В работе исследованы структурно-физические, деформационно-прочностные и антикоррозионные свойства комбинированной упаковочной бумаги марки «Евро Бум VCI 160 г/м2» в сравнении с зарубежным аналогом фирмы Fislage (Германия). Установлено, что упаковочная бумага марки «Евро Бум» по своим защитным антикоррозионным свойствам уступает используемому ранее зарубежному аналогу — бумаге фирмы Fislage. Это обусловлено, вероятно, как более низким содержанием ингибитора коррозии, так и худшими сорбционными свойствами.
Ключевые слова:коррозия, летучие ингибиторы коррозии, комбинированные материалы, крепированная бумага, холоднокатаная сталь, показатель коррозии.
Известно, что при эксплуатации металлических изделий, длительном хранении, транспортировании через различные климатические зоны они подвергаются атмосферной коррозии. По оценкам экспертов, коррозия за год уничтожает от 25 до 30 % годового объёма производства чёрных металлов. Это указывает на исключительную важность поиска оптимальных путей противокоррозионной защиты металлов.
Прогрессивным направлением в борьбе с коррозией является разработка упаковочных материалов содержащих ингибиторы коррозии. В последнее время ряд фирм предлагает комбинированные материалы на основе бумаги, содержащие ингибиторы коррозии, которые успешно конкурируют с традиционными средствами противокоррозионной защиты (маслами, смазками, лаками, красками, эмалями и др.) [1, 2].
Особенно большое значение имеет применение ингибиторов для защиты металлов от атмосферной коррозии. В последние годы эта проблема встала особенно остро в связи с экспортом металлопродукции. В ряде случаев транспортирование продукции происходит в открытых полувагонах или морским путём через районы с влажным тропическим климатом.
Современная упаковка для металлопродукции должна полностью исключать доступ к поверхности металлоизделия паров воды и агрессивных газов, вызывающих коррозию, а также должна обладать необходимыми прочностными свойствами, гарантирующими сохранность ее самой и упакованного в нее металлоизделия от механических повреждений при всех возможных логистических операциях, в том числе перевозках на значительные расстояния. Указанным выше критериям соответствуют упаковочные комбинированные материалы, содержащие летучие ингибиторы коррозии (VCI) [1–4]. Крепированная бумага-основа является носителем ингибитора и поглотителем конденсационной влаги. Полимерное покрытие выполняет роль барьера для атмосферных загрязнителей и влаги.
До последнего времени предприятие ОАО «ММК» для упаковки холоднокатаной стали использовало в основном немецкую упаковочную бумагу марки «Fislage», содержащую летучий ингибитор «N». Однако с введением санкций на ввоз зарубежных материалов предприятие вынуждено использовать импортозамещающую продукцию, а именно упаковочную бумагу фирмы «Евро Бум VCI 160 г/м2» отечественного производства («Евро Бум»).
Цель настоящей работы — исследование упаковочной бумаги «Евро Бум» и ее защитного действия на холоднокатаной стали.
Для решения поставленной цели решались следующие задачи:
изучить физико-механические свойства комбинированных упаковочных материалов;
оценить антикоррозионные свойства упаковочных бумаг в условиях атмосферной коррозии.
Объекты исследования: бумага марки «Евро Бум» (крепированная, покрытая с одной стороны полиэтиленом и содержащая летучий ингибитор коррозии) и немецкая бумага марки «Fislage» (крепированная, ламинированная полиэтиленом, армированная полипропиленовой сеткой и содержащая летучий ингибитор коррозии «N»). Состав летучих ингибиторов коррозии не разглашается. Структурно-физические свойства упаковочных бумаг представлены в таблице 1.
Основные отличия упаковочной бумаги «Евро Бум» от зарубежного аналога заключаются в следующем:
толщина бумаги в 1,5 раза больше и соответственно больше масса бумаги площадью 1 м2;
масса ингибитора, приходящаяся на 1 м2 бумаги, в 1,8 раза меньше;
бумага «Евро Бум» имеет худшие сорбционные свойства, так как поверхностная впитываемость при одностороннем смачивании по методу Кобба в 1,6 раза ниже;
паропроницаемость, определенная при температуре 20°С, почти в 2 раза ниже, что свидетельствует о лучших барьерных свойствах.
Таблица 1
Структурно-физические свойства упаковочных бумаг
|
Упаковочная бумага |
Масса бумаги площадью 1 м2, г/м2 (ГОСТ 13199–88) |
Масса ингибитора, г/м2 (метод фирмы WalkiWisa) |
Толщина, мм (ГОСТ 27015–86) |
Поверхностная впитываемость (метод Кобба), г/м2 (ГОСТ 12605–91) |
Паропроницаемость, г/м2·сут (ГОСТ 9.507–88) |
|
«Евро Бум» |
166 |
5,4 |
0,54 |
58,0 |
41,6 |
|
«Fislage» |
157 |
9,5 |
0,35 |
95,2 |
81,5 |
Деформационно-прочностные характеристики упаковочных бумаг определены на испытательной машине ИП 5158–01 с цифровой системой управления. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2
Деформационно-прочностные характеристики упаковочных бумаг
|
Упаковочная бумага |
Разрушающее усилие, Н |
Относительное удлинение, % |
Предел прочности при растяжении, МПа |
|
«Евро Бум» |
55,2 |
54,6 |
7,1 |
|
«Fislage» |
88,0 |
36,3 |
16,7 |
При более высоких деформационных свойствах упаковочная бумага «Евро Бум» уступает зарубежному аналогу по прочностным характеристикам: предел прочности при растяжении в 2,3 раза меньше. Из-за недостаточных прочностных свойств упаковочной бумаги могут возникать проблемы при механизированной упаковке стальных рулонов.
Испытания защитных свойств ингибированной бумаги марки «Евро Бум» проводились гравиметрическим методом в камере тепла и влаги согласно ГОСТ 9.054–75. Сущность метода заключалась в следующем: образцы холоднокатаной стали марки 08Ю, упакованные в ингибированную бумагу, экспонировались в условиях с периодической конденсацией влаги. Испытания проводились циклами: в течение 7 часов образцы подвергались воздействию коррозионной среды (относительная влажность воздуха 95–100 % и температура (40±2)°С); затем в течение 17 часов создавались условия конденсации влаги на упакованных образцах путем отключения камеры и охлаждения.
Первые очаги коррозии в виде точек на холоднокатаной стали появились спустя 4 цикла испытаний. Массу продуктов коррозии определяли гравиметрически по потере веса стальных образцов после удаления с поверхности металлических пластин продуктов коррозии. По результатам испытаний рассчитывали показатель коррозии К (г/м2) по формуле [5]:
,
где 
— начальная масса образца, г; 
- масса образца после испытаний, г; 
- площадь поверхности образца, м2.
Результаты коррозионных испытаний после 10 циклов представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты коррозионных испытаний
|
Упаковочная бумага |
Масса продуктов коррозии, г |
Показатель коррозии, г/м2 |
Характер коррозии |
|
«Евро Бум» |
0,02 |
0,96 |
В виде точек и пятен |
|
«Fislage» |
0,002 |
0,17 |
В виде точек |
|
Крепированная бумага без VCI |
0,015 |
0,82 |
В виде точек и пятен |
Установлено, что для холоднокатаной стали марки 08Ю бумага «Евро Бум» не оказывает защитного действия, так как все показатели коррозии находятся практически на уровне упаковочной бумаги без ингибитора. По своим защитным антикоррозионным свойствам она уступает используемому ранее зарубежному аналогу — бумаге фирмы «Fislage»: показатель коррозии в 5,6 раза выше. Это может быть обусловлено, во-первых, более низким содержанием летучего ингибитора коррозии. Во-вторых, худшими сорбционными свойствами крепированной бумаги, что может способствовать образованию пленки конденсационной влаги на поверхности металла и, соответственно, возникновению атмосферной коррозии.
Таким образом, упаковочная бумага марки «Евро Бум», используемая в настоящее время на ОАО «ММК» для упаковки холоднокатаной стали, уступает по прочностным и антикоррозионным свойствам применяемому ранее зарубежному аналогу — бумаге фирмы «Fislage» (Германия).
Литература:
- Антропов Л. И. Ингибиторы коррозии металлов /Л. И. Антропов, Е. М. Макушин, В. Ф. Панасенко.- Киев: Технiка, 1981.-183 с.
- Рогова А. Н. Современные способы защиты металлоизделий от коррозии многослойными комбинированными материалами /А. Н. Рогова, А. В. Разумков // Тара и упаковка. — 2002. — № 6. -С. 44–47.
- Коляда Л. Г., Медяник Н. Л. Оценка антикоррозионных свойств упаковочных материалов для металлопродукции обзор современных упаковочных материалов для металлопродукции / Л. Г. Коляда, Н. Л. Медяник // Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия». — 2009 г. -№ 4. С. 51–56.
- Коляда Л. Г. Изучение защитных свойств комбинированных упаковочных материалов / Л. Г. Коляда, Л. Р. Салихова, О. М. Катюшенко // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2007. № 1 (17). С. 110–113.
- Коляда Л. Г. Изучение антикоррозионных свойств комбинированных упаковочных материалов для металлопродукции / Л. Г. Коляда, А. В. Кремнева // Теория и технология металлургического производства. — 2014. — № 2 (15). — С. 105–108.
