Clipboard01Protikorozní ochrana je nedílnou a velmi důležitou součásti výrobního procesu jakékoliv ocelové konstrukce. Kromě dekorativní funkce je jejím hlavním účelemochrana ocelového povrchu před působením korozních stimulátorů a následnou degradací povrchu.


V praxi existuje celá řada metod, resp. technologií, které poskytují ocelovému povrchu dostatečnou protikorozní ochranu.

DUPLEXNÍ POVLAKY
Duplexní povlaky jsou systémy skládající se z žárově zinkovaného povlaku ponorem a povlaku nátěrových hmot. Tato kombinace poskytuje ocelovému povrchu vysokou protikorozní ochranu i v oblastech s nejvyšším stupněm korozní agresivity prostředí. Abychom ale docílili takto vysoké protikorozní ochrany, je nutné dodržovat technologické postupy, doporučení norem, zásady apod. jak v procesu zhotovení povlaku žárového zinku, tak v procesu zhotovení nátěru. Stručně řečeno celým technologickým procesem zhotovení duplexního povlaku.

ZHOTOVENÍ POVLAKU ŽÁROVĚ ZINKOVANÉHO PONOREM
Volba materiálu a konstrukční řešení výrobku
Žárové zinkování kromě dodržování technologických postupů a norem potřebuje ještě „technickou" přípravu, která zajistí celému procesu bezproblémový průběh a výsledek. Rozumí se ní volba vhodného materiálu k zinkování, ocel s odpovídajícím chemickým složením a dodržení určitých konstrukčních zásad.
obr1Chemické složení oceli má podstatný vliv na konečnou tloušťku, vlastnosti a vzhled povlaku žárového zinku. Chemické složení oceli významně ovlivňuje reaktivitu železa se zinkem. Do uklidněných konstrukčních ocelí je jako dezoxidační činidlo přidáván křemík, který (někdy za spolupůsobení fosforu) významně zvyšuje vzájemnou reaktivitu železa a zinku. Ze Sandelinova diagramu je zřejmé, že kritické obsahy křemíku jsou v intervalech mezi 0,03 až 0,12 % a dále nad 0,30 %. Tyto obsahy křemíku mají za následek zvýšenou reaktivitu železa se zinkem a tloušťky povlaků žárového zinku u takových ocelí nabývají extrémních hodnot. Při volbě oceli pro žárové zinkování je nutné sledovat obsah křemíku v oceli a používat oceli s obsahem křemíku do 0,03 % nebo z intervalu 0,12 až 0,30 % Si.
Provedení konstrukce pro žárové zinkování se do značné míry shoduje s tím, co platí pro praxi z hlediska přípravy výroby, svařování a konstruování obecně. Určité detaily při žárovém zinkování však vyžaduji zvláštní pozornost: velikost zinkovací vany, hmotnost konstrukce a otvory pro přívod a odvod kapalin a vzduchu u součástí s vnitřními dutinami. Rozměry zinkovací vany omezují velikost konstrukce. Hmotnost konstrukce je limitována nosností manipulační techniky zinkovny. Žárové zinkování je druh protikorozní ochrany kovů, který chrání výrobky nejenom na jejich povrchu, ale také uvnitř. Aby bylo možné tyto plochy pozinkovat, je nutné zabezpečit přístup všech lázní, včetně zinkovací, a následné jejich vytečení na všechny plochy výrobku. Ještě důležitější funkcí technologických otvorů je zabezpečení odvzdušnění dutých částí výrobků, aby nedošlo k jejich roztržení a ohrožení bezpečnosti obsluhy zinkovací vany a poškození zařízení.
Směrnice a doporučení týkající se všeobecných zásad navrhování výrobků pro žárové zinkování uvádí norma ČSN EN ISO 14713-2 Zinkové povlaky – Směrnice a doporučení pro ochranu ocelových a litinových konstrukcí proti korozi – Část 2: Žárové zinkování ponorem.
Pro dosažení co nejlepšího výsledku při zinkování je vhodné ve fázi navrhování konstrukce konzultovat konstrukční řešení se zinkovnou.
Technologie žárového zinkování
Povrch ocelových výrobků je nutno před samotným zinkováním upravit. Při znečištění barvou, struskou po svařování, tuky, oleji, okujemi je třeba v první řadě tyto nečistoty mechanicky odstranit, například tryskáním nebo broušením. Tuky a oleje se obvykle odstraňují v alkalických odmašťovacích roztocích. Rzi a okují je povrch zbavován mořením ve zředěné kyselině chlorovodíkové nebo sírové. Kyselina chlorovodíková je v tomto procesu používanější zejména z ekonomických důvodů, jelikož její účinnost moření je vysoká i při nižší teplotě (25 až 35 °C) a jejím použitím se snižují náklady na ohřev (moření v kyselině sírové probíhá za teplot 45 – 60 °C). Před zanořením výrobků do lázně s roztaveným zinkem, které teplota se nejčastěji pohybuje na hodnotě 450 °C, je nezbytné použít tavidlo. Účinkem tavidla dochází k rozpuštění oxidů, jak na ocelovém povrchu součásti, tak na povrchu roztaveného zinku. Tím je umožněn přímý kontakt čistých kovových povrchů obou kovů. V zásadě se používají dvě různé metody nanášení tavidla: mokrý a suchý způsob. Obě metody jsou z pohledu kvality a protikorozní ochrany povlaku rovnocenné. Více je využíván suchý způsob, jenž umožňuje vyšší stupeň hygieny práce a mechanizace procesu při žárovém zinkování.

obr2
Kontrola, zkoušky a opravy
Pro kusové zinkování jsou kvalitativní požadavky a zkušební metody uvedeny v normě ČSN EN ISO 1461 Zinkové povlaky nanášené žárově ponorem na ocelové a litinové výrobky – Specifikace a zkušební metody. Norma uvádí, že vzhled zinkové vrstvy, její tloušťka, struktura a fyzikální i chemické vlastnosti jsou ovlivněny chemickým složením materiálu, tloušťkou stěny a podmínkami při zinkování. Měřítkem pro hodnocení kvality povlaku žárového zinku je obvykle jeho tloušťka a vzhled. Kontrola, měření a zkoušení se provádí přímo v žárových zinkovnách v rozsahu, který uvádí výše uvedená norma.
Žárové zinkování pro duplexní systém
Žárová zinkovna musí být zákazníkem informována, že na výrobek, který se bude zinkovat, bude následně aplikovaný nátěrový systém.
Kovově lesklý zinkový povrch se často považuje za dostatečně čistý k provedení nátěru. V mnoha případech však tomu tak není a výsledkem může být selhání.
Z pohledu nanášení organického povlaku na čerstvě pozinkovaný povrch je vhodné, aby výrobek:
• Nebyl chlazen ve vodě. Chladicí voda je zřídkakdy čistá. Různé soli se mohou usazovat na zinkovém povrchu a později zhoršovat nebo zcela znemožnit přilnavost naneseného nátěru.
• Nebyl po vytažení ze zinku skladován v prostoru zinkovny. Ovzduší zde obsahuje větší nebo menší množství dýmu z tavidla (částice chloridu zinečnatého a amonného). Tyto částice ulpí na povrchu zinku a tvoří ve vodě snadno rozpustný film. Nátěr nanesený na tento film se vyznačuje výrazně sníženou přilnavostí.
• Stav povrchu povlaku žárově zinkovaného ponorem. V případě, že na povlak žárově zinkovaný ponorem bude následně aplikován nátěrový systém, není vhodné, aby u povlaku se na všech plochách (funkčních i nefunkčních) vyskytovaly následující vady: viditelné hrudky, drsné plochy, ostré výstupky, výrazně překročená tloušťka zinkového povlaku, nálitky, apod. Všechny tyto vady jsou z pohledu aplikace nátěrového systému nepřípustnou vadou, a proto musí být odstraněny. Tyto vady výrazným způsobem snižují životnost nátěrového systému, resp. duplexního povlaku. Zde je důležitá komunikace mezi zinkovnou a aplikační firmou kdy je nutné si odsouhlasit stav povrchu zinkového povlaku a možnosti odstranění zjištěných vad.
„Čerstvý" povrch zinku není tak čistý, jak by se podle jeho lesku zdálo. Tenké vrstvy olejů nebo tuků z rukavic, obuvi, nosných lan atd. mohou navíc ještě zvyšovat dojem lesklého a čistého povrchu. Výše uvedené nečistoty jsou v běžné tloušťce průhledné a prostým okem nepozorovatelné.

ZHOTOVENÍ NÁTĚRU DUPLEXNÍHO POVLAKU
Příprava povrchu žárově zinkovaného ponorem před zhotovením nátěrů
Velmi důležitou operací před zahájením přípravy povrchu je převzetí povrchu žárově zinkovaného ponorem. Účelem je posouzení, resp. kontrola povrchu, zda odpovídá všem parametrům kladených na jeho jakost. Hovoříme zde zejména o tom, zda se na povrchu nevyskytují nepřípustné vady, zda tloušťka povlaku žárového zinku odpovídá specifikaci apod. Všechny tyto parametry lze nalézt v příslušných normách.
Pokud je povrch žárového zinku v souladu s doporučením normy, popř. S doporučením technicko-kvalitativních podmínek, lze přistoupit k operaci přípravy povrchu před aplikací nátěru duplexního systému. Pro dosažení co nejvyšší životnosti nátěrového systému se jako přípravu povrchu volí lehké abrazivní otryskání, tzv. sweeping. Účelem je odstranění korozních produktů zinku (bílá rez) a umožnění ukotvení následujících vrstev nátěru. Aby v průběhu tryskání nedošlo k poškození zinkového povlaku, je nutné správně zvolit technologii tryskání, parametry tryskání, použité abrazivo a v neposlední řadě zde velkou roli hraje také zkušenost pracovníka provádějícího tryskání. Povrch po lehkém abrazivním otryskání by měl vykazovat stejnoměrný matný vzhled. Drsnost povrchu a minimální zbytková tloušťka, resp. maximální úbytek zinku, musí být předem odsouhlaseny zainteresovanými stranami.
Další možnosti přípravy povrchu je ruční a/nebo mechanizované čištění povrchu. Toto je vhodné spíše pro malé plochy nebo pro opravu nátěrového systému. Ruční a/nebo mechanizované čištění se nedoporučuje tam, kde se požaduje vysoká životnost nátěrového systému, protože nedosáhneme požadované drsnosti povrchu (kotvícího profilu) a lidský faktor ovlivňující dosažení předepsaného stupně čistoty povrchu je zde nezanedbatelný.
Poslední možnosti přípravy povrchu je chemické čištění, resp. odmašťování povrchu. K tomuto účelu existuje mnoho přípravků a technologií. Odmašťováním docílíme odstranění z povrchu materiálu různých mastnot, prachu apod., ale nezajistí se požadované zdrsnění povrchu (kotvící profil), což se musí zohlednit při návrhu nátěrového systému. Přesto má příprava povrchu odmašťováním ve specifické oblasti strojírenství své uplatnění.
Návrh nátěrového systému, zhotovení nátěru duplexního systému
Důležitou a nedílnou součásti v průběhu protikorozní ochrany ocelových konstrukcí duplexními povlaky je návrh nátěrového systému. Návrh nátěrového systému znamená důkladně prostudovat a zvážit všechny možné faktory, které můžou ovlivnit požadovaný výsledek. Mluvíme tady zejména o:
• požadované životnosti nátěrového systému – ČSN EN ISO 12944-5,
• požadované korozní agresivitě prostředí – ČSN EN ISO 12944-2,
• makro a mikroklimatických podmínkách v místě aplikace nátěru, resp. V místě expozice ocelové konstrukce – relativní vlhkost vzduchu, teplotní podmínky, apod.,
• technologických možnostech přípravy povrchu – zda neexistují omezení pro použití určité technologie přípravy povrchu,
• technologických možnostech aplikace nátěru – zda neexistují omezení pro použití určité technologie aplikace nátěru,
• ekonomice, apod.
Na českém trhu je mnoho výrobců nátěrových hmot. Z tohoto kvanta mají nesporně největší výhodu velcí nadnárodní výrobci průmyslových nátěrových hmot s bohatou historií v daném odvětví. Tito výrobci disponují nátěrovými hmotami, které mají obvykle certifikované nejenom na území ČR, dokáži poskytnout zhotoviteli optimální odborný servis apod.
Obecně platí, že při návrhu nátěrového systému musíme mít na paměti, že nejprve bychom měli vytvořit tzv. adhézní můstek, tedy vrstvu nátěru (základní nátěr), který zprostředkovává „spojení" s následující vrstvou nátěrového systému (podkladovou vrstvou). Pro adhézní můstek a podkladové vrstvy se v současné době nejvíce využívají epoxidové nátěrové hmoty. Dále pak musíme mít na paměti, že pokud ocelová konstrukce je vystavená povětrnostním vlivům (zejména UV záření), je vhodné jako vrchní vrstvu použít právě takovou nátěrovou hmotu, která má proti těmto vlivům vysokou odolnost (např. polyuretanová nátěrová hmota). Výše uvedené schéma je obecné a nejvíce rozšířené u duplexních systémů. Přesto existuje i několik dalších variant a možností, které lze při protikorozní ochraně ocelových konstrukcí s výhodou využít.
Zhotovení samotného nátěrového systému je proces, jehož základním a prvořadým cílem je dosažení nátěru vysoké kvality, předepsaných pa¬rametrů a dlouhé životnosti. Abychom toho docílili, je nutné v celém procesu aplikace dodržovat určitá základní pravidla, postupy, doporučení norem apod., mezi které např. patří:
• interval mezi tryskáním (sweeping) a aplikaci základního nátěru se doporučuje co nejkratší,
• před aplikaci základního nátěru je nutné odstranit zbytky tryskacího média ofoukáním, ometením nebo jinou vhodnou metodou,
• příprava nátěrových hmot a aplikační podmínky musí v souladu s technickými údajovými listy nebo doporučením dodavatele nátěrových hmot,
• aplikace pásových nátěrů,
• dodržování intervalů přetíratelnosti používaných nátěrových hmot,
• během aplikace nátěru provádět kontrolní měření mokrého filmu hřebenovými měrkami,
• kontrola klimatických podmínek,
• měření suché tloušťky nátěru apod.
Soubor těchto základních podmínek je nepřeberný a není možné je všechny zde uvést, ale jejich nedodržení nakonec vede k předčasnému poškození nátěrového systému. Všechna uvedená pravidla představují určité zvýšení celkových nákladů na zhotovení nátěrového systému, ale ve srovnání s náklady vynaloženými na případné reklamační řízení a obchodní ztráty, způsobené nedůvěrou klientů, jsou zanedbatelné.

OPRAVA DUPLEXNÍHO POVLAKU
V průběhu aplikace nátěru, v průběhu manipulace s dílci ve výrobním závodě, na montáži apod. dochází k různorodému poškození nátěru (mechanické poškození, nečistoty v nátěru apod.). Všechny tyto vady je nutné odstranit, resp. opravit. Pokud vady nátěru nebudou opraveny nebo budou opraveny neodborně, vystavujeme se velkému riziku přednostního poškození nátěru v daném místě.
Vady duplexního systému lze obecně rozdělit do tří základních skupin:
1. vady duplexního systému až na podkladový ocelový povrch,
2. vady duplexního systému až na povlak žárového zinku,
3. povrchové vady nátěru duplexního systému.
Vady duplexního systému až na podkladový ocelový povrch
Norma ČSN EN ISO 1461 v kapitole 6.3 uvádí doporučený postup opravy povlaku žárového zinku. Opravu lze provést žárovým stříkáním zinku nebo nanesením vhodného nátěru obsahujícího pigment z práškového zinku, popř. vhodným povlakem ze zinkových mikrolamel nebo zinkovou pastou. K opravě lze použít i pájku ze slitiny zinku.
Technologicky nejpřijatelnějším a nejdostupnějším způsobem opravy duplexního systému je oprava pomocí nátěrových hmot.Specifikaci opravného nátěrového systému je vhodnévždy konzultovat se zástupcem dodavatele nátěrových hmot, popř. s korozním inženýrem, protože pro opravu nelze použit jakoukoliv nátěrovou hmotu plněnou zinkovým prachem. Zcela vyloučené je použití tzv. zinkového spreje. Zinkový sprej neposkytuje absolutně žádnou protikorozní ochranu podkladovému materiálu.
Minimálním požadavkem na přípravu povrchu před aplikací opravného nátěru je ruční a/nebo mechanizované očištění povrchu na stupeň čistoty povrchu St 3 dle ČSN EN ISO 8501-1 s hladkým a plynulým přechodem do neporušeného okolního povlaku s následující aplikaci opravného nátěrového systému.
Vady duplexního systému až na povlak žárového zinku
Při poškozeném nebo vadném nátěru až na povlak žárového zinku je doporučené provést ruční a/nebo mechanizované očištění povrchu na stupeň čistoty povrchu P St 3 dle ČSN EN ISO 8501-2 s hladkým a plynulým přechodem do neporušeného okolního nátěru, následně provést ruční nátěr štětcem/válečkem na požadovanou mikronovou tloušťku nátěrovými hmotami dle specifikace daného systému. Aplikaci základního nátěru válečkem se nedoporučuje a to z důvodu možného předčasného poškození opravného nátěrového systému.
Povrchové vady nátěru duplexního systému
obr3Povrchové poškození a vady se doporučuje opravit přebroušením smirkovým papírem s hladkým a plynulým přechodem do neporušeného okolního nátěru, následně provést ruční nátěr štětcem/válečkem na požadovanou mikronovou tloušťku nátěrovými hmotami dle specifikace daného systému.
U všech třech základních skupin vad je uvedeno „s hladkým a plynulým přechodem do neporušeného okolního nátěru". Tato formulace je při opravných pracích velmi důležitá, neboť každý ostrý přechod, každá ostrá hrana, která není odstraněná, představuje potenciální riziko předčasného poškození nátěru. Navíc se v místě poškození může vytvořit kapsa pro záchyt nečistot – korozních stimulátorů. Tyto nečistoty jsou dalším potenciálním rizikem pro předčasné poškození nátěru.

ŽIVOTNOST DUPLEXNÍHO SYSTÉMU
Na začátku této kapitoly je velmi důležité rozlišit životnost ochranného systému a záruční dobu. Životnost je technický předpoklad, který umožňuje sestavit program údržby. Záruční doba je předmětem smluvních ustanovení mezi zúčastněnými stranami.
Životnost duplexních systémů se skládá s životnosti žárově zinkovaného povlaku a životnosti ochranného nátěrového systému. Zpravidla má mnohem delší životnost než jeden i druhý povlak samostatně. Hovoříme zde o tzv. synergickém efektu obou povlaků, neboli o společném působení, součinnosti obou povlaků. Výsledkem synergie je životnost, která je větší než součet obou životností povlaků.
Výše uvedená věta představuje teoretickou životnost duplexního systému. Výsledná životnost je v praxi ovlivňována různými faktory:
• typ ochranného systému,
• konstrukční řešení,
• stav podkladového materiálu před žárovým zinkováním a před přípravou povrchu před aplikaci nátěru,
• stupeň přípravy povrchu – přítomnost solí, mastnoty, prachu, znečištění povrchu oceli před provedením PKO,
• kvalita prací při přípravě povrchu před žárovým zinkováním a aplikaci nátěrového systému,
• úroveň prací při žárovém zinkování ponorem,
• úroveň prací při nanášení povlaku,
• podmínky při vytváření/nanášení povlaků,
• podmínky vytvrzení povlaku,
• podmínky expozice po nanesení povlaku (makro a mikroklimatické podmínky, specifické korozní zatížení, apod.),
• způsob, kvalita a četnost údržby ocelové konstrukce, apod.
Výše uvedené faktory nám celkovou životnost duplexního systému snižují. I přes toto negativní ovlivnění nám duplexní povlaky poskytují dlouhodobou a vysoce kvalitní ochranu ocelových konstrukcí před působením koroze.

ZÁVĚR
V poslední době vzrůstají požadavky investorů na zvýšenou protikorozní ochranu zajišťující delší životnost ocelových konstrukcí v různých odvětvích průmyslu. A právě duplexní systémy neboli systémy kombinující povlak žárového zinku a povlak nátěrového systému, představují jednu z možných metod poskytující ocelovému povrchu velmi účinnou a dlouhodobou protikorozní ochranu.Tato ochrana je dána spojením velmi účinnékatodické a bariérové ochrany.

TEXT ING. PETR STRZYŽ, AČSZ, ING. RENÉ SIOSTRZONEK, PH.D.,VŠB – TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA FOTO ARCHIV REDAKCE