Гэри В. Даллин, П. Инж. Предварительно окрашенные стальные панели с металлическим покрытием для зданий успешно используются уже много лет. Одним из показателей его популярности является широкое использование предварительно окрашенных стальных крыш в Канаде и во всем мире.
Металлические крыши служат в два-три раза дольше, чем неметаллические. 1 Металлические здания составляют почти половину всех малоэтажных нежилых зданий в Северной Америке, и значительная часть этих зданий имеет предварительно окрашенные стальные панели с металлическим покрытием для крыш и стен.
Правильная спецификация системы покрытия (т.е. предварительная обработка, грунтовка и верхний слой) может обеспечить срок службы окрашенных стальных крыш и стен с металлическим покрытием во многих случаях более 20 лет. Чтобы добиться такого длительного срока службы, производителям и производителям стальных листов с цветным покрытием необходимо учитывать следующие сопутствующие вопросы:
Проблемы окружающей среды Одним из первых факторов, которые следует учитывать при выборе стального изделия с предварительно окрашенным металлическим покрытием, является окружающая среда, в которой оно будет использоваться. 2 Окружающая среда включает в себя общий климат и местные влияния региона.
Широта местоположения определяет количество и интенсивность УФ-излучения, которому подвергается изделие, количество солнечных часов в году и угол воздействия предварительно окрашенных панелей. Очевидно, что пологие (т. е. плоские) крыши зданий, расположенных в пустынных регионах низких широт, требуют устойчивых к ультрафиолетовому излучению грунтовочных и отделочных систем, чтобы избежать преждевременного выцветания, меления и растрескивания. С другой стороны, УФ-излучение гораздо меньше повреждает вертикальную облицовку стен зданий, расположенных в высоких широтах с пасмурным климатом.
Влажное время – это время, в течение которого обшивка крыши и стен становится влажной из-за дождя, высокой влажности, тумана и конденсата. Лакокрасочные системы не защищены от влаги. Если оставить влажным достаточно долгое время, влага в конечном итоге достигнет подложки под любым покрытием и начнет разъедать. Количество химических загрязнителей, таких как диоксид серы и хлориды, присутствующих в атмосфере, определяет скорость коррозии.
Местные или микроклиматические воздействия, которые следует учитывать, включают направление ветра, осаждение загрязняющих веществ промышленными предприятиями и морскую среду.
При выборе системы покрытия следует учитывать преобладающее направление ветра. Следует соблюдать осторожность, если здание расположено с подветренной стороны от источника химического загрязнения. Газообразные и твердые выхлопные газы могут оказывать серьезное воздействие на системы окраски. В пределах 5 километров (3,1 мили) от районов тяжелой промышленности коррозионная активность может варьироваться от умеренной до сильной, в зависимости от направления ветра и местных погодных условий. За пределами этого расстояния воздействие, связанное с загрязняющим воздействием станции, обычно снижается.
Если окрашенные здания расположены близко к берегу, воздействие соленой воды может быть серьезным. Критическое значение может иметь расстояние до 300 м (984 фута) от береговой линии, тогда как значительные последствия могут ощущаться на расстоянии до 5 км вглубь суши и даже дальше, в зависимости от прибрежных ветров. Атлантическое побережье Канады является одной из областей, где может произойти такое воздействие на климат.
Если коррозионная активность предполагаемой строительной площадки не очевидна, может оказаться полезным провести местное обследование. Данные станций мониторинга окружающей среды полезны, поскольку они предоставляют информацию об осадках, влажности и температуре. Осмотрите защищенные открытые, неочищенные поверхности на наличие твердых частиц из промышленности, дорог и морской соли. Следует проверить работоспособность близлежащих конструкций: если строительные материалы, такие как оцинкованные ограждения и оцинкованная или предварительно окрашенная облицовка, крыши, желоба и отливы, находятся в хорошем состоянии через 10–15 лет, окружающая среда может быть неагрессивной. Если структура становится проблематичной всего через несколько лет, разумно проявить осторожность.
Поставщики красок обладают знаниями и опытом, чтобы рекомендовать системы окраски для конкретных применений.
Рекомендации для панелей с металлическим покрытием Толщина металлического покрытия под краской оказывает существенное влияние на срок службы предварительно окрашенных панелей на месте, особенно в случае оцинкованных панелей. Чем толще металлическое покрытие, тем ниже скорость коррозии на кромках порезов, царапинах или любых других участках, где целостность лакокрасочного покрытия нарушена.
Сдвиговая коррозия металлических покрытий при наличии порезов или повреждений краски, а также при обнажении цинка или сплавов на его основе. По мере того, как покрытие разрушается в результате коррозийных реакций, краска теряет адгезию и отслаивается или отслаивается с поверхности. Чем толще металлическое покрытие, тем медленнее скорость подрезки и тем медленнее скорость поперечной резки.
В случае цинкования важность толщины цинкового покрытия, особенно для крыш, является одной из причин, почему многие производители оцинкованной листовой продукции рекомендуют стандартные спецификации ASTM A653 для горячеоцинкованного (оцинкованного) стального листа или стального листа из сплава цинка и железа. процесс погружения (оцинкованный отжиг), вес покрытия (т.е. масса), обозначение G90 (т.е. 0,90 унции/кв.фут) Z275 (т.е. 275 г/м2), подходит для большинства предварительно окрашенных оцинкованных листов. Для предварительных покрытий из 55% AlZn проблема толщины становится более сложной по ряду причин. ASTM A792/A792M, Стандартные спецификации для стальной пластины, покрытие из алюминиево-цинкового сплава горячего погружения с содержанием 55 % Вес (т.е. масса) Обозначение AZ50 (AZM150) обычно является рекомендуемым покрытием, поскольку было доказано, что оно подходит для длительной работы.
Следует иметь в виду, что при нанесении покрытия валиком обычно нельзя использовать лист с металлическим покрытием, пассивированный химическими веществами на основе хрома. Эти химикаты могут загрязнять чистящие средства и растворы для предварительной обработки окрашенных линий, поэтому чаще всего используются непассивированные плиты. 3
Из-за своей твердости и хрупкости оцинкованная обработка (GA) не используется при производстве предварительно окрашенных стальных листов. Связь между краской и покрытием из сплава цинка и железа прочнее, чем связь между покрытием и сталью. Во время формования или удара GA растрескивается и расслаивается под краской, в результате чего оба слоя отслаиваются.
Соображения относительно системы окраски Очевидно, что одним из наиболее важных аспектов обеспечения хороших результатов работы является краска, используемая для работы. Например, в помещениях, которые получают много солнечного света и интенсивное воздействие ультрафиолета, важно выбрать устойчивую к выцветанию отделку, а в помещениях с высокой влажностью предварительная обработка и отделка предназначены для предотвращения проникновения влаги. (Вопросы, связанные с системами покрытий для конкретных применений, многочисленны и сложны и выходят за рамки этой статьи.)
На коррозионную стойкость окрашенной оцинкованной стали большое влияние оказывает химическая и физическая стабильность границы раздела между поверхностью цинка и органическим покрытием. До недавнего времени при цинковании применялась химическая обработка смешанными оксидами для обеспечения межфазного соединения. Эти материалы все чаще заменяются более толстыми и более устойчивыми к коррозии покрытиями из фосфата цинка, которые более устойчивы к коррозии под пленкой. Фосфат цинка особенно эффективен в морской среде и в условиях продолжительной влажности.
ASTM A755/A755M, документ, в котором дается общий обзор покрытий, доступных для стальных листов с металлическим покрытием, называется «Стальной лист, металл с горячим погружением» и предварительно покрыт рулонным покрытием для строительных изделий, подвергающихся воздействию внешняя среда.
Технологические аспекты нанесения покрытия на рулоны с предварительно нанесенным покрытием Одним из важных факторов, влияющих на срок службы изделия с предварительно нанесенным покрытием на месте, является изготовление листа с предварительно нанесенным покрытием. Процесс нанесения покрытия на валки с предварительно нанесенным покрытием может существенно повлиять на производительность. Например, хорошая адгезия краски важна для предотвращения отслаивания или вздутия краски в полевых условиях. Хорошая адгезия требует хорошо контролируемой техники нанесения валкового покрытия. Процесс покраски валков влияет на срок службы в полевых условиях. Затронутые вопросы:
Производители рулонных покрытий, производящие предварительно окрашенные листы для зданий, имеют хорошо зарекомендовавшие себя системы качества, которые обеспечивают должный контроль этих проблем. 4
Особенности профилирования и конструкции панелей Еще одним важным вопросом является важность конструкции панели, особенно радиуса изгиба вдоль образующего ребра. Как упоминалось ранее, коррозия цинка возникает в местах повреждения лакокрасочной пленки. Если панель спроектирована с небольшим радиусом изгиба, на лакокрасочном покрытии всегда будут трещины. Эти трещины часто небольшие и часто называются «микротрещинами». Однако металлическое покрытие оголяется и существует вероятность увеличения скорости коррозии по радиусу изгиба прокатываемой панели.
Возможность появления микротрещин на изгибах не означает невозможности глубоких участков – проектировщики должны предусмотреть максимально возможный радиус изгиба для размещения этих участков.
Помимо важности конструкции машины для профилирования панелей и валков, работа машины для профилирования рулонов также влияет на производительность в полевых условиях. Например, расположение набора роликов влияет на фактический радиус изгиба. Если выравнивание выполнено неправильно, на изгибах профиля вместо плавных плавных радиусов изгиба могут возникнуть резкие изломы. Эти «тугие» изгибы могут привести к более серьезным микротрещинам. Также важно, чтобы ответные валики не царапали лакокрасочное покрытие, так как это снизит способность краски адаптироваться к операции изгиба. Амортизация — еще одна связанная с этим проблема, которую необходимо выявить во время профилирования. Обычный способ обеспечить пружинение — «перегнуть» панель. Это необходимо, но чрезмерный изгиб при профилировании приводит к увеличению количества микротрещин. Аналогичным образом, процедуры контроля качества производителей строительных панелей предназначены для решения этих проблем.
Состояние, известное как «масленки» или «карманы», иногда возникает при прокатке предварительно окрашенных стальных панелей. Особенно восприимчивы панельные профили с широкими стенками или плоскими секциями (например, строительные профили). Такая ситуация создает недопустимый волнистый вид при монтаже панелей на крыше и стенах. Масляные канистры могут быть вызваны различными причинами, включая плохую плоскостность входящего листа, работу роликового пресса и методы монтажа, а также могут быть результатом коробления листа во время формования, поскольку в продольном направлении листа возникают сжимающие напряжения. лист. панель. 5 Это упругое коробление возникает из-за того, что сталь имеет низкое или нулевое удлинение по пределу текучести (YPE), прерывистую деформацию, которая возникает при растяжении стали.
Во время прокатки лист пытается утончаться в направлении толщины и сжиматься в продольном направлении в области полотна. В сталях с низким YPE недеформированная область, прилегающая к изгибу, защищена от продольной усадки и находится в сжатом состоянии. Когда сжимающее напряжение превышает предельное напряжение упругого выпучивания, в пристеночной области возникают карманные волны.
Стали с высоким YPE улучшают деформируемость, поскольку для локального утонения, ориентированного на изгиб, используется большее напряжение, что приводит к меньшей передаче напряжения в продольном направлении. При этом используется явление прерывистой (локальной) текучести. Таким образом, предварительно окрашенная сталь с YPE более 4% может быть успешно прокатана в архитектурные профили. Материалы с более низким YPE можно прокатывать без масляных баков, в зависимости от настроек стана, толщины стали и профиля панели.
Тяжесть масляного бака уменьшается по мере того, как для формирования профиля используется больше стоек, увеличивается толщина стали, увеличивается радиус изгиба и уменьшается ширина стенок. Если YPE превышает 6%, во время прокатки могут возникнуть выбоины (т.е. значительная локализованная деформация). Надлежащая подготовка кожи во время производства позволит контролировать это. Производители стали должны помнить об этом при поставке предварительно окрашенных панелей для строительных панелей, чтобы производственный процесс можно было использовать для производства YPE в приемлемых пределах.
Вопросы хранения и обращения Вероятно, наиболее важной проблемой при хранении на объекте является сохранение панелей сухими до тех пор, пока они не будут установлены в здании. Если из-за дождя или конденсата влага проникает между соседними панелями, а поверхности панелей впоследствии не могут быстро высохнуть, могут произойти некоторые нежелательные явления. Адгезия краски может ухудшиться, что приведет к образованию небольших воздушных карманов между краской и цинковым покрытием перед вводом панели в эксплуатацию. Излишне говорить, что такое поведение может ускорить потерю адгезии краски в процессе эксплуатации.
Иногда наличие влаги между панелями на строительной площадке может привести к образованию белой ржавчины на панелях (т.е. коррозии цинкового покрытия). Это не только эстетически нежелательно, но и может привести панель в непригодное для использования состояние.
Стопки бумаги на рабочем месте следует завернуть в бумагу, если их нельзя хранить внутри. Бумагу необходимо наносить таким образом, чтобы в тюке не скапливалась вода. Как минимум, посылка должна быть накрыта брезентом. Дно оставляют открытым, чтобы вода могла свободно стекать; кроме того, он обеспечивает свободный приток воздуха к сушильному пакету в случае образования конденсата. 6
Соображения архитектурного проектирования На коррозию сильно влияет влажная погода. Поэтому одно из важнейших правил проектирования – обеспечить возможность стока всей дождевой воды и талого снега за пределы здания. Нельзя допускать скопления воды и ее попадания на здания.
Слегка скатные крыши наиболее подвержены коррозии, поскольку они подвергаются воздействию высоких уровней УФ-излучения, кислотных дождей, твердых частиц и химикатов, переносимых ветром. Необходимо приложить все усилия, чтобы избежать скопления воды в потолках, вентиляции, оборудовании для кондиционирования воздуха и проходах.
Заболачивание края водосброса зависит от уклона кровли: чем выше уклон, тем лучше коррозионные свойства водослива. Кроме того, разнородные металлы, такие как сталь, алюминий, медь и свинец, должны быть электрически изолированы для предотвращения гальванической коррозии, а дренажные пути должны быть спроектированы так, чтобы вода не перетекала из одного материала в другой. Рассмотрите возможность использования более светлого цвета на крыше, чтобы уменьшить повреждение от ультрафиолета.
Кроме того, срок эксплуатации панели может сократиться в тех участках здания, где на крыше много снега и снег остается на крыше в течение длительного периода времени. Если здание спроектировано так, что пространство под плитами крыши теплое, то снег рядом с плитами может таять всю зиму. Это продолжающееся медленное плавление приводит к постоянному контакту с водой (т.е. длительному намоканию) окрашенной панели.
Как упоминалось ранее, вода со временем просачивается через пленку краски, и коррозия становится серьезной, что приводит к необычно короткому сроку службы крыши. Если внутренняя крыша изолирована, а нижняя сторона черепицы остается холодной, снег, контактирующий с внешней поверхностью, не тает навсегда, а также можно избежать вздутия краски и коррозии цинка, связанных с длительным периодом влажности. Также помните, что чем толще лакокрасочная система, тем больше времени пройдет, прежде чем влага проникнет в основание.
Стены Вертикальные боковые стены менее подвержены атмосферным воздействиям и менее повреждены, чем остальная часть здания, за исключением защищенных поверхностей. Кроме того, облицовка, расположенная в защищенных зонах, таких как рельефы стен и выступы, меньше подвергается воздействию солнечных лучей и дождя. В этих местах коррозия усиливается за счет того, что загрязняющие вещества не смываются дождем и конденсатом, а также не высыхают из-за отсутствия прямых солнечных лучей. Особое внимание следует уделять защищенным объектам в промышленной или морской среде или вблизи основных автомагистралей.
Горизонтальные участки обшивки стен должны иметь достаточный уклон, чтобы предотвратить скопление воды и грязи – особенно это важно при отливах подвала, так как недостаточный уклон может вызвать коррозию его и облицовки над ним.
Как и крыши, разнородные металлы, такие как сталь, алюминий, медь и свинец, должны быть электрически изолированы, чтобы предотвратить гальваническую коррозию. Кроме того, в районах с сильным скоплением снега коррозия может стать боковой проблемой сайдинга – если возможно, территорию возле здания следует очистить от снега или установить хорошую изоляцию, чтобы предотвратить постоянное таяние снега на здании. поверхность панели.
Изоляция не должна намокать, а если и промокает, ни в коем случае не допускайте ее контакта с предварительно окрашенными панелями – если изоляция намокнет, она не высохнет быстро (если вообще высохнет), в результате чего панели будут подвергаться длительному воздействию влага – – Такое состояние приведет к ускоренному выходу из строя. Например, когда утеплитель в нижней части панели боковой стены намокает из-за попадания воды вниз, предпочтительнее будет конструкция, в которой панели перекрывают нижнюю часть, а не установка нижней части панели непосредственно поверх панели. нижний. Минимизируйте возможность возникновения этой проблемы.
Предварительно окрашенные панели, покрытые 55% покрытием из алюминиево-цинкового сплава, не должны вступать в прямой контакт с влажным бетоном – высокая щелочность бетона может вызвать коррозию алюминия, вызывая отслоение покрытия. 7 Если применение предполагает использование крепежных элементов, проникающих в панель, их необходимо выбирать так, чтобы срок их службы соответствовал сроку службы окрашенной панели. Сегодня существуют винты/крепежи с органическим покрытием головки для защиты от коррозии, и они доступны в различных цветах, подходящих к облицовке крыши/стен.
СООБРАЖЕНИЯ УСТАНОВКИ Двумя наиболее важными проблемами, связанными с установкой на месте, особенно когда речь идет о крыше, могут быть способ перемещения панелей по крыше и влияние обуви и инструментов рабочих. Если во время резки на краях панелей образуются заусенцы, пленка краски может поцарапать цинковое покрытие, поскольку панели скользят друг по другу. Как уже говорилось ранее, там, где целостность краски нарушена, металлическое покрытие начнет быстрее корродировать, что негативно влияет на срок службы предварительно окрашенной панели. Аналогично, обувь рабочих может стать причиной подобных царапин. Важно, чтобы туфли или ботинки не допускали попадания в подошву мелких камней или стальных сверл.
Во время сборки, крепления и отделки часто образуются небольшие отверстия и/или выемки («сколы») – помните, что в них содержится сталь. После завершения работы или даже раньше сталь может подвергнуться коррозии и оставить неприятные пятна ржавчины, особенно если цвет краски светлее. Во многих случаях такое изменение цвета считается фактическим преждевременным разрушением предварительно окрашенных панелей, и помимо эстетических соображений владельцы зданий должны быть уверены, что здание не выйдет из строя преждевременно. Всю стружку с крыши необходимо немедленно убрать.
Если установка включает в себя низкую скатную крышу, может скапливаться вода. Хотя конструкция уклона может быть достаточной для обеспечения свободного дренажа, могут возникнуть местные проблемы, вызывающие стоячую воду. Небольшие вмятины, оставленные работниками, например, от ходьбы или размещения инструментов, могут оставить участки, из которых не может осуществляться свободный дренаж. Если свободный дренаж не разрешен, стоячая вода может привести к вздутию краски, что может привести к отслаиванию краски на больших площадях, что может привести к более серьезной коррозии металла под краской. Осадка здания после возведения может привести к неправильному водоотведению кровли.
Рекомендации по уходу Простой уход за окрашенными панелями зданий включает периодическое ополаскивание их водой. Для установок, где панели подвергаются воздействию дождя (например, крыши), в этом обычно нет необходимости. Однако в защищенных открытых зонах, таких как перекрытия и стены под карнизами, очистка каждые шесть месяцев полезна для удаления коррозийных солей и мусора с поверхностей панелей.
Любую очистку рекомендуется производить путем первой «пробной очистки» небольшого участка поверхности в не слишком открытом месте, чтобы получить определенные удовлетворительные результаты.
Кроме того, при использовании на крыше важно удалять мусор, такой как листья, грязь или строительный сток (т. е. пыль или другой мусор вокруг вентиляционных отверстий на крыше). Хотя эти остатки не содержат агрессивных химикатов, они предотвратят быстрое высыхание, что имеет решающее значение для долговечности кровли.
Также не используйте металлические лопаты для уборки снега с крыш. Это может привести к серьезным царапинам на краске.
Предварительно окрашенные стальные панели с металлическим покрытием для зданий рассчитаны на долгие годы безотказной службы. Однако со временем внешний вид всех слоев краски изменится, возможно, до такой степени, что потребуется перекраска. 8
Заключение Предварительно окрашенные оцинкованные стальные листы на протяжении десятилетий успешно используются для облицовки зданий (крыш и стен) в различных климатических условиях. Долгая и безотказная работа достигается за счет правильного выбора системы окраски, тщательного проектирования конструкции и регулярного обслуживания.
Время публикации: 05 июня 2023 г.