RU2520164C2 - Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces - Google Patents

Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces Download PDF

Info

Publication number
RU2520164C2
RU2520164C2 RU2012130904/28A RU2012130904A RU2520164C2 RU 2520164 C2 RU2520164 C2 RU 2520164C2 RU 2012130904/28 A RU2012130904/28 A RU 2012130904/28A RU 2012130904 A RU2012130904 A RU 2012130904A RU 2520164 C2 RU2520164 C2 RU 2520164C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coatings
samples
frequency coefficient
time
electrochemical
Prior art date
Application number
RU2012130904/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012130904A (en
Inventor
Елена Владиславовна Бакирова
Борис Суренович Агаян
Татьяна Владимировна Варагина
Игорь Александрович Корольченко
Игорь Константинович Гречановский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агенства по государственным резервам
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агенства по государственным резервам filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение Научно-исследовательский институт проблем хранения Федерального агенства по государственным резервам
Priority to RU2012130904/28A priority Critical patent/RU2520164C2/en
Publication of RU2012130904A publication Critical patent/RU2012130904A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2520164C2 publication Critical patent/RU2520164C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: proposed technical decision relates to forecast of durability (service life) of paint coatings intended for protection of metal surfaces of industrial facilities against corrosion, including structures for storage of different liquids, and namely oil products. The method provides for accelerated electrochemical tests of metal specimens with coatings in time at superimposition of the specified AC frequencies in electrolyte medium with further determination of frequency coefficient of variation of electrical capacity of specimens (Kf), as per the value of which protective properties of the above coatings are assessed. The proposed method consists in the fact that the above tests are performed at least at two time intervals, which are selected based on the following experimentally defined total dependence of frequency coefficient of variation of electrical capacity of the test specimens (Kf) on duration time of electrochemical tests of metal specimens with coatings (t). Duration of time intervals of electrochemical tests is determined as per the nature of graphic dependence of frequency coefficient (Kf) as a function of test time (t). Forecast of durability of the test coatings is composed by determining their probable operating life (T) based on the following expression: T = [ ( ln K f m ) b 1 ] 1 n 1 , w h e r e
Figure 00000013
, T - probable operating life of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces, Kfm - frequency coefficient of variation of electrical capacity of test specimens, which is determined at the end of the second time interval of electrochemical tests, b1 and n1 - parameters determined by the nature of industrial corrosion-protection paint coatings and at the end of the second time interval of electrochemical tests.
EFFECT: obtaining a real-time forecast of durability of industrial corrosion-protection paint coatings on meal surfaces by detecting the law of influence of AC frequencies on protective properties of coatings at accelerated electrochemical tests.
4 dwg, 4 tbl

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области прогнозирования долговечности (срока службы) лакокрасочных покрытий, предназначенных для защиты металлических поверхностей промышленных объектов от коррозии, в том числе конструкций стальных резервуаров для светлых нефтепродуктов, и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности при проведении противокоррозионной защиты внутренней поверхности емкостей для хранения различных жидкостей, в особенности нефтепродуктов.The proposed technical solution relates to the field of predicting the durability (service life) of coatings designed to protect metal surfaces of industrial facilities from corrosion, including the construction of steel tanks for light oil products, and can be used in the oil, oil refining and other industries during anti-corrosion protect the inner surface of containers for storing various liquids, in particular petroleum products.

Для оценки коррозионной стойкости покрытий на основе лакокрасочных материалов проводят натурные и ускоренные климатические испытания. Хотя натурные испытания являются наиболее достоверными, однако длительность их проведения не позволяет заранее предсказать эксплуатационные свойства лакокрасочных материалов. Ускоренные методы испытаний покрытий проводятся под воздействием различных факторов, позволяющих в более короткие промежутки времени производить указанные испытания, в том числе с использованием термостатов и/или в специальных средах для проверки химической стойкости защитных покрытий.To assess the corrosion resistance of coatings based on paints and varnishes, full-scale and accelerated climatic tests are carried out. Although full-scale tests are the most reliable, however, their duration does not allow us to predict in advance the operational properties of paints and varnishes. Accelerated test methods for coatings are carried out under the influence of various factors, allowing these tests to be performed at shorter periods of time, including using thermostats and / or in special environments to check the chemical resistance of protective coatings.

Ускоренные коррозионные испытания и прогноз срока службы покрытий приведены в ГОСТ 9.401-2004 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов», где предусматривается проведение большого количества циклических методов исследования, включающих экспозицию образцов в камерах холода, соляного тумана, влаги, сернистого газа и т.д. Согласно этим данным принято считать эксплуатацию покрытия сроком в один год, если оно успешно прошло 12-14 требуемых циклов.Accelerated corrosion testing and forecasting the service life of coatings are given in GOST 9.401-2004 “Unified system of protection against corrosion and aging. Varnish-and-paint coatings. General requirements and methods of accelerated tests for resistance to climatic factors, ”which provides for a large number of cyclic research methods, including exposure of samples in chambers of cold, salt fog, moisture, sulfur dioxide, etc. According to these data, it is considered to be the operation of the coating for a period of one year if it has successfully passed 12-14 required cycles.

Недостаток указанного способа оценки долговечности покрытий заключается в длительности циклов, что создает трудности в оценке современных видов покрытий, защитные свойства которых сохраняются более 10 лет эксплуатации.The disadvantage of this method of assessing the durability of coatings is the duration of the cycles, which creates difficulties in assessing modern types of coatings whose protective properties are preserved for more than 10 years of operation.

Международные требования по противокоррозионной защите лакокрасочными материалами изложены в стандарте ISO 12944-6:1988 «Лаки и краски. Антикоррозионная защита стальных конструкций от коррозии с помощью защитных лакокрасочных материалов. Часть 6. Лабораторные методы испытаний для определения рабочих характеристик». Требования, изложенные в этом документе, основываются на оценке защитных свойств покрытий к непрерывному воздействию соляного тумана и конденсированной влаги, а также к воздействию ряда химических сред, в том числе сернистого газа.International requirements for anticorrosive protection by paints and varnishes are set out in the standard ISO 12944-6: 1988 “Varnishes and paints. Corrosion protection of steel structures against corrosion using protective paints and varnishes. Part 6. Laboratory test methods for determining performance. ” The requirements set forth in this document are based on an assessment of the protective properties of coatings for continuous exposure to salt fog and condensed moisture, as well as to the effects of a number of chemical media, including sulfur dioxide.

Испытания в соляном тумане по данным различных исследований не совпадают с данными, получаемыми в натурных условиях [Gardner G. ASTMg new coatings test method addresses interactive effects of weathering and corrosion // JPCL. 2002. September. P. 58-62], а предполагаемый срок службы покрытий конкретно не обозначен и определяется долговечностью защитной лакокрасочной системы до первого капитального ремонта покрытия. Не исключена цикличность испытаний, увеличивающая сроки исследования лакокрасочных покрытий.Tests in salt fog according to various studies do not coincide with data obtained under field conditions [Gardner G. ASTM new coatings test method addresses interactive effects of weathering and corrosion // JPCL. 2002. September. P. 58-62], and the estimated service life of the coatings is not specifically indicated and is determined by the durability of the protective paint system until the first overhaul of the coating. Cyclic testing is not excluded, which increases the study time of coatings.

Известен также способ ускоренных испытаний лакокрасочных покрытий, предназначенных для противокоррозионной защиты внутренних поверхностей стационарных стальных резервуаров для хранения светлых нефтепродуктов - ГОСТ 9.409-88 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию нефтепродуктов». В соответствии с Приложением 1 ГОСТ 9.409-88 оценку защитных свойств неэлектропроводных покрытий производят емкостно-омическим методом, сущность которого состоит в измерении параметров образца (емкости С и сопротивления R) в среде электролита при заданных частотах переменного тока. Состояние и защитные свойства покрытия оценивают на основании частотных зависимостей емкости и сопротивления и их изменения в процессе испытания. Независимо от соединения элементов схемы замещения в уравнивающем плече моста переменного тока отсутствие зависимости емкости от частоты тока и одновременное изменение сопротивления, которое обратно пропорционально частоте тока, свидетельствуют о низкой пористости покрытия. Изменение емкости с частотой тока и постоянное сопротивление указывают на высокую пористость и проницаемость покрытия. За результат испытаний не менее 3-х параллельных образцов принимают среднее арифметическое значение частотного коэффициента Kf соотношения емкостей при различных частотах переменного тока и тангенса угла диэлектрических потерь tgδ, который в процессе исследований стойких покрытий практически не изменяется.There is also a method of accelerated testing of coatings designed for anticorrosive protection of the inner surfaces of stationary steel tanks for storing light oil products - GOST 9.409-88 "Unified system of protection against corrosion and aging. Varnish-and-paint coatings. Methods of accelerated testing for resistance to the effects of petroleum products. " In accordance with Appendix 1 of GOST 9.409-88, the protective properties of non-conductive coatings are assessed by the capacitive-ohmic method, the essence of which is to measure the parameters of the sample (capacitance C and resistance R) in the electrolyte at given AC frequencies. The condition and protective properties of the coating are evaluated based on the frequency dependences of the capacitance and resistance and their changes during the test. Regardless of the connection of elements of the equivalent circuit in the equalizing arm of the AC bridge, the absence of a dependence of the capacitance on the frequency of the current and the simultaneous change in resistance, which is inversely proportional to the frequency of the current, indicate a low porosity of the coating. A change in capacitance with a current frequency and constant resistance indicate a high porosity and permeability of the coating. For the test result of at least 3 parallel samples, the arithmetic mean value of the frequency coefficient K f of the ratio of capacitances at various frequencies of alternating current and the dielectric loss tangent tgδ, which is practically unchanged during the study of resistant coatings, is taken.

Однако указанный способ хотя и является стандартной методикой определения защитных свойств лакокрасочных покрытий, но вместе с тем не позволяет составить в достаточно короткие сроки долгосрочный прогноз эксплуатационных свойств покрытий.However, this method, although it is a standard method for determining the protective properties of coatings, but at the same time does not allow a fairly long-term forecast of the operational properties of coatings to be made.

Техническая задача при разработке предлагаемого способа состоит в получении оперативного прогноза долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий на металлических поверхностях путем выявления закономерности влияния частот переменного тока на защитные свойства покрытий в условиях ускоренных электрохимических испытаний.The technical problem in the development of the proposed method is to obtain an operational forecast of the durability of industrial anticorrosive coatings on metal surfaces by identifying patterns of the influence of AC frequencies on the protective properties of coatings under accelerated electrochemical tests.

В результате решения указанной задачи разработан оперативный способ прогнозирования долговечности современных видов лакокрасочных покрытий для металлических поверхностей, в том числе со сроком эксплуатации, превышающим 10 лет. Кроме того, не требуя больших материальных и временных затрат, этот метод позволяет в кратчайшие сроки произвести наиболее правильный выбор лакокрасочного материала, обладающего наибольшими ресурсами в агрессивной среде эксплуатации. Разработанная прогнозная оценка промышленных лакокрасочных покрытий подтверждена практикой ее применения на ряде промышленных объектов противокоррозионной защиты в различных отраслях и регионах Российской Федерации.As a result of solving this problem, an operational method for predicting the durability of modern types of coatings for metal surfaces, including with a service life of more than 10 years, was developed. In addition, without requiring large material and time costs, this method allows you to make the most correct choice of the paint material with the greatest resources in an aggressive operating environment as soon as possible. The developed predictive assessment of industrial coatings is confirmed by the practice of its application in a number of industrial objects of corrosion protection in various industries and regions of the Russian Federation.

Предлагаемый способ прогнозирования долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий для металлических поверхностей осуществляется на базе известного способа, предусматривающего проведение ускоренных электрохимических испытаний металлических образцов с покрытиями во времени при наложении заданных частот переменного тока в среде электролита и последующее определение частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов Kf, по величине которого оценивают защитные свойства лакокрасочных покрытий. Согласно предлагаемому способу проведение ускоренных электрохимических испытаний металлических образцов с указанными покрытиями осуществляют, по меньшей мере, в течение двух временных интервалов, выбор которых производят, исходя из следующей экспериментально установленной общей зависимости частотного коэффициента изменения электрической емкости образцов Kf от времени электрохимических испытаний t:The proposed method for predicting the durability of industrial anticorrosive coatings for metal surfaces is carried out on the basis of the known method, which provides for accelerated electrochemical testing of metal samples with coatings in time when applying specified AC frequencies in the electrolyte environment and then determining the frequency coefficient of change in the electric capacitance of the tested samples K f , the value of which assesses the protective properties of varnish GOVERNMENTAL coatings. According to the proposed method, accelerated electrochemical tests of metal samples with the indicated coatings are carried out for at least two time intervals, the selection of which is carried out on the basis of the following experimentally established general dependence of the frequency coefficient of the change in the electrical capacitance of samples K f on the time of electrochemical tests t:

K f = e b t n ,  где  (1)

Figure 00000001
K f = e - b t n , Where (one)
Figure 00000001

Kf - частотный коэффициент изменения электрической емкости испытуемых образцов,K f is the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the tested samples,

е - основание натурального логарифма,e is the base of the natural logarithm,

b и n - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий,b and n are the parameters due to the nature of industrial anti-corrosion coatings,

t - время проведения электрохимических испытаний металлических образцов с промышленными противокоррозионными лакокрасочными покрытиями.t is the time of electrochemical testing of metal samples with industrial anticorrosive coatings.

Длительность первого временного интервала электрохимических испытаний ограничивают периодом резкого снижения величины частотного коэффициента Kf при наибольшем влиянии параметров b и n, обусловленных природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий. Длительность второго временного интервала электрохимических испытаний ограничивают начальным периодом замедления снижения величины частотного коэффициента Kf при ослабленном влиянии указанных параметров.The duration of the first time interval of electrochemical tests is limited by the period of a sharp decrease in the frequency coefficient K f with the greatest influence of the parameters b and n, due to the nature of industrial anticorrosion coatings. The duration of the second time interval of electrochemical tests is limited by the initial period of deceleration of the decrease in the frequency coefficient K f with a weakened effect of these parameters.

Числовые значения параметров b и n для выбранных временных интервалов электрохимических испытаний образцов определяют, исходя из экспериментальной графической зависимости частотного коэффициента Kf от времени испытаний и на основании общей математической зависимости частотного коэффициента Kf, представленной выражением (1).The numerical values of the parameters b and n for the selected time intervals of the electrochemical testing of the samples are determined based on the experimental graphical dependence of the frequency coefficient K f on the test time and on the basis of the general mathematical dependence of the frequency coefficient K f represented by expression (1).

Прогноз долговечности указанных покрытий составляют путем определения возможного срока эксплуатации покрытий Т по результатам измерений, полученным во втором временном интервале электрохимических испытаний образцов, исходя из следующего выражения:The forecast of the durability of these coatings is made by determining the possible life of the coatings T according to the measurement results obtained in the second time interval of the electrochemical testing of the samples, based on the following expression:

T = [ ( ln K f m ) b 1 ] 1 n 1 , г д е ( 2 )

Figure 00000002
T = [ ( - ln K f m ) b one ] one n one , g d e ( 2 )
Figure 00000002

Т - возможный срок эксплуатации промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий для металлических поверхностей,T is the possible life of industrial anticorrosive coatings for metal surfaces,

Kfm - величина частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов, определяемая в конце второго временного интервала электрохимических испытаний,K fm - the magnitude of the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the tested samples, determined at the end of the second time interval of electrochemical tests,

b1 и n1 - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий в конце второго временного интервала электрохимических испытаний.b 1 and n 1 - parameters due to the nature of industrial anticorrosion coatings at the end of the second time interval of electrochemical tests.

Приняв в выражении (2) величину частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов, определяемую в конце второго временного испытаний Kfm, равной 0,7, как предельно допустимую в обеспечении защитных свойств промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий, определяют прогнозируемый срок их долговечности.Having taken in expression (2) the value of the frequency coefficient of change in the electric capacitance of the test samples, determined at the end of the second temporary test K fm , equal to 0.7, as the maximum allowable in ensuring the protective properties of industrial anticorrosive coatings, determine the predicted duration of their durability.

В соответствии с ГОСТ 9.409-88 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию нефтепродуктов» критерием, характеризующим зависимость электрической емкости металлического образца с лакокрасочным покрытием, принят частотный коэффициент изменения электролитической емкости Kf при изменении частот переменного тока 20000 Гц и 2000 Гц.In accordance with GOST 9.409-88 “Unified system of protection against corrosion and aging. Varnish-and-paint coatings. Accelerated Resistance Testing Methods for Petroleum Products ”, the criterion characterizing the dependence of the electrical capacitance of a metal sample with a paint and varnish coating, adopted the frequency coefficient of change in electrolytic capacitance K f when the alternating current frequencies of 20,000 Hz and 2000 Hz.

K f = C 1 C 2

Figure 00000003
, где K f = C one C 2
Figure 00000003
where

С1 и С2 - емкости испытуемых образцов при частотах тока 20000 Гц и 2000 Гц соответственно. Чем больше значение Kf, тем выше защитные свойства покрытия.C 1 and C 2 are the capacitances of the test samples at current frequencies of 20,000 Hz and 2,000 Hz, respectively. The higher the K f value, the higher the protective properties of the coating.

Для удовлетворительных защитных свойств покрытия значение Kf не должно быть ниже 0,7. При значениях Kf<0,7, вероятнее всего, происходит набухание покрытия в жидкой среде электролита и разрушение объемно-пространственной «сшивки» структуры покрытия, вызывающее потерю его защитных свойств.For satisfactory protective properties of the coating, the value of K f should not be lower than 0.7. At values of K f <0.7, most likely, the coating swells in the liquid electrolyte and the spatial-spatial “crosslinking” of the coating structure is destroyed, causing a loss of its protective properties.

Величина Kf как функция от времени испытаний представляет монотонную ниспадающую зависимость со сравнительно высокой скоростью изменения в начальной стадии и постепенным замедлением на протяжении всего интервала наблюдения за этой величиной в процессе эксплуатации покрытия, длящейся на протяжении ряда лет.The value of K f as a function of test time is a monotonous falling dependence with a relatively high rate of change in the initial stage and a gradual deceleration over the entire interval of observation of this value during the operation of the coating, lasting for several years.

Если в самом начале электрохимических испытаний покрытий частотный коэффициент изменения электрической емкости образцов Kf=1, то затем его величина монотонно спадает и, при достижении значения Kf<0,7, покрытия теряют свои защитные свойства. Поэтому производят выбор таких временных интервалов электрохимических испытаний металлических образцов, при которых величина частотного коэффициента Kf вначале резко снижается (первый временной интервал испытаний), а затем наступает период спада (второй временной интервал испытаний), после которого величина частотного коэффициента образцов очень медленно начинает приближаться к значению 0,7.If at the very beginning of electrochemical testing of coatings the frequency coefficient of change in the electric capacitance of the samples is K f = 1, then its value decreases monotonically and, when K f <0.7 is reached, the coatings lose their protective properties. Therefore, the time intervals of electrochemical tests of metal samples are selected at which the frequency coefficient K f decreases sharply at first (the first time interval of the tests), and then the recession period (second time interval of the tests) begins, after which the frequency coefficient of the samples begins to approach very slowly to a value of 0.7.

Проведенные электрохимические испытания металлических образцов с лакокрасочными покрытиями в среде электролита в течение времени 0-36 суток позволили установить закономерность, с которой величина частотного коэффициента Kf изменяется во времени, при этом характер кривой Kf как функции от времени испытаний t соответствует выражению (1), положенному в основу предлагаемого способа.The electrochemical tests of metal samples with paint coatings in an electrolyte medium over a period of 0-36 days allowed us to establish the regularity with which the frequency coefficient K f changes in time, while the nature of the curve K f as a function of test time t corresponds to expression (1) laid the basis of the proposed method.

Выражение (1) включает b и n параметры, обусловленные природой защитных лакокрасочных покрытий. Их числовые значения для первого временного интервала электрохимических испытаний определяют, исходя из общей математической зависимости (1) и данных экспериментальной графической зависимости частотного коэффициента Kf от времени испытаний, позволяющей экстраполяцией определять значения Kf в любой момент времени испытаний t. Произвольно выбирая на графике величины функции Kf для двух ее значений Kf1 и Kf2, соответствующих моментам времени t1 и t2 внутри временного интервала испытаний t, получают выражения для расчета b и n параметров.Expression (1) includes b and n parameters due to the nature of the protective coatings. Their numerical values for the first time interval of electrochemical tests are determined on the basis of the general mathematical dependence (1) and the experimental graphical dependence of the frequency coefficient K f on the test time, allowing extrapolation to determine the values of K f at any time t of the test. Arbitrarily choosing the values of the function K f on the graph for its two values K f1 and K f2 corresponding to time instants t 1 and t 2 inside the test time interval t, we obtain expressions for calculating b and n parameters.

n = [ ln ( ln K f 1 ln K f 2 ) ] ln ( t 1 t 2 ) ( 3 )

Figure 00000004
n = [ ln ( ln K f one ln K f 2 ) ] ln ( t one t 2 ) ( 3 )
Figure 00000004

b = ln K f 1 t 1 n

Figure 00000005
или b = ln K f 2 t 2 n , г д е ( 4 )
Figure 00000006
b = - ln K f one t one n
Figure 00000005
or b = - ln K f 2 t 2 n , g d e ( four )
Figure 00000006

Kf1 и Kf2 - частотные коэффициенты изменения электрической емкости испытуемых образцов в моменты времени t1 и t2 соответственно внутри первого временного интервала электрохимических испытаний t,K f1 and K f2 are the frequency coefficients of the change in the electrical capacitance of the test samples at time t 1 and t 2 respectively, inside the first time interval of electrochemical tests t,

t1 и t2 - моменты времени в первом временном интервале электрохимических испытаний t,t 1 and t 2 are times in the first time interval of electrochemical tests t,

b и n - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий.b and n are parameters due to the nature of industrial anti-corrosion coatings.

Экспериментально определив по характеру указанной графической зависимости начальный период замедления резкого снижения величины частотного коэффициента Kf во времени испытаний t, выбирают второй интервал электрохимических испытаний tm, который также ограничивают достаточно коротким промежутком времени, по окончании которого величина частотного коэффициента Kfm очень медленно и практически незаметно во времени приближается к значению 0,7, ниже которого, как отмечалось выше, защитные свойства противокоррозионных лакокрасочных покрытий считаются утраченными.Having experimentally determined by the nature of the indicated graphical dependence the initial period of deceleration of a sharp decrease in the frequency coefficient K f in the test time t, we choose the second interval of electrochemical tests t m , which is also limited by a sufficiently short period of time, after which the value of the frequency coefficient K fm is very slow and practically imperceptibly in time approaches a value of 0.7, below which, as noted above, the protective properties of anticorrosive coatings are coated th is considered terminated.

Во втором временном интервале испытаний tm начальный период замедления резкого снижения величины частотного коэффициента Kf во времени означает начало стабилизации покрытий, при которой параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий, изменяют свои числовые значения, принимая в конце второго интервала испытаний значения n1 и b1. При этом величина частотного коэффициента Kf, подчиняясь математической зависимости (1), в моменты времени tm1 и tm2 внутри второго временного интервала испытаний tm выражается в следующем виде:In the second test time interval t m, the initial period of deceleration of a sharp decrease in the frequency coefficient K f in time means the beginning of stabilization of coatings at which the parameters due to the nature of industrial anticorrosive coatings change their numerical values, assuming the values n 1 and at the end of the second test interval b 1 . The value of the frequency coefficient K f , obeying the mathematical dependence (1), at times t m1 and t m2 inside the second time interval of the test t m is expressed as follows:

K f m 1 = e b 1 t m 1 n 1

Figure 00000007
, K f m 2 = e b 1 t m 2 n 1 , г д е ( 5 )
Figure 00000008
K f m one = e - b one t m one n one
Figure 00000007
, K f m 2 = e - b one t m 2 n one , g d e ( 5 )
Figure 00000008

Kfm1 и Kfm2 - частотные коэффициенты изменения электрической емкости испытуемых образцов в моменты времени tm1 и tm2 соответственно внутри второго временного интервала электрохимических испытаний tm,K fm1 and K fm2 are the frequency coefficients of the change in the electric capacitance of the test samples at times t m1 and t m2, respectively, inside the second time interval of the electrochemical tests t m ,

е - основание натурального логарифма,e is the base of the natural logarithm,

b1 и n1 - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий в конце второго временного интервала электрохимических испытаний tm,b 1 and n 1 - parameters due to the nature of industrial anticorrosive coatings at the end of the second time interval of electrochemical tests t m ,

tm1 и tm2 - моменты времени электрохимических испытаний образцов во втором временном интервале испытаний tm.t m1 and t m2 are times of electrochemical testing of samples in the second test time interval t m .

Определив числовые значения параметров b1 и n1 по данным экспериментально полученной графической зависимости частотного коэффициента Kf во времени и из выражений (5), рассчитывают возможный срок эксплуатации промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий Т по формуле (2).Having determined the numerical values of the parameters b 1 and n 1 from the data of the experimentally obtained graphical dependence of the frequency coefficient K f in time and from expressions (5), the possible service life of industrial anticorrosive coatings T is calculated by the formula (2).

T = [ ( ln K f m ) b 1 ] 1 n 1 , г д е ( 2 )

Figure 00000002
T = [ ( - ln K f m ) b one ] one n one , g d e ( 2 )
Figure 00000002

Т - возможный срок эксплуатации промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий,T - the possible life of industrial anticorrosive coatings,

Kfm - величина частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов в конце второго временного интервала электрохимических испытаний tm,K fm is the magnitude of the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the test samples at the end of the second time interval of the electrochemical tests t m ,

b1 и n1 - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий в конце второго временного интервала электрохимических испытаний tm.b 1 and n 1 - parameters due to the nature of industrial anticorrosive coatings at the end of the second time interval of electrochemical tests t m .

Приняв в выражении (2) значение частотного коэффициента Kfm равным 0,7, составляют прогноз долговечности лакокрасочных покрытий.Taking in the expression (2) the value of the frequency coefficient K fm equal to 0.7, make a forecast of the durability of the coatings.

На фиг.1 представлена графическая зависимость частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов Kf от времени испытаний для различных видов промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий.Figure 1 shows a graphical dependence of the frequency coefficient of change in the electric capacitance of the tested samples K f from the test time for various types of industrial anti-corrosion coatings.

Кривая 1 характеризует защитные свойства эпоксидных покрытий, кривая 2 - то же для покрытий на основе сополимера винилхлорида с винилацетатом, кривая 3 - то же для модифицированных эпоксидных и эпоксикаменноугольных покрытий.Curve 1 characterizes the protective properties of epoxy coatings, curve 2 is the same for coatings based on a copolymer of vinyl chloride with vinyl acetate, curve 3 is the same for modified epoxy and epoxy coal coatings.

На фиг.2 показана номограмма зависимости параметра b, обусловленного природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий, от величины частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов Kf.Figure 2 shows the nomogram of the dependence of the parameter b, due to the nature of industrial anti-corrosion coatings, on the magnitude of the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the tested samples K f .

На фиг.3 показана номограмма зависимости параметра n, обусловленного природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий, от величины частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов Kf.Figure 3 shows the nomogram of the dependence of the parameter n, due to the nature of industrial anti-corrosion coatings, on the magnitude of the frequency coefficient of change in the electric capacitance of the tested samples K f .

Фиг.2 и 3 иллюстрируют характер изменения параметров b и n промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий от величины частотного коэффициента Kf в процессе проведения ускоренных электрохимических испытаний образцов с покрытиями.Figure 2 and 3 illustrate the nature of the change in the parameters b and n of industrial anti-corrosion coatings from the frequency coefficient K f during accelerated electrochemical testing of samples with coatings.

На фиг.4 представлены возможные сроки эксплуатации различных видов промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий в зависимости от величины их частотного коэффициента Kfm в конце второго временного интервала электрохимических испытаний tm.Figure 4 presents the possible life of various types of industrial anticorrosive coatings depending on the magnitude of their frequency coefficient K fm at the end of the second time interval of electrochemical tests t m .

Возможные сроки эксплуатации лакокрасочных покрытий (Т) рассчитаны по величине частотного коэффициента Kfm, определяемого в конце второго временного интервала электрохимических испытаний для каждого отдельно взятого вида лакокрасочного покрытия.The possible service life of the coatings (T) is calculated by the value of the frequency coefficient K fm , determined at the end of the second time interval of the electrochemical tests for each individual type of paint coating.

Для осуществления предлагаемого способа прогнозирования долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий используют следующую аппаратуру и реактивы:To implement the proposed method for predicting the durability of industrial anticorrosive coatings using the following equipment and reagents:

- мост переменного тока типа Р-571, Р-5021, Р-568, Р-5016, Р-5083 и др.;- AC bridge type R-571, R-5021, R-568, R-5016, R-5083, etc .;

- электролитическая ячейка в схеме измерений в соответствии с требованиями ГОСТ 9.509-89 «Единая система защиты от коррозии и старения. Средства временной противокоррозионной защиты. Методы определения защитной способности», Приложение 4;- electrolytic cell in the measurement scheme in accordance with the requirements of GOST 9.509-89 “Unified system of protection against corrosion and aging. Means of temporary anticorrosive protection. Methods for the determination of protective ability ", Appendix 4;

- электролит - натрий сернокислый безводный по ГОСТ 4166-76 «Реактивы. Натрий сернокислый. Технические условия»;- electrolyte - sodium sulfate anhydrous according to GOST 4166-76 "Reagents. Sodium sulfate. Technical conditions ";

- вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72 «Вода дистиллированная. Технические условия».- distilled water according to GOST 6709-72 "Distilled water. Technical conditions. "

Уравновешивание моста переменного тока и снятие показаний проводят в соответствии с технической документацией на прибор.Balancing the AC bridge and taking readings is carried out in accordance with the technical documentation for the device.

В качестве покрытий, наносимых на металлические образцы, используют следующие промышленные противокоррозионные лакокрасочные материалы:The following industrial anticorrosion paints and varnishes are used as coatings applied to metal samples:

- эмаль ХС-717 (ТУ 6-10-961-76) на основе смыленного сополимера винилацетата с винилхлоридом;- HS-717 enamel (TU 6-10-961-76) based on a washed copolymer of vinyl acetate with vinyl chloride;

- эмаль Виникор-62 (ТУ 2312-001-54359536-2003) изготовлена на основе эпоксидной и виниловой смол;- Vinikor-62 enamel (TU 2312-001-54359536-2003) is made on the basis of epoxy and vinyl resins;

- шпатлевка ЭП-0010 (ГОСТ 28379-89) на основе эпоксидной смолы;- EP-0010 putty (GOST 28379-89) based on epoxy resin;

- эмаль ЭП-525 (ГОСТ 22438-85) на эпоксидной основе;- EP-525 enamel (GOST 22438-85) on an epoxy basis;

- эмаль Б-ЭП-651 (ТУ 2312-020-50928500-2007) на основе модифицированной эпоксидной смолы; краски Б-ЭП-68 (ТУ 6-10-2037-85), Б-ЭП-610 (ТУ 2312-003-27524984-98),- enamel B-EP-651 (TU 2312-020-50928500-2007) based on a modified epoxy resin; B-EP-68 paints (TU 6-10-2037-85), B-EP-610 (TU 2312-003-27524984-98),

- модифицированная эпоксидная композиция Полак ЭП-41 (ТУ 2312-009-29216933-2001) на основе эпоксикаменноугольной смолы и др.- Modified epoxy composition Polak EP-41 (TU 2312-009-29216933-2001) based on epoxy-coal tar, etc.

Стандартные металлические образцы готовят в количестве трех образцов для каждого вида покрытий из стали Ст.3 размерами 75×150×0,8÷1,0 мм в соответствии с ГОСТ 8832-76 «Материалы лакокрасочные. Методы получения лакокрасочного покрытия для испытания» и ИСО 1514-84 «Лаки и краски. Стандартные пластинки для испытания». Предварительно металлические пластины подвергают механической или ручной очистке от ржавчины и окалины. Затем промывают в уайт-спирите или нефрасе, высушивают и протирают поверхность образцов. Затем образцы окрашивают равномерными движениями аппликатора. Для нанесения покрытий аппликатором регулируют высоту его щели, обеспечивая тем самым требуемую толщину слоя покрытия. При этом аппликатор помещают на край образца и перемещают со скоростью 5-10 см/сек с небольшим нажимом, создавая на поверхности образца непрерывный равномерный слой покрытия. Сушку образцов производят в соответствии с ГОСТ 19007-73 «Материалы лакокрасочные. Метод определения времени и степени высыхания» до степени 3. По окончании сушки окрашенные металлические образцы выдерживают на воздухе при комнатной температуре не менее 10 суток.Standard metal samples are prepared in the amount of three samples for each type of steel coatings, St.3, dimensions 75 × 150 × 0.8 ÷ 1.0 mm in accordance with GOST 8832-76 “Paint and varnish materials. Methods for obtaining paint coatings for testing ”and ISO 1514-84“ Varnishes and paints. Standard test records. ” Previously, metal plates are mechanically or manually cleaned of rust and scale. Then washed in white spirit or nefras, dried and wiped the surface of the samples. Then the samples are stained with uniform movements of the applicator. For coating, the applicator adjusts the height of its slit, thereby providing the required thickness of the coating layer. In this case, the applicator is placed on the edge of the sample and moved at a speed of 5-10 cm / sec with slight pressure, creating a continuous uniform coating layer on the surface of the sample. Samples are dried in accordance with GOST 19007-73 “Materials for paint and varnish. The method of determining the time and degree of drying ”to degree 3. After drying, the painted metal samples are kept in air at room temperature for at least 10 days.

Для проведения ускоренных испытаний покрытий в контакте со светлыми нефтепродуктами подготовленные образцы помещают в емкости с жидкими топливами в термостатированных условиях при повышенных температурах с выдержкой во времени при периодическом встряхивании емкостей с топливами:To conduct accelerated testing of coatings in contact with light petroleum products, prepared samples are placed in containers with liquid fuels under thermostated conditions at elevated temperatures with holding in time with periodic shaking of the fuel tanks:

- в авиационных керосинах и дизельных топливах при температуре 40±0,5°С в течение 110 часов;- in aviation kerosene and diesel fuels at a temperature of 40 ± 0.5 ° C for 110 hours;

- в бензинах при 28±0,5°С в течение 110 часов. - in gasolines at 28 ± 0.5 ° C for 110 hours.

Параллельно проводят натурные испытания, при которых на металлические образцы наносят покрытия в процессе производства противокоррозионных работ на объектах противокоррозионной защиты (например, при защите поверхностей стальных наземных резервуаров) и выдерживают в моторном топливе в тех же условиях, в каких находится сам объект. Через требуемый промежуток времени эти образцы извлекают и затем проводят электрохимические испытания окрашенных образцов одновременно в трех электролитических ячейках, заполненных 3%-ным раствором электролита (натрий сернокислый), для чего ячейки выдерживают в течение 30 минут и уравновешивают мост переменного тока Р-5016. В ходе испытаний на окрашенные образцы воздействуют переменным электрическим током частотой 2000 и 20000 Гц и измеряют электрические емкости (C1 и С2 соответственно) и сопротивление (R) образцов. При уменьшении сопротивления R наблюдается плавное увеличение электрической емкости, что характеризует высокие защитные свойства покрытий. По полученным данным определяют значения частотных коэффициентов Kf отдельно для каждого вида покрытия и строят графические зависимости частотного коэффициента Kf от времени испытания t (фиг.1).At the same time, full-scale tests are carried out, in which metal samples are coated during the process of anticorrosion work at anticorrosion protection facilities (for example, when protecting the surfaces of steel ground tanks) and are kept in motor fuel under the same conditions as the object itself. After a required period of time, these samples are removed and then electrochemical tests of colored samples are carried out simultaneously in three electrolytic cells filled with a 3% solution of electrolyte (sodium sulfate), for which the cells are held for 30 minutes and the P-5016 AC bridge is balanced. During the tests, the painted samples are exposed to alternating electric current with a frequency of 2000 and 20,000 Hz and the electric capacitances (C 1 and C 2, respectively) and the resistance (R) of the samples are measured. With a decrease in resistance R, a smooth increase in the electric capacitance is observed, which characterizes the high protective properties of the coatings. According to the data obtained, the values of the frequency coefficients K f are determined separately for each type of coating and graphical dependences of the frequency coefficient K f on the test time t are constructed (Fig. 1).

На фиг.1 показаны усредненные результаты электрохимических испытаний металлических образцов с покрытиями, проведенные в течение 36 суток, где:Figure 1 shows the averaged results of electrochemical tests of metal samples with coatings, conducted over 36 days, where:

- кривая 1 характеризует защитные свойства эпоксидных покрытий, у которых резкое изменение величины Kf прекращается при достижении значения Kf=0, 82;- curve 1 characterizes the protective properties of epoxy coatings, in which a sharp change in the value of K f stops when the value of K f = 0, 82;

- кривая 2 характеризует защитные свойства покрытий на основе сополимера винилхлорида с винилацетатом, у которых резкое изменение величины Kf прекращается при достижении значения Kf=0,86;- curve 2 characterizes the protective properties of coatings based on a copolymer of vinyl chloride with vinyl acetate, in which a sharp change in the value of K f stops when the value of K f = 0,86;

- кривая 3 характеризует защитные свойства модифицированных эпоксидных и эпоксикаменноугольных покрытий, у которых замедление изменения величины частотного коэффициента Kf происходит по достижении значения Kf=0,89.- curve 3 characterizes the protective properties of the modified epoxy and epoxy-coal coatings, in which the change in the frequency coefficient K f slows down when K f = 0.89 is reached.

Графическая зависимость величины частотного коэффициента Kf как функции от времени электрохимических испытаний t, изображенная на фиг.1, представлена монотонными ниспадающими кривыми 1, 2, 3, начальные участки которых иллюстрируют сравнительно высокую скорость снижения величины Kf и постепенное замедление ее во времени на протяжении всего интервала дальнейших наблюдений за этой величиной в процессе длительной эксплуатации покрытий, и лишь по достижении значения Kf<0,7 покрытия утрачивают свои защитные свойства, что следует учитывать при составлении прогноза долговечности лакокрасочных покрытий. Эти данные подтверждены также натурными испытаниями, проведенными на объектах противокоррозионной защиты, в том числе на окрашенных поверхностях стальных топливных резервуаров. Таким образом, кривые 1, 2, 3 на фиг.1 являются графическим отображением общей аналитической зависимости (1), положенной в основу прогноза долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий.The graphical dependence of the magnitude of the frequency coefficient K f as a function of the time of the electrochemical tests t shown in Fig. 1 is represented by monotonous dropping curves 1, 2, 3, the initial sections of which illustrate the relatively high rate of decrease in the value of K f and its gradual deceleration in time over time all subsequent observation interval for this value during prolonged operation of coatings, and only on reaching the value K f <0,7 coatings lose their barrier properties that should be considered when leaving prediction durability of coatings. These data are also confirmed by full-scale tests conducted at the objects of anticorrosive protection, including on the painted surfaces of steel fuel tanks. Thus, curves 1, 2, 3 in FIG. 1 are a graphical display of the overall analytical dependence (1), which is the basis for predicting the durability of industrial anticorrosive coatings.

Номограммы на фиг.2 и 3 иллюстрируют характер изменения параметров b и n, обусловленных природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий, в зависимости от величины частотного коэффициента Kf в процессе проведения ускоренных электрохимических испытаний образцов с покрытиями.The nomograms in FIGS. 2 and 3 illustrate the nature of the change in the parameters b and n, due to the nature of industrial anti-corrosion coatings, depending on the frequency coefficient K f during accelerated electrochemical testing of samples with coatings.

Сущность предлагаемого способа поясняется следующими примерами.The essence of the proposed method is illustrated by the following examples.

Пример 1.Example 1

Прогноз долговечности покрытия на основе эмали ЭП-525 (ГОСТ 22438-85), толщина покрытия составляет 200 мкм.The forecast of the durability of the coating based on enamel EP-525 (GOST 22438-85), the coating thickness is 200 microns.

Металлические образцы подготавливают аналогично тому, как было описано выше, окрашивают эмалью ЭП-525, сушат не менее 10 суток и выдерживают в контакте с авиационным керосином ТС-1 при температуре 40±0,5°С в течение 110 часов, после чего посредством моста переменного тока марки Р-5083 проводят ускоренные электрохимические испытания образца с предварительно подготовленными электролитическими ячейками, заполненными 3%-ным раствором сульфата натрия, при наложении переменного тока частотой 2000 и 20000 Гц. В процессе испытаний измеряют их электрические емкости (С1 и C2 соответственно) и сопротивление (R) образцов. По усредненным данным измерений, представленным в таблице 1, строят графическую зависимость частотного коэффициента Kf как функцию времени испытания t, аналогичную кривой 1 на фиг.1 и описываемую общим выражением (1). Длительность первого временного интервала испытаний t определяют по характеру полученной кривой 1 на участке, соответствующем наиболее резкому изменению величины частотного коэффициента Kf во времени, продолжительность которого для эмали ЭП-525 в среднем составляет t=28 суток. В этот период наибольшее влияние на величину частотного коэффициента Kf оказывают параметры b и n, обусловленные природой эмали ЭП-525.Metal samples are prepared in the same way as described above, painted with enamel EP-525, dried for at least 10 days and kept in contact with TS-1 aviation kerosene at a temperature of 40 ± 0.5 ° C for 110 hours, after which, through a bridge alternating current of the R-5083 brand conduct accelerated electrochemical tests of the sample with previously prepared electrolytic cells filled with a 3% sodium sulfate solution, with alternating current being applied at a frequency of 2000 and 20,000 Hz. During the tests, their electric capacitances (C 1 and C 2, respectively) and the resistance (R) of the samples are measured. Using the averaged measurement data presented in Table 1, a graphical dependence of the frequency coefficient K f is constructed as a function of test time t, similar to curve 1 in Fig. 1 and described by the general expression (1). The duration of the first test time interval t is determined by the nature of the obtained curve 1 in the area corresponding to the sharpest change in the frequency coefficient K f in time, the duration of which for the enamel EP-525 is on average t = 28 days. During this period, the parameters b and n, due to the nature of the enamel EP-525, have the greatest influence on the frequency coefficient K f .

Затем выбирают второй временной интервал испытаний tm, который ограничивают начальным периодом замедления резкого изменения величины частотного коэффициента Kf. Для эмали ЭП-525 начало второго временного интервала электрохимических испытаний tm приходится на 36 сутки испытаний и далее продолжается до 100 суток.Then choose the second test time interval t m , which is limited to the initial period of deceleration of a sharp change in the magnitude of the frequency coefficient K f . For enamel EP-525, the beginning of the second time interval of electrochemical tests t m falls on the 36th day of testing and then lasts up to 100 days.

В таблице 1 представлены усредненные для трех электролитических ячеек результаты электрохимических испытаний образцов, окрашенных эмалью ЭП-525.Table 1 presents the results of electrochemical tests of samples stained with enamel EP-525 averaged for three electrolytic cells.

Таблица 1Table 1 Усредненные результаты ускоренных электрохимических испытаний эмали ЭП-525The averaged results of accelerated electrochemical tests of enamel EP-525 Продолжительность электрохимических испытаний, сутки (t/tm)The duration of the electrochemical tests, days (t / t m ) Частота переменного тока, Гц 2000Frequency of alternating current, Hz 2000 Частота переменного тока, Гц 20000AC frequency, Hz 20000 Kf C20000 С2000 K f C 20,000 C 2000 C2 C 2 RR С1 C 1 RR 0,020.02 80,080.0 21,021.0 74,074.0 1,81.8 0,930.93 0,120.12 83,083.0 19,019.0 77,077.0 1,71.7 0,930.93 1one 90,090.0 15,015.0 83,083.0 1,41.4 0,920.92 4four 101,0101.0 11,011.0 91,091.0 1,11,1 0,900.90 88 110,0110.0 8,18.1 98,098.0 0,940.94 0,890.89 14fourteen 122,0122.0 5,75.7 105,0105.0 0,760.76 0,860.86 18eighteen 128,0128.0 5,05,0 109,0109.0 0,690.69 0,850.85 2121 136,0136.0 4,34.3 113,0113.0 0,620.62 0,830.83 2828 144,0144.0 3,73,7 118,0118.0 0,550.55 0,820.82 3636 144,9144.9 3,63.6 119,0119.0 0,540.54 0,820.82 50fifty 145,0145.0 3,53,5 119,0119.0 0,530.53 0,810.81 100one hundred 145,0145.0 3,53,5 119,0119.0 0,530.53 0,800.80

По данным таблицы 1 получена графическая зависимость частотного коэффициента Kf от времени испытаний, аналогичная кривой 1 на фиг.1, с помощью которой экстраполяцией находят числовые значения частотных коэффициентов Kf в любой момент времени электрохимических испытаний образцов от 0,02 до 100 суток и более.According to table 1, a graphical dependence of the frequency coefficient K f on the test time is obtained, similar to curve 1 in figure 1, by which extrapolation is used to find the numerical values of the frequency coefficients K f at any point in time of electrochemical testing of samples from 0.02 to 100 days or more .

Затем на кривой 1 фиг.1 произвольно выбирают два момента времени испытаний образцов t1 и t2 для первого временного интервала испытаний t и экстраполяцией (или по данным таблицы 1) определяют соответствующие числовые значения частотных коэффициентов Kf1 и Кf2. Так, при t1=14 суток Kf1=0,86; при t2=28 суток Кf2=0,82.Then, on curve 1 of FIG. 1, two test times t 1 and t 2 are arbitrarily selected for the first test time interval t and the corresponding numerical values of the frequency coefficients K f1 and K f2 are determined by extrapolation (or according to table 1). So, at t 1 = 14 days, K f1 = 0.86; at t 2 = 28 days, K f2 = 0.82.

После этого, используя выражения (3) и (4), рассчитывают значения параметров n и b, обусловленные природой эмали ЭП-525 в первом временном интервале испытаний t:After that, using expressions (3) and (4), calculate the values of the parameters n and b, due to the nature of the enamel EP-525 in the first test time interval t:

n=0,290570, b=0,070055.n = 0.290570, b = 0.070055.

Во втором временном интервале испытаний tm происходит начало стабилизации лакокрасочных покрытий и, как следствие, величины параметров n и b изменяются, приобретая в конце второго интервала испытаний значения n1 и b1. Для определения их числовых значений на участке кривой 1 фиг.1 во временном интервале испытаний tm также произвольно выбирают два момента времени tm1 и tm2 и экстраполяцией (или по данным таблицы 1) определяют соответствующие им числовые значения частотных коэффициентов Kfm1 и Kfm2. Так, при tm1=28 суток Kfm1=0,82, а при tm2=100 суток Kfm2=0,80.In the second test time interval t m , stabilization of the coatings begins and, as a result, the values of the parameters n and b change, acquiring the values of n 1 and b 1 at the end of the second test interval. To determine their numerical values on the plot of curve 1 of Fig. 1 in the test time interval t m , two time instants t m1 and t m2 are also randomly selected and the corresponding numerical values of the frequency coefficients K fm1 and K fm2 are determined by extrapolation (or according to table 1) . So, at t m1 = 28 days, K fm1 = 0.82, and at t m2 = 100 days, K fm2 = 0.80.

Затем, используя выражения (3) и (4), рассчитывают числовые значения параметров n1 и b1, обусловленные природой эмали ЭП-525 в конце второго временного интервала электрохимических испытаний tm:Then, using expressions (3) and (4), calculate the numerical values of the parameters n 1 and b 1 , due to the nature of the enamel EP-525 at the end of the second time interval of electrochemical tests t m :

n1=0,114788, b1=0,131525.n 1 = 0.114788, b 1 = 0.131525.

Исходя из результатов электрохимических испытаний, полученных во втором временном интервале tm, рассчитывают возможный срок эксплуатации эмали ЭП-525 (T) по формуле (2):Based on the results of electrochemical tests obtained in the second time interval t m , the possible life of the enamel EP-525 (T) is calculated by the formula (2):

T = [ ( ln K f m ) b 1 ] 1 n 1 , г д е ( 2 )

Figure 00000002
T = [ ( - ln K f m ) b one ] one n one , g d e ( 2 )
Figure 00000002

Kfm - величина частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов в конце второго временного интервала электрохимических испытаний tm составляет 0,80.K fm - the magnitude of the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the tested samples at the end of the second time interval of the electrochemical tests t m is 0.80.

Для составления прогноза долговечности эмали ЭП-525 величину частотного коэффициента Kfm принимают равной 0,7 как предельно допустимую, при которой еще проявляются защитные свойства покрытия. Подставив значение Kfm=0,7 в расчетную формулу (2), получают:To make a forecast of enamel endurance EP-525, the frequency coefficient K fm is taken equal to 0.7 as the maximum permissible value, at which the protective properties of the coating still appear. Substituting the value of K fm = 0.7 in the calculation formula (2), get:

Т=5949 суток=16,3 года.T = 5949 days = 16.3 years.

Таким образом, максимальный срок эксплуатации покрытия для металлической поверхности с применением эмали ЭП-525 составляет 16,3 года.Thus, the maximum life of a coating for a metal surface using enamel EP-525 is 16.3 years.

Пример 2.Example 2

Прогноз долговечности покрытия на основе эмали ХС-717 (ТУ 6-10-961-76), толщина покрытия составляет 90 мкм.The forecast of the durability of the coating based on the HS-717 enamel (TU 6-10-961-76), the coating thickness is 90 microns.

Защитные свойства покрытия, создаваемого за счет этой эмали на металлической поверхности с целью составления прогноза долговечности покрытия, определяют путем проведения ускоренных электрохимических испытаний аналогично примеру 1.The protective properties of the coating created by this enamel on a metal surface in order to predict the durability of the coating is determined by conducting accelerated electrochemical tests similarly to example 1.

Подготовленные металлические пластины окрашивают эмалью ХС-717, сушат не менее 10 суток, выдерживают в бензине при температуре 28±0,5°С в течение 110 часов при периодическом встряхивании емкостей с бензином. Три электрохимические ячейки заполняют электролитом и с помощью моста переменного тока Р-5083 воздействуют на подготовленные образцы переменным током частотой 2000 и 20000 Гц.Prepared metal plates are painted with HS-717 enamel, dried for at least 10 days, and kept in gasoline at a temperature of 28 ± 0.5 ° C for 110 hours with periodic shaking of gasoline containers. Three electrochemical cells are filled with electrolyte and, using the P-5083 alternating current bridge, affect the prepared samples with alternating current with a frequency of 2000 and 20000 Hz.

В таблице 2 представлены усредненные для трех электролитических ячеек результаты электрохимических испытаний образцов, окрашенных эмалью ХС-717.Table 2 presents the results of electrochemical tests of samples stained with HS-717 enamel averaged for three electrolytic cells.

Таблица 2table 2 Усредненные результаты ускоренных электрохимических испытаний эмали ХС-717The averaged results of accelerated electrochemical tests of the HS-717 enamel Продолжительность электрохимических испытаний, сутки (t/tm)The duration of the electrochemical tests, days (t / t m ) Частота переменного тока, Гц 2000Frequency of alternating current, Hz 2000 Частота переменного тока, Гц 20000AC frequency, Hz 20000 Kf C20000 C2000 K f C 20,000 C 2000 С2 C 2 RR C1 C 1 RR 0,020.02 55,555.5 25,025.0 55,055.0 2,402.40 0,9900,990 0,120.12 57,057.0 24,024.0 56,056.0 2,202.20 0,9800.980 1one 68,768.7 13,013.0 67,067.0 1,101.10 0,9750.975 4four 72,072.0 9,99.9 69,069.0 1,001.00 0,9600.960 88 77,077.0 8,08.0 72,072.0 1,001.00 0,9400.940 14fourteen 85,085.0 5,95.9 76,076.0 0,890.89 0,8950.895 2121 92,092.0 4,54,5 80,080.0 0,750.75 0,8700.870 2424 93,093.0 4,14.1 79,079.0 0,720.72 0,8600.860 3636 95,095.0 3,53,5 82,082.0 0,690.69 0,8600.860 5858 100,0100.0 3.73.7 85,085.0 0,670.67 0,8500.850 8686 105,0105.0 3,83.8 88,088.0 0,680.68 0,8400.840

По результатам испытаний, представленных в таблице 3, строят графическую зависимость частотного коэффициента Kf как функцию времени испытания t, аналогичную кривой 2 на фиг.1 и описываемую общим выражением (1). Длительность первого временного интервала испытаний t устанавливают по характеру кривой 2 фиг.1, на которой участок кривой, отражающий наиболее резкое изменение величины частотного коэффициента Kf во времени t, составляет 36 суток.According to the test results presented in table 3, build a graphical dependence of the frequency coefficient K f as a function of test time t, similar to curve 2 in figure 1 and described by the general expression (1). The duration of the first test time interval t is determined by the nature of curve 2 of FIG. 1, in which the portion of the curve reflecting the most dramatic change in the frequency coefficient K f in time t is 36 days.

Второй временной интервал испытаний tm для кривой 2 фиг.1 ограничивают началом периода спада резкого снижения величины частотного коэффициента Kf, что отмечается уже на 36-е сутки испытаний и продолжается до 86 суток.The second test time interval t m for curve 2 of FIG. 1 is limited to the beginning of the recession period of a sharp decrease in the frequency coefficient K f , which is already observed on the 36th day of testing and lasts up to 86 days.

Расчеты по составлению прогноза долговечности эмали ХС-717 производят аналогично примеру 1, приводя к следующим результатам.The calculations for predicting the durability of the enamel XC-717 are carried out analogously to example 1, leading to the following results.

Для первого временного интервала испытаний t, составившего 36 суток:For the first time interval of tests t, which amounted to 36 days:

при t1=14 сут Kf1=0,895;at t 1 = 14 days K f1 = 0.895;

при t2=36 сут Kf2=0,86;at t 2 = 36 days K f2 = 0.86;

соответственно n=0,325257, b=0,047185.respectively, n = 0.325257, b = 0.047185.

Для второго временного интервала испытаний tm:For the second test time interval t m :

при tm1=36 сут Kfm1=0,86;at t m1 = 36 days K fm1 = 0.86;

при tm2=86 сут Kfm2=0,84;at t m2 = 86 days K fm2 = 0.84;

соответственно n1=0,16648, b1=0,083057.respectively, n 1 = 0.16648, b 1 = 0.083057.

Из выражения (2), приняв Кfm=0,7, Т=6333,3 сут=17,35 года.From the expression (2), taking K fm = 0.7, T = 6333.3 days = 17.35 years.

Таким образом, прогноз долговечности эмали ХС-717 составляет 17,35 года.Thus, the forecast durability of the enamel XC-717 is 17.35 years.

Пример 3.Example 3

Прогноз долговечности покрытия на основе эмали Б-ЭП-651 (ТУ 2312-020-50928500-2007), толщина покрытия составляет 300 мкм.The forecast of the durability of the coating based on enamel B-EP-651 (TU 2312-020-50928500-2007), the coating thickness is 300 microns.

Металлические образцы, подготовленные аналогично тому, как было описано выше, окрашивают эмалью Б-ЭП-651, сушат не менее 10 суток и выдерживают в дизельном топливе при температуре 40±0,5°С в течение 110 часов, после чего проводят ускоренные электрохимические испытания в последовательности, указанной в примерах 1, 2.Metal samples prepared in the same way as described above are stained with B-EP-651 enamel, dried for at least 10 days and kept in diesel fuel at a temperature of 40 ± 0.5 ° C for 110 hours, after which accelerated electrochemical tests are carried out in the sequence indicated in examples 1, 2.

В таблице 3 представлены усредненные для трех электролитических ячеек результаты электрохимических испытаний образцов, окрашенных эмалью Б-ЭП-651.Table 3 presents the results of electrochemical tests of samples stained with B-EP-651 enamel averaged for three electrolytic cells.

Таблица 3Table 3 Усредненные результаты электрохимических испытаний эмали Б-ЭП-651The averaged results of electrochemical tests of enamel B-EP-651 Продолжительность электрохимических испытаний, сутки (t/tm)The duration of the electrochemical tests, days (t / tm) Частота переменного тока, Гц 2000Frequency of alternating current, Hz 2000 Частота переменного тока, Гц 20000AC frequency, Hz 20000 Kf C20000 C2000 K f C 20,000 C 2000 С2 C 2 RR С1 C 1 RR 0,020.02 308308 3.53.5 305305 0,730.73 0,990.99 0,120.12 316316 3,43.4 313313 0,680.68 0,990.99 1one 384384 1,81.8 376376 0,350.35 0,980.98 4four 414414 1,71.7 397397 0,300.30 0,960.96 88 491491 1,41.4 457457 0,240.24 0,930.93 14fourteen 520520 1,31.3 478478 0,220.22 0,920.92 2121 539539 1,31.3 491491 0,210.21 0,910.91 2424 533533 1,21,2 498498 0,200.20 0,900.90 3636 569569 1,11,1 506506 0,210.21 0,890.89 5555 583583 1,01,0 507507 0,180.18 0,870.87 8484 586586 1,11,1 510510 0,190.19 0,870.87

По усредненным результатам измерений, представленным в таблице 3, строят графическую зависимость частотного коэффициента Kf как функцию времени испытания t, аналогичную кривой 3 на фиг.1 и описываемую общим выражением (1). Длительность первого временного интервала испытаний t устанавливают по характеру этой кривой на участке, отражающем наиболее резкое изменение величины частотного коэффициента Kf во времени t, что составляет 36 суток.Using the averaged measurement results presented in Table 3, a graphical dependence of the frequency coefficient K f is constructed as a function of test time t, similar to curve 3 in FIG. 1 and described by the general expression (1). The duration of the first test time interval t is determined by the nature of this curve in the area reflecting the most abrupt change in the value of the frequency coefficient K f in time t, which is 36 days.

Второй временной интервал испытаний tm ограничивают начальным периодом замедления резкого снижения величины частотного коэффициента Kf, который для эмали Б-ЭП-651 приходится на участок кривой 1 фиг.1, соответствующий 36-ым суткам испытаний и далее до 84 суток.The second test time interval t m is limited to the initial period of deceleration of a sharp decrease in the frequency coefficient K f , which for enamel B-EP-651 falls on the curve 1 section of Fig. 1, corresponding to the 36th day of testing and then to 84 days.

Расчеты по составлению прогноза долговечности эмали Б-ЭП-651, аналогичные примеру 1, приводят к следующим результатам.Calculations for the prediction of durability of enamel B-EP-651, similar to example 1, lead to the following results.

Для первого временного интервала испытаний t=36 сут:For the first time interval of tests t = 36 days:

при t1=14 сут Kf1=0,92;at t 1 = 14 days K f1 = 0.92;

при t2=36 сут Kf2=0,89;at t 2 = 36 days K f2 = 0.89;

соответственно n=0,354439, b=0,0327218.respectively, n = 0.354439, b = 0.0327218.

Для второго временного интервала испытаний tm, начало которого приходится на 36 сутки и продолжается до 84 суток, получены следующие результаты:For the second time interval of tests t m , the beginning of which falls on 36 days and lasts up to 84 days, the following results were obtained:

при tm1=36 сут Kfm1=0,89;at t m1 = 36 days K fm1 = 0.89;

при tm2=84 сут Kfm2=0,87;at t m2 = 84 days K fm2 = 0.87;

соответственно n1=0,21029, b1=0,05485.respectively, n 1 = 0.21029, b 1 = 0.05485.

Из выражения (2), приняв Kfm=0,7, Т=7354 сут=20,1 года.From expression (2), taking K fm = 0.7, T = 7354 days = 20.1 years.

Таким образом, прогноз долговечности эмали Б-ЭП-651 составляет 20,1 года.Thus, the forecast of durability of enamel B-EP-651 is 20.1 years.

В таблице 4 представлен общий прогноз долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий по результатам ускоренных электрохимических испытаний, описанных в примерах 1-3.Table 4 presents the general forecast of the durability of industrial anticorrosive coatings according to the results of accelerated electrochemical tests described in examples 1-3.

Figure 00000009
Figure 00000009

В результате аналогичных электрохимических испытаний широкого диапазона промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий определены основные параметры по составлению прогноза их долговечности.As a result of similar electrochemical tests of a wide range of industrial anticorrosive coatings, the main parameters for predicting their durability are determined.

В соответствующей этому графической зависимости, показанной на фиг.4, отражены возможные сроки эксплуатации лакокрасочных покрытий (T), рассчитанные по величине частотного коэффициента Kfm, определяемого в конце второго временного интервала электрохимических испытаний для каждого отдельно взятого вида лакокрасочного материала.In the corresponding graphical dependence shown in Fig. 4, the possible service life of the paint coatings (T) calculated by the value of the frequency coefficient K fm determined at the end of the second time interval of the electrochemical tests for each individual type of paint material is reflected.

Claims (1)

Способ прогнозирования долговечности промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий для металлических поверхностей, предусматривающий ускоренные электрохимические испытания металлических образцов с покрытиями во времени при наложении заданных частот переменного тока в среде электролита с последующим определением частотного коэффициента изменения электрической емкости образцов Kf, по величине которого оценивают защитные свойства указанных покрытий, отличающийся тем, что проведение ускоренных электрохимических испытаний металлических образцов осуществляют, по меньшей мере, в течение двух временных интервалов, выбор которых осуществляют исходя из следующей экспериментально установленной общей зависимости частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов (Kf) от времени проведения электрохимических испытаний металлических образцов с покрытиями (t):
Figure 00000001

Kf - частотный коэффициент изменения электрической емкости испытуемых образцов,
е - основание натурального логарифма,
b и n - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий,
t - время проведения электрохимических испытаний металлических образцов с покрытиями,
при этом длительность первого временного интервала электрохимических испытаний образцов ограничивают периодом резкого снижения величины частотного коэффициента Кf при наибольшем влиянии параметров b и n, обусловленных природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий, длительность второго временного интервала электрохимических испытаний ограничивают начальным периодом замедления снижения величины частотного коэффициента Kf при ослабленном влиянии указанных параметров, числовые значения b и n параметров для выбранных временных интервалов электрохимических испытаний рассчитывают исходя из экспериментальной графической зависимости частотного коэффициента изменения электрической емкости образцов (Kf) во времени и по приведенной зависимости (1), прогноз долговечности испытуемых покрытий составляют путем определения возможного срока их эксплуатации (Т) по результатам измерений, полученным во втором временном интервале электрохимических испытаний, исходя из выражения:

Т - возможный срок эксплуатации промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий для металлических поверхностей,
Kfm - частотный коэффициент изменения электрической емкости испытуемых образцов, определяемый в конце второго временного интервала электрохимических испытаний,
b1 и n1 - параметры, обусловленные природой промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий в конце второго временного интервала электрохимических испытаний,
в котором величину частотного коэффициента изменения электрической емкости испытуемых образцов, определяемую в конце второго временного интервала электрохимических испытаний (Kfm), принимают равной 0,7, как предельно допустимую в обеспечении защитных свойств промышленных противокоррозионных лакокрасочных покрытий.
A method for predicting the durability of industrial anticorrosive coatings for metal surfaces, involving accelerated electrochemical testing of metal samples with coatings in time when applying the specified AC frequencies in the electrolyte medium, followed by determining the frequency coefficient of change in the electric capacitance of the samples K f , the value of which evaluates the protective properties of these coatings characterized in that the conduct of accelerated electrochemical tests Nij metal samples is performed by at least two time intervals, the selection of which is performed based on the following experimentally determined general coefficient changes depending on the frequency capacitance test specimens (K f) from the time of the electrochemical testing metal samples coated (t):
Figure 00000001

K f is the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the tested samples,
e is the base of the natural logarithm,
b and n are the parameters due to the nature of industrial anti-corrosion coatings,
t is the time of electrochemical testing of metal samples with coatings,
the duration of the first time interval of electrochemical testing of samples is limited by the period of a sharp decrease in the frequency coefficient K f with the greatest influence of parameters b and n due to the nature of industrial anticorrosion coatings, the duration of the second time interval of electrochemical tests is limited by the initial period of slowdown in the decrease in the frequency coefficient K f when weakened by the influence of these parameters, the numerical values of b and n parameters for GOVERNMENTAL slots electrochemical test calculated from the experimental graphic dependence of the frequency change ratio of electrical capacitance of samples (K f) in time and reduced dependence (1), the forecast coatings subjects durability constitute by determining the possible period of operation (T) from the measurements obtained in the second time interval of electrochemical tests, based on the expression:

T is the possible life of industrial anticorrosive coatings for metal surfaces,
K fm is the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the test samples, determined at the end of the second time interval of electrochemical tests,
b 1 and n 1 - parameters due to the nature of industrial anti-corrosion paint coatings at the end of the second time interval of electrochemical tests,
in which the value of the frequency coefficient of change in the electrical capacitance of the test samples, determined at the end of the second time interval of the electrochemical tests (K fm ), is taken equal to 0.7, as the maximum allowable in ensuring the protective properties of industrial anticorrosive coatings.
RU2012130904/28A 2012-07-20 2012-07-20 Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces RU2520164C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012130904/28A RU2520164C2 (en) 2012-07-20 2012-07-20 Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012130904/28A RU2520164C2 (en) 2012-07-20 2012-07-20 Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012130904A RU2012130904A (en) 2014-01-27
RU2520164C2 true RU2520164C2 (en) 2014-06-20

Family

ID=49956911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012130904/28A RU2520164C2 (en) 2012-07-20 2012-07-20 Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2520164C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798519B (en) * 2020-12-21 2023-07-07 西北工业大学 Method for evaluating residual life of anti-corrosion coating

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU569907A1 (en) * 1974-07-02 1977-08-25 Belovajnenko Viktor Device for controlling porousness of metal-based varnish-and-paint coatings
SU947715A1 (en) * 1978-07-17 1982-07-30 Предприятие П/Я Г-4372 Method of control metal paint coating quality
JP2519786B2 (en) * 1988-11-01 1996-07-31 志郎 春山 Method for detecting the degree of coating film deterioration of painted metal parts

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU569907A1 (en) * 1974-07-02 1977-08-25 Belovajnenko Viktor Device for controlling porousness of metal-based varnish-and-paint coatings
SU947715A1 (en) * 1978-07-17 1982-07-30 Предприятие П/Я Г-4372 Method of control metal paint coating quality
JP2519786B2 (en) * 1988-11-01 1996-07-31 志郎 春山 Method for detecting the degree of coating film deterioration of painted metal parts

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 9.409-88 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию нефтепродуктов 01.01.1989. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012130904A (en) 2014-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wainwright et al. Chemical inactivation of Toxoplasma gondii oocysts in water
Zhou et al. Comparisons of clear coating degradation in NaCl solution and pure water
CN107764723B (en) Corrosion resistance test method of coating and application thereof
Brasher et al. Electrical measurements in the study of immersed paint coatings on metal. I. Comparison between capacitance and gravimetric methods of estimating water‐uptake
Skale et al. Electrochemical impedance studies of corrosion protected surfaces covered by epoxy polyamide coating systems
Suzumura et al. Environmental factors affecting corrosion of galvanized steel wires
Razin et al. Detecting and estimating the extent of automotive coating delamination and damage indexes after stone chipping using electrochemical impedance spectroscopy
Grandle et al. Electrochemical impedance spectroscopy of coated aluminum beverage containers: Part 1—Determination of an optimal parameter for large sample evaluation
Poelman et al. Electrochemical study of different ageing tests for the evaluation of a cataphoretic epoxy primer on aluminium
Kannan et al. Electrochemical performance of sol–gel derived phospho-silicate-methacrylate hybrid coatings
Prosek et al. Evaluation of the tendency of coil-coated materials to blistering: Field exposure, accelerated tests and electrochemical measurements
Barbucci et al. Study of chromate-free pretreatments and primers for the protection of galvanised steel sheets
Cai et al. Impedance sensor for the early failure diagnosis of organic coatings
Knudsen et al. Correlations between standard accelerated tests for protective organic coatings and field performance
RU2520164C2 (en) Forecast method of durability of industrial corrosion-protection paint coatings for metal surfaces
Grassini et al. An in situ corrosion study of Middle Ages wrought iron bar chains in the Amiens Cathedral
Jiang et al. Application of accelerated cyclic test with synthetic ocean water salt-deposition process to the evaluation on corrosion characteristics of weathering steel
Esfahani et al. Comparison of corrosion protection of normal and galvanised steel coated by cathodic electrocoatings using EIS and salt spray tests
Lindström et al. Chromium (III) and chromium (VI) surface treated galvanized steel for outdoor constructions: environmental aspects
Mallegol et al. Influence of UV weathering on corrosion resistance of prepainted steel
JPH0432758A (en) Method for evaluating rust preventive performance of rust preventive oil by electrochemical measurement method and evaluation tester thereof
Bedoya et al. Electrochemical impedance study for modeling the anticorrosive performance of coatings based on accelerated tests and outdoor exposures
Fedel et al. Comparison between natural and artificial weathering of e-coated galvanized steel panels
Xu et al. The Combined Effect of Direct Current Polarization, Ultraviolet Radiation, and Saline Immersion on the Degradation of an Epoxy Coating
Estefanía Angeles et al. Effect of heating on the performance of anticorrosive coatings

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170721