Doporučené nátěrové systémy pod tepelnou izolaci

PROČ JE DŮLEŽITÉ SE DŮKLADNĚ ZABÝVAT NÁTĚRY POD IZOLACÍ?
V minulosti se nátěrovým systémům pod izolaci nevěnovala přílišná pozornost. Důvodů bylo několik. Mezi hlavní patřilo (kromě finančního hlediska) i to, že „co je v podstatě zakryté, není vidět, a po zaizolování už bude potrubí či aparát chráněn napořád“. Tento názor, bohužel, přetrvává i do dnešní doby. Mnoho majitelů si však dnes uvědomuje, že náklady, které jim způsobují opravy nebo výměna potrubí a aparátů, poškozených korozí vlivem nevhodně aplikovaného nátěrového systému, je potřeba co nejvíce eliminovat. Zde se nejedná pouze o přímé náklady na opravu. Mnohem vyšší částky jsou vynaloženy na odstávku výrobních celků, které často vedou i k obchodním problémům se zákazníky, kteří jsou na jejich dodávkách závislí.

• Prvním krokem ke správnému návrhu protikorozní ochrany pod tepelnou izolaci je charakteristika okolního korozního prostředí. Je potřeba si uvědomit, že žádná izolace absolutně hermeticky neodděluje okolní prostředí od nátěru a čím je silnější korozní prostředí a méně kvalitně provedená izolace, tím je působení agresivních vlivů vyšší.
• Dalším úkolem je zjištění tepelného zatížení konstrukčních celků. Tyto parametry zásadně ovlivňují volbu nátěrového systému z hlediska teplotní odolnosti.
• Závěrečným krokem je charakteristika provozu konstrukčních celků. To znamená, jestli se bude jednat o provoz kontinuální, nebo zda bude docházet k častým odstávkám a následnému najíždění na provozní teplotu. Charakteristika provozu podstatně ovlivňuje přítomnost kondenzace vlhkosti mezi nátěrem a izolací.

Z toho vyplývá, že bez podrobného zadání není možný kvalitní návrh nátěrového systému. Tyto informace by měl projektant povrchové úpravy nejprve důkladně prodiskutovat s konstruktérem.

PŘÍKLAD NEVHODNÉHO NÁVRHU NÁTĚROVÉHO SYSTÉMU
Jde o příklad pod tzv. studenou izolaci (provoz za nízkých teplot). Historie – nátěr izolovaného potrubí LPG v České rafinérské (z 80. let). Příprava povrchu: ruční očištění. Nátěrový systém: 2× základní alkydový nátěr s obsahem suříku + 2× asfaltový nátěr s hliníkem o celkové DFT cca 160 μm. V roce 2001 byla provedena inspekce stavu potrubí po odstranění izolace. Nátěr byl silně prokorodován po celé ploše a potrubí vykazovalo na mnoha místech důlkovou korozi (obr. 1). Zkouška přilnavosti X řezem vykazovala stupeň 0A–2A podle ASTM D 3359-78.
Je nutné použití kvalitního nátěrového systému na dobře připravený ocelový povrch – prodloužení životnosti povrchové ochrany pod izolací (a nejen tam).

DOPORUČENÉ NÁTĚROVÉ SYSTÉMY POD TEPELNOU IZOLACI PRO UHLÍKOVOU OCEL
Jednotlivé nátěrové systémy jsou rozděleny pro typické teplotní rozsahy, které se nejčastěji vyskytují v projektových zadáních. Návrhy nátěrových systémů vycházejí z dlouhodobých zkušeností firmy Hempel s využitím zahraničních publikací (jako je např. NACE 6H 189) a projektových specifikací předních inženýrských firem. A.

A. Uhlíková ocel, pracující při teplotách -45 až +60°C (včetně kryogenních teplot až do -100°C)
Toto teplotní rozmezí se často mylně považuje za korozně neagresivní. To platí jen v určitých případech. Obecně je možné konstatovat, že korozní rychlost je velmi nízká při teplotách pod 0°C. Koroze tedy probíhá zejména při odstávkách. Nátěrové systémy musí chránit ocelový povrch před působením kondenzace vlhkosti a v chemických provozech také před působením chemikálií nebo okolního agresivního prostředí. Vlhkost může pod izolací kondenzovat vlivem rozdílu teplot mezi teplotou podkladu a vzduchu nebo vnikat netěsnostmi v izolaci a dlouhodobě se v ní držet jako voda, nasáklá v houbě. Toto prostředí je možné charakterizovat téměř jako trvalý ponor.
Hlavním korozním činitelem je vlhkost a případné působení chemických látek. Doporučené nátěrové systémy se musí vyznačovat dobrou bariérovou ochranou. Nejpoužívanějšími povlaky jsou nátěrové hmoty na bázi „čistých epoxidů“ (bez inhibitorů) s obsahem bariérových pigmentů jako je železitá slída (MIO) nebo hliník. Doporučená nominální suchá tloušťka (NDFT) je v rozmezí 1–3 × 100 μm (v závislosti na agresivitě prostředí, četnosti kondenzace vlhkosti a u kryogenních provozů také v závislosti na provozní teplotě).

B. Uhlíková ocel, pracující při teplotách -45 až +160°C
Navržené nátěrové systémy musí chránit ocelový povrch před působením kondenzace vlhkosti, v chemických provozech také před působením vlivu chemikálií nebo okolního agresivního prostředí a také odolávat vyšší provozní teplotě. Vhodnými povlaky jsou nátěry na bázi teplotně a chemicky odolných fenolických epoxidů. Doporučená nominální suchá tloušťka je v rozmezí 2–3 × 100 μm (v závislosti na agresivitě prostředí a četnosti kondenzace vlhkosti). Některé typy fenolických epoxidů odolávají provozním teplotám pod izolací až do 250°C. Vlivem zvýšené teploty dochází ke změně barevného odstínu povlaku, ale tato změna nemá vliv na odolnost korozní ochrany. Při teplotách nad 200°C se doporučuje aplikovat NDFT max. 125 μm.

C. Uhlíková ocel, pracující při teplotách od +120 až +540°C (s občasným poklesem teplot pod +100°C)
Navržené nátěrové systémy musí chránit ocelový povrch před povětrností během výstavby, před působením kondenzace vlhkosti (během poklesu teplot pod +100°C a během odstávek) a musí odolávat vysokým provozním teplotám. Zde je velmi obtížné specifikovat nátěrový systém, který odolává všem zmíněným faktorům. Jedním z možných řešení je kombinovaný povlak na bázi žárově stříkaného kovu (metalizace) a utěsňovacího nátěru na bázi silikonové pryskyřice, pigmentované hliníkem. Metalizace se v tomto případě doporučuje spíše z čistého hliníku (v NDFT 100–120 μm), který je v permanentně vlhkém prostředí méně reaktivní než zinek. NDFT silikonových vrstev se doporučuje 2 × 25 μm.

D1. Uhlíková ocel, pracující kontinuálně při teplotách od +120 do +400°C
Navržené nátěrové systémy musí chránit ocelový povrch před povětrností během výstavby, před působením kondenzace vlhkosti (během odstávek) a musí odolávat vyšší provozní teplotě. Hlavními korozními činiteli jsou vlhkost, působící během odstávek, a zvýšená provozní teplota. Nejpoužívanějším řešením je nátěrový povlak na bázi zinketylsilikátu. Doporučená NDFT je 75 μm.

D2. Uhlíková ocel, pracující kontinuálně při teplotách od +120 do +600°C
Navržené nátěrové systémy musí chránit ocelový povrch před povětrností během výstavby, před působením kondenzace vlhkosti (během odstávek) a musí odolávat vyšší provozní teplotě. Firma Hempel obecně nedoporučuje aplikovat nátěrové hmoty s obsahem Zn prachu pro zařízení, pracující při teplotách nad +400°C. Zde je jistý rozdíl mezi doporučením firmy a doporučením NACE (The National Association of Corrosion Engineers). Zkušenosti prokázaly, že zinek při těchto teplotách rychle oxiduje, vzniklé produkty zanechávají nátěrový film částečně pórovitý a tento povlak optimálně nechrání ocelový povrch zejména v době odstávek.
Doporučeným řešením je nátěrový povlak na bázi silikonové pryskyřice s obsahem hliníkového pigmentu. Doporučená NDFT je 3 × 25 μm.

OTÁZKA S DOPORUČENÍM
Proč se standardně nedoporučují samotné etylzinksilikátové nátěry pod izolaci pro teplotní rozmezí, uvedené v systémech A–C? I když v některých předpisech protikorozní ochrany bývá nátěrový systém na bázi zinksilikátu navrhován pro zmíněná teplotní rozmezí, firma Hempel ani NACE použití těchto nátěrových povlaků nedoporučují. Publikace NACE 6H 189 vysvětluje důvody následovně: mnoho předčasných vad povlaku vzniklo, pokud byl zinksilikátový nátěr aplikován na konstrukčních dílech, pracujících při teplotách od +60 do +120 °C (působení „vlhkého tepla“). Protikorozní účinnost je také nízká při provozních teplotách od -20 do +60°C. Mezi hlavní příčiny předčasných poruch je možné zařadit následující kombinace faktorů:

• „obrácení polarity“, kdy se zinek stává katodou (je chráněn) a ocel anodou (koroduje),
• malá schopnost silikátového pojiva odolávat „vlhkému teplu“,
• urychlení rozpouštění zinku v podmínkách, které se podobají trvalému ponoru,
• při korozi zinku vznikají rozpustné soli (chloridy a sulfidy), které urychlují korozní děje pod izolací i za nízkých (okolních) teplot.

DOPORUČENÉ NÁTĚROVÉ SYSTÉMY POD TEPELNOU IZOLACI PRO AUSTENITICKOU NEREZOVOU OCEL
Při návrzích nátěrových systémů pro nerezovou ocel je nutné brát v úvahu několik skutečností. Pro přípravu povrchu se nepoužívá klasické abrazivní otryskání (jako u uhlíkové oceli), ale lehké abrazivní ometení (sweeping), které se provádí jemným nekovovým abrazivem, nízkým tlakem a pod ostrým úhlem (cca 30 až 60°). Alternativně je možné použití i speciálních brusných kotoučů nebo hrubšího smirkového papíru. Pro povrchovou ochranu se nedoporučují nátěrové hmoty s obsahem práškového zinku nebo sloučenin chlóru. Některé specifikace nedoporučují ani nátěrové hmoty s obsahem zinkfosfátu a hliníku.

Celý nezkrácený článek včetně všech obrázků si můžete přečíst v čísle 6/2005.

Autor

• Dr. Ing. Fiala Dalibor