Способ комплексной защиты подводных поверхностей плавучих средств и гидротехнических сооружений

 

Изобретение относится к технологии защиты днищ судов и подводной части гидротехнических сооружений от обрастания биомассой, а также для защиты их от коррозии. Способ комплексной защиты подводных поверхностей плавучих средств и гидротехнических сооружений заключается в последовательной обработке металлической поверхности антикоррозионным покрытием, лакокрасочным материалом и пленкообразующим составом на основе высокомолекулярных фторсодержащих органических кислот. В качестве таких кислот может быть использована перфторполиоксиалкиленкарбоновая или перфторполиоксиалкиленсульфо- кислота, или их производные, или их смеси. В качестве антикоррозионного покрытия для углеродистой стали целесообразно использовать преобразователь ржавчины. В качестве антикоррозионного покрытия для алюминия или его сплавов целесообразно использовать состав, содержащий поверхностно-активное фторуглеродное соединение. Технический результат реализации изобретения заключается в замедлении процесса обрастания, в обеспечении протекторной защиты металла корпуса судна или гидротехнического сооружения от коррозии, в обеспечении повышения скорости хода судов, в снижении расхода топлива и в уменьшении расхода лакокрасочных материалов, а также в исключении необходимости использования дорогостоящих специализированных красок. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам, используемым для предотвращения обрастания биомассой днищ судов и подводной части гидротехнических сооружений, а также для защиты их от коррозии.

Известен способ защиты подводных выступающих частей корпуса быстроходного судна от выпадания на них солей и обрастания, включающий многослойное покрытие на основе синтетических смол с последующим двухслойным покрытием необрастающими красками (авт. св. 209978, публ. 28.05.69, Бюл. 18). Недостатками известного способа являются ограниченность его использования для малотоннажных судов, его высокая себестоимость, сопряженная с операциями шлифовки и полировки, а также использование токсических противообрастающих красок.

Известно также необрастающее покрытие для подводной части судов и сооружений, включающее нанесенный на основу подслой, выполненный на основе алюминия, и наружный пористый слой, содержащий медь и цинк (патент РФ 2107005, публ. 20.03.98, Бюл. 8). Недостатками известного способа является то, что предотвращение обрастания биомассой поверхности судов достигают за счет токсического воздействия на среду ионов меди, а также большая вероятность коррозии алюминиевого слоя под воздействием морской воды.

Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков является способ защиты поверхности погруженного объекта от обрастания, содержащий операцию нанесения на поверхность погруженного объекта антикоррозионного слоя, поверх которого наносят покрытие, выполненное из кобальта, никеля, лантаноидов или их сплавов (патент РФ 2043256, публ. 10.09.95, Бюл. 25). Принят за прототип. Недостатками, препятствующими достижению указанных ниже технических результатов, является то, что в известном способе средством, препятствующим развитию биообрастания, служит токсическое воздействие на среду, высокая стоимость используемых материалов, а также невозможность декоративного оформления плавучих средств.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи увеличения срока эксплуатации и повышения эксплуатационных характеристик морских и речных судов, а также подводных частей гидротехнических сооружений.

Осуществление заявляемого изобретения позволяет получить следующие технические результаты: - замедление процесса обрастания подводной части судов или сооружений; - протекторная защита от коррозии металла, из которого изготовлен корпус судна или гидротехническое сооружение; - увеличение скорости судов; - снижение расхода топлива; - уменьшение расхода лакокрасочных материалов; - исключение необходимости использования дорогостоящих специализированных красок.

Указанные результаты при осуществлении заявляемого изобретения достигаются за счет того, что заявляемый способ, так же как прототип, включает обработку металлической поверхности антикоррозионным покрытием. Особенностью изобретения является то, что комплексную защиту подводных поверхностей плавучих средств и гидротехнических сооружений осуществляют путем последовательной обработки металлической поверхности антикоррозионным покрытием, лакокрасочным материалом и пленкообразующим составом на основе высокомолекулярных фторсодержащих органических кислот, таких как перфторполиоксиалкиленкарбоновая или перфторполиоксиалкиленсульфо- кислота, или их производные, или их смеси.

Сущность изобретения состоит в следующем. В процессе эксплуатации судов и других плавучих средств, а также стационарных гидротехнических сооружений наибольшему износу вплоть до полного разрушения подвержена их подводная часть. Основными причинами разрушения является процесс коррозии, особенно активно протекающий в агрессивной морской среде, а также явление обрастания ракушками, водорослями и другими представителями водной флоры и фауны. Заявляемый способ комплексной защиты включает, по крайней мере, три операции, которые являются необходимыми и достаточными для предотвращения разрушения поверхностей, находящихся в постоянном непосредственном контакте с водой, и сохранения их привлекательного внешнего вида. В том случае, когда корпус судна или гидротехническое сооружение изготовлены из углеродистой стали, поверхность металла в первую очередь обрабатывают составом, способным преобразовать уже сформировавшийся слой ржавчины в прочную защитную пленку, предотвращающую дальнейшую коррозию металла (преобразователем ржавчины).

После обработки металлической поверхности антикоррозионным покрытием на поверхность наносят лакокрасочное покрытие. Преимущество заявляемого способа состоит в том, что для обработки подводных частей плавучих средств и стационарных гидротехнических сооружений может быть использован любой традиционный лакокрасочный материал. Использование заявляемого способа исключает необходимость применения специализированных дорогостоящих красок, содержащих биоцидные добавки, вызывающих гибель микроорганизмов.

Этот и другие, перечисленные выше, технические и экономические результаты достигаются за счет применения пленкообразующего состава на основе высокомолекулярных фторсодержащих органических кислот, таких как перфторполиоксиалкиленкарбоновая или перфторполиоксиалкиленсульфо- кислота, или их производные, или их смеси, слой которого наносят поверх слоя лакокрасочного материала.

Указанные высокомолекулярные фторсодержащие органические кислоты являются поверхностно-активными веществами, которые при нанесении их на слой другого высокомолекулярного вещества, в том числе слой лакокрасочного материала, образуют защитную пленку, обладающую высокой адгезией за счет химического взаимодействия с лакокрасочным материалом, то есть за счет явления хемосорбции. Это обстоятельство обуславливает высокие прочностные характеристики образующегося покрытия.

С другой стороны, покрытия, полученные с использованием указанного класса кислот или их производных, проявляют способность изменять поверхностные характеристики обработанного материала, в частности, адсорбируясь на твердых поверхностях снижают их поверхностную энергию с 1880-6000 μН/м до 4-6 μН/м, а коэффициент трения в 10-20 раз. Это делает практически невозможным адгезионное взаимодействие поверхности корпуса судна или гидротехнического сооружения с морской или пресной водой, что, в свою очередь, позволяет значительно увеличить крейсерскую скорость судна. Технический эффект предотвращения обрастания микроорганизмами возникает за счет отсутствия условий для сорбции на погруженной в воду поверхности каких-либо посторонних веществ.

Пленкообразующее вещество (или смесь веществ) представляет собой бесцветную или слабо-желтую прозрачную подвижную жидкость плотностью 1620-1810 кг/м² и температурой застывания плюс 36 - минус 65^oС. Рассматриваемое вещество не токсично, негорючее, пожаро-взрывобезопасно. Толщина образующегося на поверхности мономолекулярного слоя составляет Способ осуществляют следующим образом. На металлическую поверхность, предназначенную к обработке, наносят слой антикоррозионного покрытия, пригодного для последующего нанесения лакокрасочного материала. При обработке поверхности углеродистой стали, для этой цели с успехом может быть использован состав, включающий железисто-синеродистый калий, азотнокислый цинк, ортофосфорную кислоту и поверхностно-активное фторуглеродное соединение. Указанный состав преобразователя ржавчины обеспечивает высокую протекторную антикоррозионную защиту обрабатываемых изделий, предотвращает коррозию металла и предназначен для подготовки поверхности металла к нанесению лакокрасочных покрытий без предварительного удаления продуктов коррозии.

Для защиты от коррозии корпусов судов, изготовленных из алюминия или его сплавов, может быть использован предназначенный для этой цели состав, например состав, содержащий поверхностно-активное фторуглеродное соединение.

В случае использования заявляемого способа для защиты корпусов судов, изготовленных из материалов на основе эпоксидных смол или иных высокомолекулярных соединений, из технологической цепочки исключают операцию нанесения антикоррозионного покрытия корпуса судна.

После закрепления антикоррозионного покрытия поверхность обрабатывают любым, пригодным для создания декоративного эффекта лакокрасочным материалом. После закрепления слоя лакокрасочного материала поверхность обрабатывают указанным выше пленкообразующим составом. При необходимости операции нанесения антикоррозионного и/или лакокрасочного покрытий могут быть повторены. Для достижения требуемого противообрастающего и других, указанных выше технических эффектов, достаточно обработки поверхности одним слоем пленкообразующего состава.

С целью экспериментальной проверки эффективности использования заявляемого изобретения, днище полимарана, совершившего переход из Феодосии до о. Куба через Черное и Средиземное моря и Атлантический океан, было обработано в соответствии с рассматриваемым способом защиты. Ходовые испытания судна показали увеличение скорости судна до 25-28 миль/ч, при расчетной скорости - 16 миль/ч, что составило 12-15%. При этом вдвое против расчетного уменьшился расход топлива. В течение последующего двухлетнего наблюдения за состоянием днища судна практически не было отмечено наличия обрастания днища судна морскими микроорганизмами или водорослями, а также возникновения процесса коррозии подводной части корпуса.

Экспериментально определено, что покрытие не подвергается разрушению в температурном интервале от -70 до +150^oС.

Из вышеизложенного следует, что заявляемый способ комплексной защиты отвечает критериям патентоспособности и может быть использован как при постройке новых, так и при ремонте ранее эксплуатируемых судов разного класса, а также портовых и других гидротехнических сооружений, например нефтебуровых установок.

Формула изобретения

1. Способ комплексной защиты подводных поверхностей плавучих средств и гидротехнических сооружений, включающий последовательную обработку металлической поверхности антикоррозионным покрытием, лакокрасочным материалом и пленкообразующим составом на основе высокомолекулярных фторсодержащих органических кислот, таких как перфторполиоксиалкиленкарбоновая или перфторполиоксиалкиленсульфо- кислота, или их производные, или их смеси.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что антикоррозионным покрытием для углеродистой стали служит преобразователь ржавчины.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что антикоррозионным покрытием для алюминия или его сплавов служит состав, содержащий поверхностно-активное фторуглеродное соединение.