способ подготовки высокопрочных метизов для монтажа крупногабаритных конструкций и ингибирующий состав для их обработки

Формула изобретения

1. Способ подготовки высокопрочных метизов для монтажа металлоконструкций, включающий обезжиривание поверхности метизов щелочным раствором, первую сушку, последующее фосфатирование поверхности метизов составом, содержащим преобразователь ржавчины, вторую сушку, комплектацию и упаковку метизов для транспортировки и/или хранения, отличающийся тем, что в качестве щелочного раствора для обезжиривания поверхности метизов используют раствор технического моющего средства О-БИСМ концентрацией 1,5-4,0 мас.%, содержащий кальцинированную соду и неионогенное ПАВ, в котором выдерживают метизы при температуре 45-55°С в течение 5-10 мин, сушку осуществляют обдувом воздуха в течение 3-5 мин, а фосфатирование поверхности метизов осуществляют в течение 30-60 мин ингибирующим составом, содержащим ортофосфорную кислоту, азотно-кислый натрий, цинковый порошок, ингибитор НДА (нитрит дициклогексиламина), органический пигмент гелиоген зеленый L8730, этиловый спирт и воду.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрация щелочного раствора для обезжиривания, состав и время фосфатирования поверхности метизов зависят от степени загрязненности метизов продуктами атмосферной коррозии.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обезжиривания поверхности метизов используют техническое моющее средство О-БИСМ при следующем соотношении компонентов, мас.%:

кальцинированная сода	97,5
неионогенное ПАВ на основе алкоксилата жирного спирта	2,5

4. Ингибирующий состав для фосфатирования и консервации высокопрочных метизов, содержащий ортофосфорную кислоту, азотно-кислый натрий, соединение цинка и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ингибитор атмосферной коррозии НДА (нитрит дициклогексиламина), органический пигмент гелиоген зеленый L8730, растворенный в этиловом спирте, а в качестве соединения цинка состав содержит порошок цинка при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота	15,0-30,0
азотно-кислый натрий	0,2-0,3
порошок цинка	10,0-12,0
ингибитор НДА (нитрит дициклогексиламина)	0,5-1,0
органический пигмент гелиоген зеленый L8730	0,15-0,17
этиловый спирт	0,5-1,0
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к подготовке высокопрочных метизов, применяемых при соединении фрикционных контактных поверхностей крупногабаритных мостовых конструкций, и может быть использовано для временной защиты от коррозии (консервации) высокопрочных метизов после изготовления на заводе-производителе в процессе их хранения до момента использования на строительных площадках.

Для монтажа мостовых конструкций применяют высокопрочные болты (ГОСТ 22353-77 и ГОСТ 22356-77) (сдвиго-устойчивые), которые изготовляют горячей штамповкой или холодной высадкой из легированной стали. Готовые болты термически обрабатывают. Высокопрочные болты являются болтами нормальной точности, их ставят в отверстия большего, чем болт, диаметра. Гайки затягивают тарировочным ключом, позволяющим создавать и контролировать силу натяжения болтов. Большая сила натяжения болта плотно стягивает соединяемые элементы и обеспечивает монолитность соединения. При действии на такое соединение сдвигающих сил между соединяемыми элементами возникают силы трения, препятствующие сдвигу этих элементов относительно друг друга. Таким образом, высокопрочный болт, работая на осевое растяжение, обеспечивает передачу сил сдвига трением между соединяемыми элементами. Поэтому подобное соединение часто называют фрикционным.

Для временной защиты метизов от коррозии (на период их транспортировки и хранения до проведения монтажа мостовых металлоконструкций) необходимо принять меры по их антикоррозийной защите (консервации).

Существуют многочисленные способы защиты металлов от коррозии. Выбор того или иного способа определяется конкретными условиями работы и хранения металлических изделий.

Покрытия, применяемые для защиты металлов от коррозии, подразделяют на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла.

Металлические покрытия наносят различными способами. Наиболее часто применяется горячий или термодиффузионный методы и гальванизацию. При горячем методе изделие погружают в расплавленный металл, который смачивает его поверхность и покрывает тонким слоем. Затем изделие вынимают из ванны и охлаждают. Таким методом изделие покрывают слоем цинка.

При гальваническом способе металлические изделия помещают в гальваническую ванну. Под действием электрического тока на поверхности изделия происходит катодное осаждение пленки защитного металла. Толщину гальванического покрытия можно регулировать в широких пределах. Сходный вид покрытия получают также термодиффузионным методом из цинксодержащей порошковой смеси.

Металлические покрытия придают поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость и коррозионную стойкость.

Известно большое количество различных сплавов, составов и композиций, выпускаемых различными отечественными и зарубежными производителями и применяемых для противокоррозионной защиты метизов, в том числе для временной.

Металлизационные покрытия на основе медно-цинковых сплавов и свинца (патент РФ № 2138702 «Защитное покрытие»), а также на основе никеля (патент РФ № 2095469), на основе олова (патент РФ № 2177055), марганца (патент РФ № 2258765) обладают самым низким значением коэффициента трения, благодаря чему предотвращается заедание резьбы при закручивании метизов. Однако они являются катодными покрытиями по отношению к стальной подложке метизов. При закручивании метизов неизбежно повреждение покрытий на острых гребнях резьбы. В условиях воздействия влаги от атмосферных осадков возникает гальваническая пара между катодным покрытием и стальной подложкой, что неизбежно приведет к быстрому коррозионному разрушению стальной подложки. Продукты коррозии стали (ржавчина) имеют объем, в 14 раз больший монолитного металла, что приводит к быстрому отслоению катодных покрытий. Кроме того, для нанесения металлизационных покрытий требуется специальное оборудование в виде печей для химико-термической обработки или установок магнетронного облучения, что усложняет и удорожает процесс нанесения покрытий.

Имеется большое количество патентов, сутью которых является создание на поверхности защищаемого металла пассивных для коррозии пленок в виде оксидов и солей металлов. Наиболее распространенными способами получения таких пленок являются методы химической обработки изделий (оксидирование, фосфатирование) растворами, содержащими ортофосфорную кислоту (патенты РФ № 2205895, 2205896, 2066708) или фторсодержащую кислоту (заявка № 2005125415).

Недостатком обычного фосфатирования является то, что для получения качественной фосфатной пленки металл необходимо предварительно тщательно очистить от окалины и продуктов коррозии. Это достигается обычно травлением изделий в соляной или серной кислотах.

Химическая очистка изделий в кислотах не пригодна для крепежных изделий из высокопрочных сталей, т.к. даже незначительные остатки кислот на их поверхности могут способствовать замедленному хрупкому растрескиванию крепежных изделий при их эксплуатации в затянутом, напряженном состоянии. Если же крепежные изделия не подвергать травлению, неудаленные окалина и продукты коррозии на их поверхности будут затруднять их затягивание при монтажных операциях.

В настоящее время в соответствии с требованиями СТП 006-97 «Устройство соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов», разработанными Корпорацией «Трансстрой», высокопрочные крепежные изделия после их изготовления, закалки в масляных ваннах и консервации консистентной смазкой упаковываются в деревянные ящики и отправляются в них на строительные площадки.

В качестве консистентной смазки могут быть использованы различные составы.

Известен патент РФ № 2029779 «Консервационный смазочный материал», представляющий композицию на основе минеральных масел с добавлением реактивного топлива (Т-1), поливинилбутилового эфира (загущающая присадка винипол) и окисленного петропетума (присадка МНИ-3). Для повышения коррозионной стойкости в него вводят также смесь эфирных масел (эгенола с цитралем) в определенном соотношении компонентов.

Известны и другие консервационные материалы типа смазок, основанные на:

- ружейной смазке или смазке на основе жировых концентратов с добавлением эфирных и минеральных масел (патенты РФ № № 2118653, 2256697, 2256697;

- смеси дизельного топлива с керосином и добавлением тяжелых фракций перегонки нефти (патенты РФ № 2048608, 2126817, 2180672, 2238301, 2249031, 2197560);

- пластичной смазке, содержащей нефтяное масло, полимочевину, литиевое мыло и стеариновую кислоту (патенты № 2065483, № 2076896, 2291893).

Однако указанные консервационные смазочные материалы не сохраняют требуемые фрикционные характеристики соединяемых поверхностей металлоконструкций, т.к. даже незначительное количество смазки снижает коэффициент трения при обжатии контактных поверхностей высокопрочными метизами.

Поэтому перед установкой в мостовые конструкции партии высокопрочных метизов в количестве до 50 кг очищаются от консервационной заводской смазки путем 3-4-кратного окунания метизов в сетчатой таре в подогретые до 80-100°С щелочные растворы (рН 11,0-12,2), состав которых приведен в таблице 1

Таблица 1 Составы для очистки высокопрочных болтов и гаек от заводской консервации
Компоненты	Состав, в массовых долях
№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
Вода	1000	1000	1000	1000
Каустическая сода (едкий натр) по ГОСТ 2263	15-30	20-40	-	-
Кальцинированная сода (натрий углекислый) по ГОСТ 5100	10-25	15-30	4-60	-
Натрий фосфорно-кислый (тринатрий фосфат) по ГОСТ 201	10-35	-	-	-
Натрий кремниево-кислый (жидкое стекло) по ГОСТ 13070	10-25	-	-	-
Моющее средство МС-18, МС-15. НС-8 и др.	-	-	-	30-50

Выдержка метизов в щелочных растворах осуществляется в течение 15-20 мин. Всплывающее на поверхность масло периодически удаляют. Емкость для обезжиривания метизов объемом 1-4 м³ должна быть утеплена и снабжена крышкой. Подогрев осуществляется электронагревателями. Резьба после выдержки в щелочных растворах не должна иметь остатков заводской консервирующей смазки. После извлечения метизов из горячих щелочных растворов их подвергают сушке в течение нескольких минут путем обдува сжатым воздухом до удаления из резьбы остатков жидкого щелочного раствора.

Вслед за очисткой и сушкой резьбу каждого высокопрочного болта или гайки по всей ее длине прогоняют с помощью гайковертов или механизированным способом на токарно-винторезных станках. Эту операцию осуществляют для удаления из резьбы непрочной окалины и остатков случайных загрязнений, чтобы впоследствии гайка легко, от руки навинчивалась на резьбу. После прогонки крепежные изделия помещают в решетчатую тару и опускают в емкость со смазывающим составом, состоящим из 80-90% неэтилированного бензина по ГОСТ 2084 и 20-10% минерального масла по ГОСТ 20799 (типа автол). На вынутых из смазочного состава метизах бензин испаряется, а на поверхности остается тонкий слой смазки. Время испарения бензина при положительной температуре составляет 2 ч, а при отрицательной - 24 ч.

Ориентировочный расход бензина на 100 кг метизов составляет 2 л, масла 0,25 л. При комплектации на болт навинчивают гайку, которую использовали при прогонке резьбы данного болта. Шайбы (2 шт.) должны быть установлены выпуклой стороной к головке болта и гайке. Смазка играет роль антикоррозийного покрытия для болтов в собранной конструкции. Период времени от смазки резьбы метизов до их установки не должен превышать 10 суток, а до натяжения на расчетное усилие - 20 суток. Более длительное хранение увеличивает коэффициент закручивания. В этом случае рекомендуется провести повторную смазку укомплектованных метизов. Контроль качества выполненных операций производится путем оценки коэффициента закручивания укомплектованных метизов, который должен быть в пределах 0,14-0,2 в соответствии с требованиями ГОСТ 22356.

Как видно, существующий технологический процесс предмонтажной подготовки метизов многостадиен, требует значительных энерго- и трудозатрат, отвлекает значительное количество рабочих-монтажников на несвойственные их основной деятельности операции.

Кроме того, все эти обезжиривающие составы (таблица № 1) применяются при температурах 75-90°С.

Ранее уже отмечалось, что наличие даже незначительного количества смазки затрудняет монтаж металлоконструкций высокопрочными болтами, поэтому желательно вместо смазки использовать фосфатирование.

Однако при выборе состава для фосфатирования следует учитывать тот факт, что подготовка высокопрочных метизов к монтажу осуществляется не только для первично используемых, но и для уже ранее использованных, причем если в первом случае с них, в основном, удаляется окалина и смазка, то во втором случае - ржавчина, краска и следы атмосферной коррозии металла.

Известен способ подготовки поверхности металлических изделий перед операциями холодной деформации (Патент РФ № 2266977).

Способ включает активацию, фосфатирование и омыление. При этом активацию поверхности проводят в водном растворе нитрита натрия с концентрацией 0,1-0,5 г/л при температуре 85-95°С в течение 2-х минут погружением в активирующий раствор. Фосфатирование проводят в водном растворе фосфатирующего концентрата при следующем содержании компонентов, г/л: ионы цинка 9,6-28,16, фосфорный ангидрид 6,08-20,46, ионы нитрата 13,2-41,8, ионы никеля 0,032-0,132, ионы фтора 0,128-0,528, гидроксиламинсульфат 1,6-5,72, погружением в фосфатирующий раствор при температуре 75-80°С в течение 10 минут, а омыление изделий проводят в растворе стеарата СФ-А или НБ-11 с концентрацией 40 г/л при температуре 85-95°С в течение 5 минут. При этом поверхностная плотность фосфатного покрытия составляет 0,06-1,0 г/дм³, а масса добавляемого мыла составляет 0,05-0,2 г/дм.

Обработка велась по следующей схеме:

- обезжиривание моющим препаратом ПТС концентрацией 24 г/л при температуре 85-95°С в течение 10 минут;

- промывка проточной водой 15 минут при температуре 60-65°С;

- травление в серной кислоте концентрацией 150-180 г/л при температуре 65-80°С в течение 15 минут;

- промывка проточной водой 5-10 минут при температуре 20-30°С;

- активация в нитрите натрия концентрацией 0.3 г/л при температуре 85-95°С в течение 2 минут;

- фосфатирование в фосфатирующем растворе концентрацией 120-130 г/л при температуре 75-80°С в течение 10 минут;

- промывка проточной водой;

- нейтрализация нейтрализатором фосфатирования концентрацией 3 г/л при температуре 68-70°С в течение 2 минут;

- омыление стеаратом СФ-А концентрацией 40 г/л при температуре 85-95°С в течение 5 минут.

Предложенный способ обеспечивает подготовку поверхности металлических изделий, предотвращает образование задиров, повышает износостойкость, но не свободен от недостатков.

Все операции проводятся при высокой температуре, что требует дополнительного расхода электроэнергии и дополнительного оборудования.

Кроме того, операция травления серной кислотой потребовала введения дополнительных операций: двойной промывки и омыления. В результате трудозатраты повышаются, а опасность сохранения остатков кислот на резьбе остается, что ухудшает качество фрикционного соединения.

Известны технические решения, в которых составы для фосфатирования содержат преобразователь ржавчины, ингибитор и моющее средство (Патент РФ № 2165477). Изобретение относится к защите металлов от коррозии путем химической обработки поверхности для консервации на длительный срок конструкций из стали и обработки проржавевшей стали перед нанесением защитного лакокрасочного покрытия. Модификатор ржавчины стали содержит, мас.%: ортофосфорную кислоту 20-30, моющее средство "Демос" 0,5-2,0, гексаметафосфат натрия 0,1-0,3, метилпиразол 5-10, состав "Гамма-1" 0,01-0,03, сульфаминовую кислоту 2,0-3,0 и воду 54,67-72,39.

Предлагаемый состав позволяет эффективно преобразовать продукты коррозии с одновременным их частичным растворением, обезжириванием и образованием на поверхности стали защитной пленки, что позволяет обрабатывать стальные поверхности, пораженные слоем ржавчины толщиной до 300 мкм.

Однако к недостаткам этого состава следует отнести то, что на поверхности высокопрочных метизов образуется тонкая пассивирующая пленка, что обеспечивает защиту при консервации, но не сможет защитить метизы от коррозии на длительный срок эксплуатации, поэтому желательно присутствие цинка, т.е. фосфатирование.

В патентных источниках имеется еще ряд технических решений по химическому составу и функциональному назначению, близких к заявляемой композиции, например, в патентах РФ № 2129621, 2160324, 2190038, 2036978, 2046839, 2063475, 2263159, 2103414, 2174161. Составы эти различны, но работают по общему принципу:

- первоначальное обезжиривание изделий различными поверхностно-активными веществами и мылами;

- химическая обработка поверхности изделий преобразователями ржавчины в виде водных растворов ортофосфорной кислоты с образованием водонерастворимой фосфатной пленки;

- обработка изделий с фосфатным покрытием ингибирующими растворами для повышения долговечности образовавшихся пассивных пленок.

Недостатками технологий, предлагаемых в этих изобретениях, являются:

- необходимость проведения процессов обезжиривания защищаемых изделий нагретыми щелочными растворами при температуре 80-90°С;

- большинство фосфатирующих растворов, изложенных в аналогах, выполняют операции по преобразованию ржавчины и окалины, а также по созданию пассивных защитных пленок на металле, но не удаляют с металла преобразованные продукты коррозии;

- ингибирующие вещества являются, в основном, водными растворами ингибиторов атмосферной коррозии, поэтому в процессе транспортировки и хранения подвергшихся обработке крепежных изделий водные растворы подвержены высыханию, в ходе которого ингибиторы атмосферной коррозии улетучиваются, и защитный эффект в результате этого снижается.

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание универсального способа подготовки высокопрочных метизов перед монтажом металлоконструкций, свободного от вышеуказанных недостатков и позволяющего обеспечить еще на этапе изготовления временную антикоррозийную защиту высокопрочных метизов, применяющихся для соединения фрикционных поверхностей крупногабаритных мостовых металлоконструкций, действующую также на период их транспортировки и хранении в течение до одного года и исключающую дополнительную подготовку метизов при проведении монтажных работ.

Технический результат достигается за счет того, что в известный способ подготовки высокопрочных метизов для монтажа металлоконструкций, включающий обезжиривание поверхности метизов щелочным раствором, первую сушку метизов, последующее фосфатирование поверхности метизов составом, содержащим преобразователь ржавчины, вторую сушку, комплектацию и упаковку для транспортировки и/или хранения, внесены изменения, а именно:

- в качестве щелочного раствора для обезжиривания используют раствор технического моющего средства О-БИСМ, содержащего кальцинированную соду и неоногенное поверхностно-активное вещество (ПАВ);

- высокопрочные метизы погружают в 1,5-4,0%-ный раствор указанного средства при температуре 40-55°С и выдерживают в течение 5-10 минут;

- сушку осуществляют обдувом воздуха в течение 3-5 минут;

- фосфатирование поверхности метизов осуществляют в течение 30-60 минут ингибирующим составом, содержащим ортофосфорную кислоту, азотнокислый натрий, порошок цинка, ингибитор НДА (нитрит дициклогексиламина), органический пигмент гелиоген зеленый L8730, этиловый спирт и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота	15,0-30,0
азотнокислый натрий	0,2-0,3
порошок цинка	10,0-12,0
ингибитор НДА (нитрит дициклогексиламина)	0,5-1,0
органический пигмент гелиоген зеленый L8730	0,15-0,17
этиловый спирт	0,5-1,0
вода	остальное.

Концентрация щелочного раствора для обезжиривания, состав и время фосфатирования поверхности метизов зависят от степени загрязненности метизов продуктами атмосферной коррозии.

Технические моющие средства О-БИСМ входит в состав семейства ТМС О-БИС (отмыватель безотходный ингибирующий самоочищающийся) и являются одной из его модификаций. Они обладают ингибирующими свойствами и предназначены для отмывки металлических поверхностей деталей, узлов, механизмов, резервуаров и т.п. от жидких углеводородов, т.е. жиров, масел, смазок, нефтепродуктов в различных отраслях промышленности.

Варианты составов моющего средства О-БИС защищены патентом РФ № 2169175. Основной активной составляющей моющего средства семейства О-БИС является кальцинированная сода, но в зависимости от конкретных условий мойки часть ее замещается фосфатами с соблюдением определенного соотношения между кальцинированной содой и фосфатами и смесь ионогенных и неионогенных ПАВ. Отличие средства моющего многофункционального О-БИСМ от О-БИС заключается в том, что оно содержит кальцинированную соду и неионогенный ПАВ. ТМС О-БИСМ защищено патентом РФ № 2200637 и выпускается по ТУ 2381-022-50905225-2003.

В результате исследований различных составов моющего средства О-БИСМ были установлены: оптимальный состав, диапазон концентраций раствора для обезжиривания высокопрочных метизов в зависимости от преобладания на них консервационной смазки или продуктов атмосферной коррозии.

Наилучшие результаты были получены при применении моющего средства ОБИС-М, имеющего следующий состав, мас.%: кальцинированная сода - 97,5 и неионогенный ПАВ - 2,5.

При обезжиривании высокопрочных метизов после их изготовления необходимо применять моющий раствор с концентрацией - 2,5-4,0, а при применении метизов, бывших в употреблении, - 2,0-3,0.

На основании полученных результатов можно сделать вывод, что обезжиривание метизов с помощью моющего средства О-БИСМ позволяет по сравнению с традиционно применяемыми обезжиривающими щелочными растворами снизить температуру обезжиривания с 80-90 до 45-55°С, благодаря чему снижается энергопотребление (с 0,08 до 0,04 Гкал/ч). Соответственно снижаются расход моющего средства (с 0,020 до 0,004 кг/м²) и время обработки (с 15-20 до 5-10 мин).

После обезжиривания на металлической поверхности метизов остается тонкая защитная пассивирующая пленка.

Аналоги ингибирующего состава для фосфатирования были приведены выше. В качестве прототипа выбран фосфатирующий состав, защищенный патентом РФ № 2241069. Изобретение относится к средствам противокоррозионной защиты - составам "холодного" фосфатирования - и предназначено для химической подготовки металлических поверхностей перед нанесением лакокрасочных и других покрытий. Состав изготовлен в виде концентрированного водного раствора и содержит, г/л: фосфорную кислоту 210-240, оксид цинка 45-60, нитрат натрия 8-12, триоксид хрома 1,2-2,4. Этот состав позволяет повысить эффективность защиты металлической поверхности за счет активной ингибирующей функции, но к недостаткам его следует отнести наличие триоксида хрома.

Наличие в составе хрома снижает экологическую безопасность состава, так как хром является токсичным веществом (особенно шестивалентный). Он оказывает общетоксическое действие на обслуживающий персонал, заключающееся в поражении печени, почек, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, приводит к поражению органов дыхания вплоть до развития пневмосклероза, вызывает местное раздражение кожи и слизистых оболочек.

Дополнительным достоинством предлагаемого изобретения является экологическая безопасность ингибирующего состава при фосфатировании, без ухудшения качества антикоррозийной защиты высокопрочных метизов.

Водный раствор ортофосфорной кислоты в совокупности с фосфатами цинка и натрия является преобразователем ржавчины, который отделяет ее от поверхности метизов в шлам. Водный раствор ингибитора коррозии НДА в совокупности со спиртовым раствором органического пигмента (гелиоген зеленый) обеспечивает нейтрализацию атмосферных коррозионных воздействий на металл метизов в период проведения с ними транспортных и монтажных операций, а также при хранении метизов сроком до 1 года.

Кроме того, органический пигмент может служить индикатором завершения процесса фосфатирования, т.е определяет момент, когда весь состав из зеленого становится желтым от ржавчины.

Ингибирующий состав для обработки новых метизов, только что изготовленных на заводе-производителе и обезжиренных водным раствором моющего средства О-БИСМ, готовится с содержанием ортофосфорной кислоты не более 15 мас.%.

Остальные компоненты вводятся в композицию также по нижним значениям указанных пределов.

Ингибирующий состав для обработки бывших в эксплуатации метизов и имеющих на своей поверхности пластовую ржавчину и остатки окалины готовится с содержанием ортофосфорной кислоты до 30 мас.%. Остальные компоненты вводятся в композицию также по наивысшим значениям указанных пределов.

В остальных промежуточных случаях композиция ингибирующего состава регулируется промежуточными концентрациями водных растворов предлагаемых ингредиентов. Содержание спиртового раствора органического пигмента - гелиоген зеленый L8730 (BASF) остается в любых композициях практически постоянным, т.к. этот ингредиент предназначен для придания композиции зеленого цвета, позволяющего визуально определять отделение ржавчины (рыжего цвета) от метизов.

Во всех конкретных случаях количество ортофосфорной кислоты должно быть таким, чтобы не было ее избытка, иначе после фосфатирования нужно будет применять промывку метизов водой от остатков кислоты.

Конкретные количества каждого компонента определяются опытным путем для каждой партии образцов высокопрочных метизов, за исключением поступивших для монтажа с завода-изготовителя.

Рассмотрим осуществление способа подготовки высокопрочных метизов к монтажу на следующих примерах его реализации.

Пример № 1.

В заводских условиях после закалки высокопрочных метизов в масляной ванне их окунают в ванну, содержащую 3,5%-ный раствор технического моющего средства О-БИСМ, имеющего состав, мас.%: 97,5 - кальцинированная сода и 2,5 неионогенного ПАВ. Раствор тщательно перемешивают или постоянно барботируют, пропуская через раствор сжатый воздух. Температура раствора достигает 45-50°С. Через 15 минут метизы из ванны извлекаются и на противне обдуваются сжатым воздухом в течение 4 минут.

Фосфатирование метизов осуществляют в ванне раствором следующего состава, мас.%: ортофосфорная кислота - 15; порошкообразный цинк - 10,0; азотнокислый натрий - 0,2; ингибитор коррозии НДА - 0,5, который растворяют в этиловом спирте и добавляют органический пигмент в количестве 0,16.

Раствор приготавливают смешением компонентов в воде при постоянном перемешивании, причем ингибитор коррозии и органический пигмент вводят после перемешивания основных компонентов. Время фосфатирования - 30 минут. Обработанные ингибирующим составом метизы сушатся в течение не менее 20 минут до образования на их поверхности водонерастворимой пассивной фосфатной пленки.

После этого проводят контроль качества фосфатирования и оценивают коэффициент закручивания. Фактическое значение коэффициента закручивания - 0,17. Лабораторные испытания подтвердили возможность хранения обработанных таким образом высокопрочных метизов в течение до одного года.

Далее осуществляют комплектацию крепежа, после чего метизы упаковывают в мешки из ингибированной пленки, уложенные в деревянную ящичную тару вместимостью до 50 кг.

Внутри ящиков укладывается ингибированная пленка «Cormet» толщиной 100-200 мкм. Пленка «Cormet» поставляется ОАО «Компания «Славич» по ТУ 2245-086-39183755-2006 в виде рукавов шириной до 1,8 м. На каждый ящик отрезается приблизительно 1 п.м. рукава пленки. Один из торцов рукава заворачивается и скрепляется от разворачивания липкой полимерной лентой. Рукав укладывается в ящик завернутым концом вниз. В открытую горловину рукава ингибированной пленки аккуратно, с тем чтобы не повредить ее, засыпаются крепежные изделия. Верхний торец рукава также заворачивается и скрепляется липкой лентой, после чего крепежные изделия в закрытом ящике готовы к отправке. Перед отправкой ящики с крепежными изделиями, упакованными в ингибированную пленку, должны пройти кондиционирование (хранение на складе) при температуре не менее +8°С в течение 24 ч. Срок хранения высокопрочных крепежных изделий, пригодных для применения по назначению, упакованных в ящике в пленку «Cormet» и законсервированных с помощью ингибирующего состава, составляет 1 год, включая срок транспортировки.

Использование крепежных изделий из каждого ящика при проведении монтажных работ на мосту должно быть осуществлено в течение не более двух недель после вскрытия тары. После каждого забора крепежных изделий из ящика рукав ингибированной пленки должен опять заворачиваться и скрепляться липкой лентой.

Подготовленные таким образом метизы не требуют прогонки резьбы для удаления окалины и случайных атмосферных загрязнений, а также нанесения на них смазки перед проведением монтажных операций.

Пример 2.

Подготовка к монтажу высокопрочных метизов, уже ранее бывших в эксплуатации. Визуально оценивается степень ржавления и наличия других загрязнений на поверхности метизов. Возможна и лабораторная оценка, чтобы выбрать оптимальный состав композиции для фосфатирования.

Если присутствует средняя степень загрязненности и имеются в наличии жирные загрязнения, то обезжиривание осуществляют в 3,0%-ном водном растворе моющего раствора О-БИСМ того же состава, что и в примере № 1, но выдержка составляет 10 минут, а температуру моющего раствора поддерживают примерно 50°С. После обезжиривания метизы подвергают сушке сжатым воздухом в течение 2-3 минут.

Фосфатирование осуществляют ингибирующим раствором состава, мас.%: ортофосфорная кислота - 23; натрий азотнокислый - 0,25; цинковый порошок - 11,0; ингибитор коррозии - 0,75 и органический пигмент, растворенный в спирте, - 0,16.

Время фосфатирования - 45 минут. Время сушки 20 минут.

Далее те же операции, что и примере 1.

Коэффициент закручивания составил - 0,15.

Пример 3

Подготовке подвергаются высокопрочные болты, неоднократно уже эксплуатируемые. В этом случае состав моющего раствора остается без изменения, а концентрация раствора моющего средства О-БИСМ - 2,5 мас.%. Время выдержки и температура, как в примере 2. Состав ингибирующей композиции имеет количественное значение каждого компонента по максимуму, т.е. ортофосфорная кислота - 30 мас.%; азотнокислый натрий - 0,30, порошок цинковый - 12,0; ингибитор НДА - 1,0; органический пигмент - 0,17, растворенный в этиловом спирте в количестве 1,0 мас.%; вода - остальное до 100. Время фосфатирования - 1 час. Время сушки - 20 мин. Срок хранения до одного года. Коэффициент закручивания - 0,13.

Пример 4.

Подготовке к монтажу подвергались высокопрочные метизы, аналогичные примеру 3. Для обезжиривания применялся водный раствор моющего средства ОБИС-М того же состава, что и в примере 3. Параметры обезжиривания также соответствовали этому примеру.

После сушки в течение 7,5 минут метизы подвергались фосфатированию водным раствором, имеющим состав прототипа, т.е. ортофосфорная кислота - 220 г/л (22,0 мас.%); оксид цинка - 50 г/л (3,46 мас.% в пересчете на цинк); нитрат натрия 10 г/л (1,0 мас.%); триоксид хрома - 1,8 г/л (0,18 мас.%); вода - остальное. Время фосфатирования - 1 ч, а сушки - 30 минут.

В результате на поверхности некоторых метизов наблюдались следы ржавчины, т.е. в данном случае выбранный преобразователь ржавчины неэффективен. Коэффициент закручивания - 0,2

Предлагаемый в заявке способ обработки метизов по сравнению с существующим прототипом имеет следующие преимущества:

1. Подготовка метизов осуществляется простыми методами прямо после их изготовления на заводе-производителе. Тем самым повышается качество противокоррозионной подготовки метизов, производимой по заводскому технологическому циклу, и полностью устраняются работы по расконсервации и прогонке резьбы для удаления окалины при монтаже мостовых конструкций на строительных площадках.

2. Метизы, подготовленные по предлагаемой технологии, позволяют производить их закручивание с наиболее оптимальным коэффициентом закручивания, лежащим в пределах 0,12-0,17, т.к. на их резьбовой части полностью отсутствуют как продукты коррозии, так и смазка.

3. Обработка метизов после обезжиривания специальным ингибирующим составом, заявляемым в предлагаемом изобретении, позволяет одновременно: преобразовать имеющиеся на метизах окалину, возникшую при их термической обработке (закалке), и продукты коррозии (ржавчину) в легко отделяемый шлам; создать на очищенной поверхности метизов пассивную водонерастворимую фосфатную пленку, обладающую еще и ингибирующими качествами, т.е. способностью нейтрализовать воздействие коррозионной среды, причем не требуется проведения последующей промывки метизов после фосфатирования. Достаточно подвергнуть их после обработки принудительной сушке.

4. Метизы поступают на монтаж полностью подготовленными, не требуют расконсервации и последующей смазки. Благодаря этому существенно снижаются трудозатраты и расходы на подготовку метизов.

В настоящее время предлагаемый способ подготовки высокопрочных метизов к монтажу металлоконструкций и ингибирующий состав, применяемый при подготовке высокопрочных метизов к монтажу, прошел опытные испытания и получено заключение об эффективности предложенного комбинированного метода защиты от коррозии в течение 1 года, выданное ОАО «ВНИИ Нефтехим».

Внедрение предлагаемого способа будет осуществляться в 2007 г.