Abstrakt
Cel: W artykule omówiono rodzaje powłok ochronnych stosowanych do zabezpieczenia budowlanych konstrukcji stalowych oraz przedstawiono wyniki przeprowadzonych badań, których celem była ocena efektywności i sposobu działania powłok silikonowych stanowiących zabezpieczenia żaroodporne stopów żelaza.
Metodologia: Badaniami objęto określenie wpływu wysokiej temperatury oraz bezpośredniego oddziaływania ognia na zmianę grubości powłok. Oddziaływanie wysokiej temperatury realizowano w piecu firmy Nabertherm zaopatrzonym w elektroniczny układ sterowania przyrostu i spadku temperatury. Obraz zmian wyglądu powierzchni powłok rejestrowano w mikroskopie optycznym Zeiss Stereo Discovery v20. W celu określenia zmian stężeń pierwiastków wchodzących w skład powłok, powstałych w trakcie wygrzewania próbek w piecu oraz przy bezpośrednim działaniu ognia, elementy poddano ocenie w mikroskopie skaningowym z emisją polową firmy FEI Nova NanoSEM 200 zaopatrzonym w sondę rtg. Prezentowane wyniki dotyczą powierzchniowej analizy rozkładu stężeń pierwiastków w badanych powłokach.
Wyniki: Przeprowadzone badania wykazały, że skuteczność ochronna badanych powłok silikonowych jest zróżnicowana. Lakier silikonowy wykazuje większą zdolność ochronną zarówno w warunkach działania otwartego ognia, jak i obciążenia termicznego związanego z wygrzewaniem wysokotemperaturowym. Badane pokrycia silikonowe należą do powłok wolno rozprzestrzeniających ogień, które chronią podłoże stalowe, nie wykazując istotnych zmian grubości warstw ochronnych. W przypadku farby silikonowej obniżenie grubości wynosi od 13% do 20% odpowiednio dla 500 i 820°C. Lakier silikonowy, zastosowany jako pokrycie powierzchni stali, zmienia w tych samych warunkach temperaturowych grubość w granicach 13–51%. W warunkach działania otwartego ognia zmiany grubości są znacznie mniejsze i wynoszą od 9% (farba) do 5% (lakier). Obniżenie średnich grubości powłok związane jest z częściowym topieniem się i sublimacją składników pokrycia, w wyniku czego zahamowany zostaje strumień ciepła docierający do chronionej powierzchni. W składzie badanych materiałów występują istotne różnice przejawiające się w analizie powierzchniowej rozkładu pierwiastków. Różnice te dotyczą głównie zawartości glinu, żelaza i węgla. W farbie zawartość Al wynosi 7%, Fe około 20%, podczas gdy w lakierze – 51% Al i mniej niż 1% Fe. Zawartość węgla jest dwukrotnie większa w farbie (odpowiednio ok. 20% i ok. 10% w lakierze). W wyniku działania ognia główne zmiany dotyczą zawartości węgla w powłokach. Zawartość węgla w farbie maleje 3× (otwarty ogień) do 10× (piec), podczas gdy w przypadku lakieru, niezależnie od rodzaju oddziałania termicznego, zmniejsza się 2,5-krotnie.
Słowa kluczowe: stal, powłoka malarska, zabezpieczenie ognioochronne, obciążenie termiczne
Typ artykułu: oryginalny artykuł naukowy