Статьи. Нужен ли цинк в строительстве?

Что нам стоит дом построить: оцинкуем – будем жить!

2009-й год можно считать годом окончательного формирования оцинкования в самостоятельную отрасль. За прошедшие 15 лет более 30-ти крупногабаритных ванн горячего оцинкования появились на территории России. Предприятия, оказывающие услуги антикоррозионной защиты в кризисный год неожиданно принесли уверенную прибыль своим владельцам.

Строительный рынок, как это ни странно, довольно быстро принял оцинкование, которое позволило, уменьшить потери металла из-за коррозии, увеличить срок службы сооружения в несколько раз, снизить эксплуатационные расходы.

Сегодня рынок оцинкования превратился в ярмарочный балаган из холодного, горячего, сухого и мокрого оцинкования, цинк наполненных красок и еще пары трудно произносимых, но цинк содержащих технологий. В среде проектировщиков циркулирует немыслимое количество бумаг, сертификатов и тестов от разных фирм, наносящих антикоррозионные покрытия. Все они, как один, рассказывают о 50-тилетней защите металла от коррозии. Полвека – это срок. Наверное, поэтому ржавые против обещанного уже через год металлоконструкции предпочитают сразу спрятать за современными красочными фасадами. Какую правду прячут за красочными рекламными буклетами от строителей за красивыми рекламными буклетами?

Мифы о технологиях и качестве

В строительную отрасль новым качественным материалам попасть не так просто. Сначала их апробируют и испытывают более богатые отрасли: автомобильные, железнодорожные, нефтяные. Эти отрасли находятся под пристальным вниманием политиков, экологов, правоведов. Да и в экономическом смысле авария на трубопроводе по причине коррозии труб – это заметная потеря. Убытки заставляли отраслевиков искать более надежные методы защиты металла от коррозии, инициировать введение на рынок новых технологий.

У строителей организация работы совершенно другая: есть заказчик и заказ построить. За дальнейшую судьбу объекта отвечают уже другие: эксплуатирующие и ремонтные организации.В итоге забота о введении новых технологий в строительную отрасль становится головной болью тех фирм, которые эти самые технологии создают и продают. При этом строители находятся в весьма выгодной и безопасной позиции – выжидательной. К моменту, когда технология внедряется в строительный рынок, вводится в СНИПы и ГОСТы, она проверена и испытана не только лабораторией, но и временем. В таком формировании строительного технологического рынка есть свои достоинства и недостатки. Плюс в относительной безопасности многократно испытанных новшеств. Минус – потеря рынка, где на смену отечественному строителю приходят иностранные компании, а следом импортные комплектующие и материалы.

В условиях жесткой конкуренции возникла необходимость говорить о безопасности строительных сооружений, в том числе о коррозионной безопасности. Защита металлоконструкций от коррозии, увы, пока так и не стала для строительного рынка обязательной. Однако 2010-й год может все кардинально изменить. С одной стороны, лицензирование вначале 1990-х было прогрессивной мерой, обеспечивающей безопасность и защиту интересов граждан, но со временем оно превратилось в кормушку для чиновников. И сторонникам и противникам СРО очевидно, что идея государственного контроля исчерпала себя. С другой стороны, оценить преимущества и недостатки СРО мы сможем лишь через несколько лет, когда будет сформирована и утверждена законодательная и нормативная база. А пока, в условиях кризиса, нестабильность в данном вопросе ложится дополнительным бременем на строительную отрасль, и без того переживающую не самые лучшие времена.

Всё это делает ситуацию на рынке в 2010-2011 годах, когда лицензии уйдут в прошлое, а области ответственности еще не будут четко определены, мягко говоря, непрогнозируемой. Еще Конфуций заметил, что нет ничего хуже, чем жить в эпоху перемен. Кризис изменил расстановку сил, обнажил наиболее неустойчивые экономические и промышленные модели развития. Один из известнейших инвесторов – миллиардер Уоррен Баффет - сказал: «Кризис – это как отлив в океане. Ушла вода, и сразу стало видно, кто остался без одежды». Подобное произошло и в строительстве: слабые, несостоятельные игроки уходят, сильные остаются, но вынуждены учиться экономить, а также отвечать за свои шаги, не только в экономическом, но и в техническом смысле. Эффективность, безопасность и качество снова становятся ключевыми критериями в оценке товара.

Сегодня, когда заказчик платит за всё: квадратные метры, месторасположение, ландшафт и экологичность, дизайн, отделку и качественные строительные материалы - ему нужна гарантированная безопасность, надежность и долговечность.

Металл – элемент в строительстве, обеспечивающий безопасность, надежность и долговечность. Коррозия – причина разрушения металла.

Чем страшна коррозия в строительстве?

В различных областях народного хозяйства агрессивному воздействию подвержено от 15 до 75 % строительного фонда.

В качестве защиты от коррозионного разрушения металла еще на этапе проектирования (реже – в процессе строительства) нормативно закрепляется такая процедура как оцинкование.

Это требует перестроения всего этапа внедрения технологии в отрасль:

• налаживания взаимодействия между инженерами и снабженцами, для которых цена и налаженные связи, а не качество и безопасность являлись основными факторами при закупке металлоизделий;
• тщательного изучения рынка новых технологий, изучение информации и возможных решений конструкторских задач;
• финансирования научных центров, специализированных научно-исследовательских институтов, испытывающих новые технологии, попадающие на рынок;
• централизованного контроля за безопасностью возводимых сооружений;
• назначения ответственных лиц и организаций на всех этапах строительства и эксплуатации сооружений;

До этих пор строительный рынок находится в ситуации, когда бюрократия постепенно поглощает полезную функцию процесса сертификации, превращая её в бессрочное и нудное мероприятие с коррупционным подтекстом.

В итоге десятки обрушений по всей России, в том числе сооружений, возведенных после 2004 года, как это случилось с Ледовым дворцом в Крылатском, где шпилька, стала причиной прекращения эксплуатации ледового дворца в течение всего спортивного сезона.  С причинами же, почему шпилька, изготовленная электростальским заводом с гарантией службы на 50 лет, разлетелась надвое, не прослужив и четырех лет, должна была разбираться специальная комиссия...

Обрушения строительных конструкций вынудили застройщиков предъявлять к качеству своей работы повышенные требования, благодаря чему в строительную отрасль все-таки внедряются новые технологии, а доля оцинкованных металлоизделий от общего сортамента металлопроката с каждым годом растёт.

Кризис заставил власти задуматься о том, что за год коррозия в буквальном смысле слова съедает до 35% объема выпускаемых металлоконструкций. Для сравнения: в Европейских развитых странах этот показатель не превышает 3-5%

Это привело к тому, что борьба с коррозией постепенно приобретает статус государственной важности, в части ресурсосбережения России.

При этом в России до сих пор не существует норм и стандартов, закрепляющих необходимость оцинкования металлоконструкций в промышленном и гражданском строительстве. На рынке присутствует некоторое количество разрозненных ГОСТов, ОСТов, ТУ и прочих нормативных документов, регламентирующих оцинкование в отношении конкретных товаров, например в отношении оцинкования дорожных ограждений и линий электропередач (ЛЭП).

В целях развития отрасли, специалисты по оцинкованию самостоятельно, еще до вмешательства государства в вопрос ресурсосбережения, объединили свои усилия по разработке и введению в жизнь недостающих регламентов, которые помогут систематизировать работу с проектной документацией и улучшить эксплуатационные характеристики металлоконструкций.

Применяемые технологи

 На сегодняшний день для защиты крупных, средних и мелких металлоизделий применяются две основные технологии оцинкования – горячее и термодиффузионное, также нанесение цинковых красок и распыление цинка. Гальванотехнология уступила место термодиффузионному методу защиты от коррозии, поскольку электролитическому покрытию в большей степени присущи декоративные функции.

Горячее цинкование

По всему миру методом горячего оцинкования покрывается приблизительно 30 млн. тонн стали ежегодно. Почти половина стали цинкуется в форме листа, четверть - в виде готовых изделий, а остальное количество цинка идет на покрытие труб и проволоки(сетки). Очищенную сталь погружают в расплавленный цинк, и происходит реакция, формирующая металлическую связь между цинком и сталью, которая приводит к образованию нескольких слоев с разным удельным соотношением цинка и железа.

На структуру и толщину покрытия сильно влияет состав расплава в ванне. Толщина покрытий варьируется в зависимости от назначения. Для общих целей вес покрытия составляет 610 г/м², т.е. 85 мкм, толщина покрытия на более тонких материалах пропорционально уменьшается.

Термодиффузионное оцинкование

В отношении мелких и средних деталей (изделия из высокопрочных и легированных сталей, чугуна,   детали сложной конфигурации или относящиеся к порошковой металлургии, изделия с резьбовыми соединениями, с глухими отверстиями, сварными швами и подвижными частями) применяется метод термодиффузионного оцинкования (ТДЦ).

В процессе ТДЦ, соответственно, подготовленные небольшие стальные изделия помещаются в барабан с цинковой пылью при температуре от 290°С до 400°С. Цинк диффундирует в сталь, образуя твердый равномерный слой цинк/железо. Данный метод обеспечивает высокую коррозионную стойкость. Относительно низкие температуры процесса ТДЦ позволяет применять его в отношении изделий из высокопрочных, пружинных, легированных сталей, исключая отпуск металлоизделий и водородное охрупчивание.

Распыление цинка

Для нанесения цинка на крупногабаритные детали, а также при локальной обработке деталей на месте монтажа использую метод распыления цинка. После пескоструйной обработки поверхности распыляют капельки полурасплавленного цинка, для чего используют цинковую проволоку или порошок. При этом процессе химическая связь между цинком и сталью не образуется. Чтобы удалить все следы коррозии и придать поверхности шероховатость, для обеспечения механического схватывания цинка с металлом и сохранения хорошей адгезии и электропроводности при подготовке поверхности необходимо обезжиривание, сопровождаемое пескоструйной очисткой. Распыление должно проводиться сразу после очистки поверхности. Цинковое распыление в основном используется для защиты крупногабаритных сборных конструкций, для обработки изделий любых размеров или форм, на которые нужно распылить цинк. (За исключением внутренних полостей и сортового проката малого сечения). Применение этого метода ограничивается только стоимостью.

Данный метод экономически невыгоден из-за большого расхода цинка в процессе нанесения покрытия. Образуется рыхлый защитный слой, имеющий толщину покрытия свыше 250 мкм.

Цинковые краски

В состав цинковых красок входит чистая цинковая пыль (до 90 % металлического цинка). Чтобы получить эффект оцинкования от таких красок, необходимо, чтобы сухая лакокрасочная пленка обладала электропроводностью и хорошим контактом со сталью. Цинковые краски - это готовые грунтовки и для ремонта повреждений в других цинковых покрытиях, вызванных коррозией сваркой или механическим воздействием.

Окрашивание возможно для достаточно ограниченного ассортимента металлопродукции, поскольку имеет низкие адгезионные свойства, не применяется в отношении изделий сложной конфигурации и изделий с полыми отверстиями и резьбой.

Сравнительная таблица применения оцинкования (горячее, термомодиффузионное) и окрашивания для антикоррозионной защиты поверхности металлоизделий.

При выборе технологии для защиты металлоизделия от коррозии следует учитывать не только первоначальную стоимость процесса окраски, но и последующие затраты на восстановление покрытия, замену деталей в процессе эксплуатации сооружения.

Кроме того, большую часть расходов на покраску составляет стоимость работ и соответственно с увеличением количества слоев (за счет использования ручного труда), растет цена покрытия. Как правило, при расчете суммы затрат на защиту строения, начальную стоимость работ делят на предполагаемый срок эксплуатации. Однако забывают учесть, что оцинкованная конструкция за весь срок службы не потребует ремонта покрытия, тогда как окрашенная, даже в несколько слоев, поверхность, за тот же период потребует минимум одного, а то и трех перекрашиваний. Таким образом, более дешевое окрашивание при большом сроке эксплуатации сооружения оказывается намного дороже.

Стараниями оцинковщиков, культура антикоррозионной защиты металлоизделий вошла в основные отрасли потребляющие металлы. Рынок предлагает различные технологии и методы, дорогие и дешевые, имеющие различную коррозионную стойкость, а также области применения.

Ясно одно, применения цинка для защиты металлоизделий от коррозии увеличивает срок эксплуатации металлоизделий в несколько раз, а значит, обеспечивает выполнение экономической и технологической составляющей политики государства.

Сегодня больше не ставится вопрос цинковать или цинковать. Крупные обрушения и аварии, произошедшие по причине коррозии, отчетливо продемонстрировали необходимость пересмотра сложившихся норм в строительной отрасли. Сегодня проблема безопасности превратилась не только в вопрос выживания российских строительных компаний на отечественном рынке, это вопрос формирования нового подхода на рынке строительной отрасли, где гарантия безопасности и качества сооружения станут определяющими при выборе строительной организации.

Васецкая Нелли
Апрель 2010
Журнал «Стройметалл»