Рекомендуемой защитой арматуры от морской воды является гуммирование [1]. Арматура гуммированная (rubberized valves) – арматура, внутренние полости которой имеют эластомерное (резиновое) покрытие.
Особенно часто гуммирование как вариант защиты применяется для арматуры большого диаметра (когда разница в цене имеет значение и наиболее ощутима). К примеру, если взять затвор Ду 1 600 из дуплексной стали и затвор из ВЧШГ или обычной стали + гуммирование (рис. 1, 2, 5).
Твердое гуммирование арматуры составами NR/ SBR (каучуки) – это проверенное решение, которое используется уже на протяжении десятков лет, в т. ч. оно хорошо было знакомо по советским учебникам в качестве одного из методов защиты металла от воздействия агрессивных сред, включая морскую воду.
В арматуростроении применяется также и мягкое гуммирование, которому будет посвящен наш обзор в одном из следующих номеров журнала.
Преимущества гуммирования резиновыми покрытиями:
• абсолютная защита от электрохимической коррозии;
• высокая стойкость к коррозии;
• высокая химическая стойкость;
• устойчивость к истиранию;
• устойчивость к резким перепадам температур;
• высокая эластичность;
• долговечная эксплуатация.
Как подчеркивает множество источников, гуммирование твердой резиной является отличным средством для защиты от коррозии, включая абразивное воздействие среды.
В качестве материала для гуммирования используют NR/SBR – натуральный каучук/стирол-бутадиеновый каучук или их смеси. Данный материал применяется многочисленными производителями трубопроводной арматуры. На рынке немало компаний, которые продвигают гуммированную арматуру в качестве оптимального решения для эксплуатации на морской воде (рис. 3).
Michael Nicolaus [3] также говорит о гуммировании как о способе защиты металла от воздействия морской воды. Гуммирование в судостроении применяется уже более 100 лет. Составы и метод гуммирования широко использовались немецкими судоверфями. Речь идет именно о каучуках типа NR. Важным свойством твердого резинового материала на основе каучука является его выдающаяся стойкость ко многим неорганическим и органическим химическим веществам. Новые каучуки обладают лучшими свойствами, чем обычные натуральные каучуки. С 1997 года новыми каучуковыми составами было уже обработано более 250 судов.
Г.Я. Воробьев [2] рассказывает о применении различного вида каучуков, включая разработки для защиты от агрессивных сред, приводит данные по испытаниям материалов в различных средах, указывает физико-механические свойства материалов, дает рекомендации по применению тех или иных каучуков.
Представленные на рынке составы для гуммирования похожи по молекулярной структуре, но каждый изготовитель использует свою собственную марку каучуков для обозначения, из которых наиболее известны WAGUNIT, CHEMONIT.
В рамках подготовки данной статьи мы активно сотрудничали с техническим консультантом компании WAGU г-ном Koehler Bernd. Отметим, что компания WAGU имеет многолетний опыт лабораторных исследований по каждому веществу, на основе которых созданы рекомендации по продуктам, в частности по каучуку WAGUNIT 1050 (табл.).
Как видно из данных таблицы, существует множество марок WAGUNIT, где для морской воды (температурой до +100 °) идеально подходит марка Н1050. Данный продукт – разработка компании WAGU, плод многолетних исследований, наблюдений для защиты металлов от морской воды. Внутреннее покрытие арматуры WAGUNIT не подвергается УФ-облучению, поэтому каучуковое покрытие в морской воде практически не стареет (подобно резиновому покрытию под воздействием ультрафиолета), являясь отличной защитой от коррозии.
При этом стоит обратить внимание на то, что каучуком вулканизируются детали, которые не контактируют между собой (не стираются в результате трения), не деформируются массивные корпусные детали. По этой причине исключается отслаивание вулканизированного покрытия с литой металлической поверхности.
Разумеется, технология гуммирования очень важна наряду с самим составом, которым выполняется гуммирование. По данному вопросу я обратился к специалисту Ivana Vasilic (завод MIV) и ее коллегам из компании Gumiimpex GRP, которые имеют многолетний опыт нанесения резиновых покрытий (имеют сертифицированную систему менеджмента качества, когда нанесение и вулканизация покрытия ведутся согласно DIN EN 14879, ч. 1), чтобы получить ответ на вопрос, что представляет собой оптимальное с точки зрения цена/качество исполнение арматуры для морской воды.
Таким образом, было выявлено, что касательно материалов арматуры, предлагаемых для морской воды, существует несколько вариантов:
• экономный;
• оптимальный;
• дорогой, который предполагает использование дуплексных сталей, титана, бронзы (его мы не будем рассматривать).
По словам Ivana Vasilic, представителя компании MIV, самым экономичным вариантом поставки на морскую воду является исполнение арматуры из ВЧШГ, вал-дуплекс 1.4462, подшипники и втулки – бронза, покрытие внутреннее и наружнее – эпоксидное, порошковое минимум 350 мкм типа AKZO NOBEL RESICOAT.
Обращаю внимание, что в качестве антикоррозионной защиты выступает исключительно эпоксидное покрытие. Также стоит уточнить, что некоторые производители защитных материалов для морской воды в рекламных материалах приводят сравнения свойств своих защитных покрытий: полимерных и каучуковых, с эпоксидными покрытиями. Это говорит о том, что такие покрытия сами по себе неплохие, и при соблюдении условий эксплуатации и бережном монтаже они не повреждаются, особенно, если процесс нанесения покрытия у предприятия-изготовителя сертифицирован GSK (Германия).
Наиболее распространенным решением, названным оптимальным вариантом, является гуммирование, а именно использование гуммирования для защиты внутренних деталей, имеющих контакт со средой. При этом сама арматура (рис. 4, 5, 6) может быть изготовлена из стали или из ВЧШГ, что само по себе является материалом с неплохой коррозионной стойкостью.
В обоих вариантах обязательным, по мнению специалиста MIV, требованием является использование для вала дуплексных сталей. Широко применяемым решением является дуплексная сталь 1.4462. Эта сталь характеризуется превосходным сочетанием коррозионной стойкости и прочностью примерно на 150 % выше, чем у распространенных аустенитных сталей марки 1.4404. Использование дуплексных нержавеющих сталей, особенно 1.4462, набирает популярность благодаря их уникальным комбинациям, стойкости к коррозионному растрескиванию под напряжением и высокой прочности на разрыв и пределу текучести. Сталь имеет превосходную коррозионную стойкость в хлоридных и кислотных средах, особенно в фосфорных и органических кислотах. Эта нержавеющая сталь также устойчива к точечной коррозии, что вместе с ее стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением объясняет ее широкое использование в морской сфере.
Подшипники и втулки по умолчанию изготавливаются из бронзы (материал, прекрасно зарекомендовавший себя в морской воде), в частности из бронзы изготавливают судовые винты.
Контактирующие между собой части арматуры (кромка диска – седло) изготовлены из стали типа X 6 CrNiMoTi 17-12-2 (наваривается электродами на контактирующие между собой корпусные детали, толщина минимум 3 мм после шлифовки). Эта сталь, именуемая сталь 316L, применяется для изготовления корпусов часов ROLEX. Материал 316L обладает высокой твердостью и вместе с тем пластичностью и исключительной химстойкостью – инертностью по отношению к большинству кислот и морской воде.
Все эти факторы вкупе обеспечивают сроки службы арматуры в десятки лет, при этом затраты заказчиков на приобретение гуммированной арматуры будут невысокими и, в принципе, сравнимыми с покупкой обычной арматуры.
В следующем номере мы продолжим рассказывать о процессе гуммирования, посвятив внимание технологии нанесения покрытия на арматуру, тестированию, остановимся на методике моделирования ускоренного старения каучукового покрытия в горячей морской воде.
1. Малахов, А.И. Основы металловедения и теории коррозии: учебник для машиностроительных техникумов / А.И. Малахов, А.П. Жуков. – М.: Высшая школа, 1978.
2. Воробьев, Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств / Г.Я. Воробьев. – М., 1967. – С. 50-73.
3. Nicolaus, M. Korrosionsschutz für seewasserführende Rohrleitungen / M. Nicolaus, M. Mondorf // Schiff und Hafen / Seewirtschaft. – 2008. – № 60 (11). – P. 40-43.
