou s definovanou

35 lepivostí (10N) a po jejím odtržení se hodnotí míra poškozená nátěru, který se vyhodnotí dle normy. Rozestupy mezi jednotlivými řezy mřížky jsou dány normou a závisí na tloušťce a druhu podkladu: pro tloušťku vrstvy do 60 µm je vzdálenost nožíků (řezů) 1 mm (tvrdé podklady) pro tloušťku vrstvy 60 120 µm je vzdálenost řezů 2 mm (měkké i tvrdé podklady) pro tloušťku vrstvy nad 120 µm je vzdálenost 3 mm (měkké i tvrdé podklady) Tab.5 Hodnocení přilnavosti nátěru dle ČSN ISO 2409 stupeň popis 0 řezy jsou zcela hladké, žádný čtverec není poškozen 1 2 3 4 nepatrné poškození v místech, kde se řezy kříží, poškozená plocha nesmí přesáhnout 5% nátěr je nepatrně poškozen podél řezů a při jejich křížení; povrch mřížky smí být poškozen o víc než 5% a méně než 15% celkové plochy nátěr je částečně poškozen v rozích řezů, podél řezných hran částečně nebo celý, na různých místech mřížky; poškození mřížky je větší než 15%, ale menší než 35% na nátěru jsou velké změny v rozích řezů a některé čtverečky jsou částečně nebo zcela poškozeny; plocha mřížky je poškozena z více jak 35%, ale méně než z 65% 5 změny, které jsou větší než u stupně 4 Pro hodnocení vrstev nátěru o vyšších tloušťkách je vhodné použít odtrhovou zkoušku (ČSN EN 24624), při které se měří skutečná adheze v MPa. Obr.4 Nástroje pro mřížkovou zkoušku

36 2.7.2 Stanovení tloušťky nátěru (ČSN EN ISO 2808) Tloušťka nátěru je jedním z nejdůležitějších kritérií určujících ochranné vlastnosti nátěru. Při měření hodnot je nutno vzít v úvahu stav podkladového materiálu. Postup stanovení tloušťky povlaku je přednostně prováděn nedestruktivně. Tloušťku nátěru lze také stanovit pomocí destruktivních metod (mikrometry, mikroskopy), které ale byly v poslední době téměř nahrazeny nedestruktivními metodami. Přístroj PERMASCOPE (Obr.5): Pracuje na základě magnetické indukce, lze jím měřit nemagnetické povlaky, např.: Zn, Cr, Sn, Al nátěrové hmoty na magnetickém podkladu (např. na oceli) Obr.5 Přístroj Permascope 2.7.3 Hodnocení odolnosti hloubením (ČSN EN ISO 1520) Podstatou zkoušky hloubením je zjištění odolnosti nátěru proti prasknutí či odloupnutí při plynulé pozvolné deformaci podkladu, která je způsobena vtlačováním ocelové koule o průměru 20 mm do podkladového materiálu opatřeného zkušebním nátěrem. Vtlačování koule se provádí do okamžiku, kdy dojde k prvnímu poškození nátěru. V tomto okamžiku se změří hloubka vtisku. Zkouška je ukončena hloubkou vtisku 5 mm. Pro provedení této zkoušky je používán Erichsenův přístroj (Obr.6).

37 Obr.6 Erichsenův přístroj pro zkoušku hloubením 2.7.4 Stanovení odolnosti při ohybu (ČSN EN ISO 1519) Tato zkouška určuje postup pro stanovení odolnosti nátěru vůči praskání a uvolňování od kovového podkladu při ohybu přes trnový válec různého průměru. Měrnou jednotkou je průměr trnu ze zkušební sady, na němž se při ohybu v úhlu 180 vytvoří na nátěru trhlinky. Norma uvádí zkušební trny o průměrech: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 16, 20 a 32 mm. Zkouška se postupně opakuje s trny stále menšího průměru, až dojdeme k prvnímu průměru trnu, při jehož použití nátěr praskne nebo se uvolňuje od podkladu. Obr.7 Zařízení pro ohybovou zkoušku 2.7.5 Stanoveni tvrdosti Tvrdost nátěru úzce souvisí se strukturou, odolností vůči otěru, deformaci a samozřejmě s celkovou životností celého nátěrového systému. Tvrdost povlaku je určena

38 jako odpor, který klade povlak proti vnikání cizího přesně definovaného tělesa při předepsaném zatížení, které může být buď konstantní nebo se pozvolna měnící. Tužková metoda (ČSN 673075) Využívá se pro měření povrchové tvrdosti nátěrových hmot s výjimkou matných a hrubých nátěrů. Pro provedení zkoušky se používá sada tužek KOOH-I-NOOR HARDTMUTH o normou stanovených tvrdostech. Tvrdost nátěru je určena podle tužky, která jako první vytvoří na nátěru nesmazatelný vryp. Tab.6 Odpovídající tvrdost nátěru příslušné tužce Tvrdost nátěru 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Číslo tužky 3B 2B B HB F H 3H 4H 5H 6H 7H 8H 9H 2.7.6 Stanovení změny lesku (ČSN 673063, ČSN ISO 2813) Lesk nátěru je schopnost odrážet světelné paprsky. Je důležitým znakem jakosti při hodnocení ozdobně dekoračních vlastností nátěru, ale jeho změna indikuje nastávající degradaci nátěru. Hodnotíme podle kvality obrazu černobílé šachovnice v nátěru (metoda subjektivní). Stupeň: 1. obraz zcela kontrastní 2. při jedné straně obraz rozostřený 3. obraz je celý vidět, ale rozostřeně 4. obraz je vidět jen z části, ale rozostřeně 5. obraz není vidět

39 2.7.7 Stanovení změny barevného odstínu (ČSN 673067) Změna barevného odstínu u nátěru vlivem UV záření je důležitým faktorem pro určení stupně degradace vrchního nátěru, a tedy zprostředkovaně i pro zjištění ztráty bariérové funkce nátěru (Kalendová, 2001). Získávají se takto doplňkové informace o korozní odolnosti nátěrů. Pro stanovení změny barevnosti a lesku je používán normovaný systém CIE, který označuje každou barvu číselně třemi trichromatickými složkami X,Y,Z a tak podává obraz o uložení barev v prostoru. 2.7.8 Hodnocení prorezavění (ČSN EN ISO 4628-2) Prorezavění je jedním z projevů koroze, kterému předchází vznik puchýřů. Puchýře se hodnotí jako následek korozního napadení podkladového kovu, případně jako následek sorpčních a osmotických dějů na hranici podkladový kov základní nátěr. Při hodnocení puchýřů se zjišťuje plocha, kterou pokrývají. Plocha se zjišťuje pomocí čtverců o straně 1 mm a udává se v % celkové plochy vzorku. Číselně se vyjadřuje pomocí faktoru F H : A F H = B A aritmetický průměr vzdálenosti středů sousedních puchýřů v milimetrech B střední průměr puchýřů v milimetrech Puchýře s menším lineárním rozměrem než 1 mm se označují jako krupice a hodnotí se pouze rozměrem plochy pokryté puchýři.

40 Prorezavění Průnik korozních zplodin podkladového kovu na povrch nátěru. bodové korozní zplodiny mají tvar ohraničených plošek s největším lineárním rozměrem do 10 mm plošné stopy korozního napadení na podkladovém kovu se vyskytují jako souvislé plochy s rozměrem větším než 10 mm prokorodování nátěru v okolí zkušebního řezu pro posouzení ochranné schopnosti nátěru v místě řezu a v jeho nejbližším okolí

41 3 Cíl práce Cílem této diplomové práce je provést výběr nátěrových hmot vhodných k povrchové ochraně cisteren pro aplikaci kejdy a průmyslových hnojiv, a to na základě předchozích zkoušek a dostupné literatury. Navrhnout metodiku laboratorních zkoušek ochranné účinnosti nátěru pro výše uvedená specifická prostředí. Provést laboratorní zkoušky ochranné účinnosti vybraných nátěrových systémů (Bilak Zn Primer + Bisil, S 2802 Axal + S 2803 Axal a S 2015 Protirez), a na základě těchto zkoušek provést návrh ochrany cisteren s ekonomickým zdůvodněním.

42 4 Materiál a metody 4.1 Příprava vzorků Pro laboratorní zkoušky byly připraveny vzorky těchto parametrů: rozměr vzorků 65 x 160 x 0,5 (mm) materiál ocel třídy 11 Neboť se jednalo o vzorky z čistého, nezkorodovaného plechu a povrch byl bez zjevných nečistot, byla provedena předúprava povrchu pouze odmaštěním pomocí přípravku Perchloretylen. Před nanášením nátěrové hmoty byla naměřena drsnost povrchu pomocí měřícího přístroje Mitutoyo SJ.201.Hodnoty uvedeny v (Tab.7). Nanášení nátěrových hmot bylo prováděno postupem předepsaným v katalogových listech příslušného nátěru. Tab.7 Drsnost povrchu základního materiálu před nanesením barvy Etalon vzorek měřený v podélném směru vzorek měřený v příčném směru 1. strana 2. strana 1.strana 2.strana číslo měření Ra (µm) Ra (µm) Ra (µm) Ra (µm) 1 0,56 0,54 0,75 0,72 2 0,55 0,48 0,95 1,42 3 0,44 0,71 0,56 0,74 4 0,69 0,62 0,84 0,68 5 0,57 0,63 0,6 0,75 6 0,64 0,62 0,65 0,58 7 1,15 0,64 1,05 0,87 8 0,71 0,68 1,75 0,9 9 0,91 0,51 0,55 0,56 10 0,54 0,48 0,66 0,41 Průměr 0,676 0,591 0,836 0,763

43 4.2 Charakteristika vybraných povrchových ochran Zrychlené laboratorní zkoušky byly provedeny na těchto třech nátěrových systémech: BILAK Zn Primer + Bisil S 2802 Axal + S 2803 Axal S 2015 Protirez 4.2.1 Charakteristika nátěrového systému BILAK Zn Primer + Bisil BILAK Zn Primer BILAK Zn Primer je moderní špičková vysokosušinová silikon-akrylátová barva zinková, určená k základní antikorozní úpravě povrchů, na které jsou z hlediska protikorozní ochrany kladeny vysoké nároky. Barva se hodí k základní protikorozní ochraně ocelových a litinových předmětů a konstrukcí vystavených agresivním vlivům povětrnosti, chemické zátěži, trvalé vlhkosti i dlouhodobé expozici pod vodou. Barvu lze použít na podpovrchovou úpravu podponorových části lodí a ocelových zařízení trvale ponořených do vody. S výhodou je nátěr použitelný pro úpravu stožárů vysokého napětí, ocelových rámů praček a ledniček. Ve více vrstvách (alespoň 2 dle stupně agresivity prostředí) se barva v exterieru používá i pro finální ochranu. K dostání pouze v barevném odstínu šedá. Barva se nanáší štětcem, válečkem, máčením, lze ji i bezvzduchově stříkat. První vrstvu je lépe natřít štětcem. Barva vyžaduje pečlivou přípravu podkladu (otrýskání, obroušení). Mezi jednotlivými vrstvami je doporučeno zachovat technologickou přestávku cca. 8 hod. aby předchozí vrstva dostatečně vytvrdila (barva vytvrzuje pouze odtěkáním ředidla). Barva je optimálně naředěna z výroby, ale je možné ji přiředit do optimálních požadavků uživatele pomocí přípravku Xylen, S 6005. Vydatnost se pohybuje okolo 3-5 m 2 / 1 Kg barvy v jedné vrstvě (www.biopol.cz)..

44 BISIL Bisil je speciální vrchní barva zaměřena především na konečnou úpravu povrchových ocelových a litinových předmětů a konstrukcí vystavených agresivním vlivům povětrnosti, vodě, slunci i některým chemickým zátěžím. Pro svou výbornou přilnavost k široké škále materiálu i vynikající bariérové vlastnosti se této nátěrové hmoty využívá i k ochraně betonu (jímky, bazény, apod.), dřeva (okenní rámy, zahradní nábytek, apod.). Není odolná nižším frakcím ropných produktů (benzín, org. rozpouštědla) a některým dalším látkám (kyselina máselná, kyselina propionová, apod.) Nanáší se štětcem, válečkem, nebo stříkáním. Technologické přestávky mezi vrstvami obvykle 2 6 hod. Barvu lze aplikovat i v jedné vrstvě, ale doporučuje se vícevrstvý systém. Požadovaná tloušťka vytvrzeného filmu pro definitivní ochranu (bez základního nátěru) je 80-120 µm. Celková tloušťka nátěrového systému včetně základní barvy je 180 300 µm (dle korozních podmínek). Doporučení pro nanášení : optimální teplota podkladu 15 25 C, min. +5 C. Nejvýhodnější úprava ocelového podkladu je tryskání + aplikace vhodné základní barvy.vhodné antikorozní základní barvy: BILAK Zn Primer, GLASFIX Zn Prim, S 2102, Eterfix PRIM (www.biopol.cz). 4.2.2 Charakteristika nátěrového systému S 2802 Axal + S 2803 Axal S 2802 AXAL Polymerátová základní barva odolná chemikáliím. Disperze anorganických pigmentů a plnidel v pojidle, obsahujícím vinylový kopolymer rozpuštěný v organickém rozpouštědle a zvláčňovadle. Barva S 2802 Axal je určena k základním nátěrům kovových ploch, které budou opatřeny vrchním nátěrem S 2803 Axal. Tento nátěrový systém odolává vlivu agresivních chemikálií (roztoky zásad, kyselin) a povětrnosti. Vlivem některých chemikálií může dojít ke změně odstínu, jinak zůstane nátěrový systém neporušený.