Review of the possible application of laboratory testing techniques for corrosion protection of steel structures

• Autorzy: Kunce, Izabela

Warianty tytułu

PL

Przegląd możliwości zastosowań laboratoryjnych technik badawczych zabezpieczeń antykorozyjnych konstrukcji stalowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article includes examples of problems with the corrosion protection of steel structures after a few or several years of operation and presents selected laboratory testing techniques used during technical assessments. The research techniques used included infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). These enabled the following questions to be answered: whether the paint was applied according to the required technology, whether a conversion coating was applied before the powder coating, why a correctly applied zinc coating did not provide sufficient corrosion protection for the fasteners of the steel structure. The paper also details other applications of the presented research methods, not only in the field of performing technical expert reviews, but also in testing systems used in the corrosion protection of steel structures.

PL

W artykule opisano przykłady problemów z zabezpieczaniem antykorozyjnym konstrukcji stalowych po kilku lub kilkunastu latach eksploatacji obiektów oraz przedstawiono wybrane laboratoryjne techniki badawcze wykorzystywane podczas wykonywania ekspertyz technicznych. Zastosowano następujące metodyki badawcze: spektroskopię w podczerwieni (FTIR), skaningową mikroskopię elektronową (SEM) oraz spektroskopię promieniowania rentgenowskiego z dyspersją energii (EDS). Pozwoliło to uzyskać informacje, czy zastosowano farbę zgodną z wymaganą technologią, czy naniesiono powłokę konwersyjną przed malowaniem proszkowym, a także dlaczego poprawnie wykonana powłoka cynkowa nie była wystarczającym zabezpieczeniem antykorozyjnym elementów złącznych konstrukcji stalowej. W pracy wyszczególniono również inne możliwości zastosowania przedstawionych metodyk badawczych, nie tylko w zakresie wykonywania ekspertyz technicznych, lecz także w obszarze badań systemów stosowanych w ochronie antykorozyjnej konstrukcji stalowych.

Słowa kluczowe

PL

SEM; EDS; FTIR; techniki badawcze; powłoka malarska; powłoka cynkowa

EN

SEM; EDS; FTIR; testing techniques; paint coating; zinc coating

• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 8
• Strony: 220--226
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kunce, Izabela

• Road and Bridge Research Institute, Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] K. Małek (ed.). 2016. Spektroskopia oscylacyjna: Od teorii do praktyki. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [2] W. Szczepaniak. 2002. Metody instrumentalne w analizie chemicznej. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [3] A. Cygański. 2002. Metody spektroskopowe w chemii analitycznej. Warszawa: WNT.
• [4] PN-EN ISO 12944-9:2018-03: Farby i lakiery – Ochrona przed korozją kon strukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich – Część 9: Ochronne systemy malarskie i laboratoryjne metody badań właści wości dla konstrukcji eksploatowanych na pełnym morzu i podobnych konstrukcji.
• [5] M. Poliskie, J. O. Clevenger. 2008. “Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectro- scopy for Coating Characterization and Failure Analysis: Effective Technique for Initial Identification of Resins and Other Organic Additives in Paint Sys tems.” Metal Finishing 106(3): 46–49. DOI: 10.1016/S0026-0576(08)80059-1.
• [6] F. X. Perrin, M. Irigoyen, E. Aragon, J. L. Vernet. 2000. “Artificial Aging of Acrylurethane and Alkyd Paints: A Micro-ATR Spectroscopic Study.” Polymer Degradation and Stability 70(3): 469–475. DOI: 10.1016/S01413910(00)00143-9.
• [7] X. Fernández-Francos, S. G. Kazarian, X. Ramis, A. Serra. 2013. “Simultaneous Monitoring of Curing Shrinkage and Degree of Cure of Thermosets by At tenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared (ATR FT-IR) Spectro- scopy.” Applied Spectroscopy 67(12): 1427–1436. DOI: 10.1366/13-07169.
• [8] E. Langer, M. Zubielewicz, G. Kamińska-Bach, S. Jurczyk, T. Bańcer, A. Ziółkowski. 2023. “Innovative Lead-Free UV-Cured Paint Coatings for Decorating Utility Glass.” Ochrona przed Korozją 66(9): 274–287. DOI: 10.15199/40.2023.9.1.
• [9] S. Rossi, H. Lindmark, M. Fedel. 2020. “Colored Paints Containing NIR-Re f lective Pigments Exposed to Accelerated Ultraviolet Radiation Aging with Possible Application as Roof Coatings.” Coatings 10(11): 1135. DOI: 10.3390/coatings10111135.
• [10] A. H. Navarchian, M. Joulazadeh, F. Karimi. 2014. “Investigation of Corro sion Protection Performance of Epoxy Coatings Modified by Polyaniline/ Clay Nanocomposites on Steel Surfaces.” Progress in Organic Coatings 77(2): 347–353. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2013.10.008.
• [11] H. Kuczyńska, E. Langer, S. Waśkiewicz. 2017. “Self-Stratification in Or ganic Coating Technology.” Ochrona przed Korozją 60(9): 295–299. DOI: 10.15199/40.2017.9.1.
• [12] Y. S. Salim, C. H. Chan, C. H. Ong. 2016. “Quality Control Tests and Matching Fourier-Transform Infrared Spectra for Raw and Intermediate Materials of 2-Pack Epoxy Paints.” Macromolecular Symposia 365: 209–222. DOI: 10.1002/ masy.201650025.
• [13] N. Abd Rashid, Y. Salim, S. I. Abdul Halim, M. Harun, C. H. Ong, C. H. Chan. 2023. “FTIR Conformity Analysis and Performance Testings of Fresh, Aged and Expired Polymeric Paints under Different Storage Conditions.” Pure and Applied Chemistry 95(2): 81–98. DOI: 10.1515/pac-2022-0901.
• [14] Z. Manoli, D. Pecko, G. Van Assche, J. Stiens, A. Pourkazemi, H. Terryn. 2019. Transport of Electrolyte in Organic Coatings on Metal. In: F. Yılmaz (ed.). Paint and Coatings Industry. IntechOpen. DOI: 10.5772/intechopen.81422.
• [15] B.-S. Liu, Y.-F. Kuang, Y.-S. Chai, D.-Q. Fang, M.-G. Zhang, Y.-H. Wei. 2016. “Degradation Research of Protective Coating on AZ91D Mg Alloy Compon ents via Simulated Contamination.” Journal of Magnesium and Alloys 4(3): 220–229. DOI: 10.1016/j.jma.2016.06.001.
• [16] G. Słowik. 2012. Podstawy mikroskopii elektronowej i jej wybrane zastoso wania w charakterystyce katalizatorów nośnikowych. In: J. Ryczkowski (ed.). Adsorbenty i katalizatory: Wybrane technologie a środowisko. Rzeszów: Uni wersytet Rzeszowski.
• [17] https://labsoft.pl/produkty/sem/ (access: 4.01.2024).
• [18] L. G. Varepo, I. Nagornova, O. V. Trapeznikova. 2015. “Application of Electron Microscopy Method for Quality Control of Paint Coating Surface.” Procedia Engineering 113(12): 357–361. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.07.283.
• [19] Y. Xie, M. Chen, D. Xie, L. Zhong, X. Zhang. 2017. “A Fast, Low Temperature Zinc Phosphate Coating on Steel Accelerated by Graphene Oxide.” Corrosion Science 128. DOI: 10.1016/j.corsci.2017.08.033.
• [20] M. van Leeuwen, F. Goodwin, M. Gagné, F. Prenger. 2018. “Intelligent Cor rosion Protection Systems at Sea Keep Maintenance Costs under Control.” Conference paper. Hamburg: WindEurope.
• [21] C. Hejjaj, A. AitAghzzaf, N. Scharnagl, M. L. Zheludkevich, R. Hakkou, C. B. Fischer. 2021. “Introduction of an Innovative Corrosion-Protective Alkyd Steel Coating Based on a Novel Layered Aluminum Tripolyphosphate Loaded with 6-Amino Hexanoic Acid (ATP-6-AHA).” Progress in Organic Coatings 161: 106500. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2021.106500.
• [22] L. Zhang, X. Tong, J. Lin, Y. Li, C. Wen. 2020. “Enhanced Corrosion Resistance via Phosphate Conversion Coating on Pure Zn for Medical Applications.” Corrosion Science 169: 108602. DOI: 10.1016/j.corsci.2020.108602.
• [23] L. Chen, C. Zou, M. Zang, S. Chen. 2023. “Single-Impact Failure of Multi- -Layered Automotive Coatings: A Finite Element-Based Study.” Coatings 13(2): 309. DOI: 10.3390/coatings13020309.
• [24] G. Reumont, J. B. Vogt, A. Iost, J. Foct. 2001. “The Effects of an Fe–Zn Inter metallic-Containing Coating on the Stress Corrosion Cracking Behavior of a Hot-Dip Galvanized Steel.” Surface and Coatings Technology 139(2–3): 265–271. DOI: 10.1016/S0257-8972(01)01017-9.
• [25] H. Kania, M. Saternus, J. Kudláček, J. Svoboda. 2020. “Microstructure Characterization and Corrosion Resistance of Zinc Coating Obtained in a Zn-AlNiBi Galvanizing Bath.” Coatings 10(8): 758. DOI: 10.3390/coatings10080758.
• [26] M. Gelfi, L. Solazzi, S. Poli. 2017. “Influence of the Manufacturing Process on Defects in the Galvanized Coating of High Carbon Steel Wires.” Materials 10(3): 264. DOI: 10.3390/ma10030264.
• [27] H. Zhang, Z. Zhang, Y. Qi, Q. Yang. 2021. “The Interfacial Structure and Ad hesion Mechanism of N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane and Epoxy Modified Silicone Tie-Coating to Epoxy Primer.” Polymers 13(17): 3001. DOI: 10.3390/polym13173001.
• [28] M. Echeverría, C. M. Abreu, K. Lau, C. A. Echeverría. 2016. “Viability of Epoxy Siloxane Hybrid Coatings for Preventing Steel Corrosion.” Progress in Organic Coatings 92: 29–43. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2015.12.005.
• [29] C. Qiao, L. Shen, L. Hao, X. Mu, J. Dong, W. Ke, J. Liu, B. Liu. 2019. “Corrosion Kinetics and Patina Evolution of Galvanized Steel in a Simulated Coastal-In dustrial Atmosphere.” Journal of Materials Science and Technology 35(10): 2345–2356. DOI: 10.1016/j.jmst.2019.05.039.
• [30] A. Gergely, I. Bertóti, T. Török, É. Pfeifer, E. Kálmán. 2013. “Corrosion Pro tection with Zinc-Rich Epoxy Paint Coatings Embedded with Various Amounts of Highly Dispersed Polypyrrole-Deposited Alumina Mono- hydrate Particles.” Progress in Organic Coatings 76(1): 17–32. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2012.08.005.
• [31] A. Kim, S. Kainuma, M. Yang. 2021. “Surface Characteristics and Corrosion Behavior of Carbon Steel Treated by Abrasive Blasting.” Metals 11(12): 2065. DOI: 10.3390/met11122065.
• [32] I. Stojanović, V. Šimunović, V. Alar, F. Kapor. 2018. “Experimental Evaluation of Polyester and Epoxy–Polyester Powder Coatings in Aggressive Media.” Coatings 8(3): 98. DOI: 10.3390/coatings8030098.
• [33] B. Li, Z. Liu, J. He, J. Bai, H. Jiang, Y. Tian, Z. Zhang, S. Liu. 2023. “Effect of Seal ing Treatment on Corrosion Resistance of Arc-Sprayed Zn and Zn85-Al15 Coatings.” Coatings 13(6): 1063. DOI: 10.3390/coatings13061063.
• [34] L. Komorowski, A. Królikowska, Z. Gałajda. 2021. „Wpływ dodatków stopo wych bizmutu i ołowiu na odporność korozyjną powłok cynkowych zanu rzeniowych – analiza stereologiczna i odporność korozyjna”. Ochrona przed Korozją 64(12): 396–404. DOI: 10.15199/40.2021.12.2.
• [35] I. Jastrzębska, A. Piwowarczyk. 2023. “Traditional vs. Automated Computer Image Analysis – A Comparative Assessment of Use for Analysis of Digital SEM Images of High-Temperature Ceramic Material.” Materials 16(2): 812. DOI: 10.3390/ma16020812.
• [36] C. Sánchez, O. Bustos, A. Artigas, H. Bruna. 2023. “Silicon Effect and Micro structural Evolution of Hot Dip Galvanized Coating of Structural Steels.” Metals 13(11): 1892. DOI: 10.3390/met13111892.
• [37] L. Komorowski, A. Królikowska. 2015. „Wpływ dodatków stopowych bi zmutu i ołowiu na odporność korozyjną powłok cynkowych zanurze niowych – morfologia powłok”. Ochrona przed Korozją 58(10): 350–357. DOI: 10.15199/40.2015.10.2.
• [38] I. Stojanović, I. Cindrić, L. Janković, V. Šimunović, H. Franjić. 2022. “Perform ance Assessment of Differently Dried Coating Systems for Potential Ap- plication in the Power Transformer Industry.” Coatings 12(3): 331. DOI: 10.3390/coatings12030331.
• [39] L. Veleva. 2012. Protective Coatings and Inorganic Anti-Corrosive Pigments. In: J. V. Koleske (ed.). Paint and Coating Testing Manual. West Conshohocken, PA: ASTM.
• [40] S. Wang, C. Du, X. Li, Z. Liu, M. Zhu, D. Zhang. 2015. “Field Corrosion Charac terization of Soil Corrosion of X70 Pipeline Steel in a Red Clay Soil.” Progress in Natural Science: Materials International 25(3): 242–250. DOI: 10.1016/j.pnsc.2015.06.006.
• [41] S. S. Jamali, D. J. Mills. 2014. “Steel Surface Preparation Prior to Painting and Its Impact on Protective Performance of Organic Coating.” Progress in Organic Coatings 77(12, part B): 2091–2099. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2014.08.001.
• [42] PN-EN ISO 4628-6:2012: Farby i lakiery – Ocena zniszczenia powłok – Określanie ilości i rozmiaru uszkodzeń oraz intensywności jednolitych zmian w wyglądzie – Część 6: Ocena stopnia skredowania metodą taśmy (norma wycofana).
• [43] PN-EN 1767:2008: Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji be tonowych – Metody badań – Analiza w podczerwieni.
• [44] PN-EN ISO 10684:2006: Części złączne – Powłoki cynkowe nanoszone metodą zanurzeniową.
• [45] PN-EN ISO 12944-2:2018-02: Farby i lakiery – Ochrona przed korozją kon strukcji stalowych za pomocą ochronnych systemów malarskich – Część 2: Klasyfikacja środowisk.
• [46] PN-EN ISO 1461:2023-02: Powłoki cynkowe nanoszone na wyroby stalowe i żeliwne metodą zanurzeniową – Wymagania i metody badań.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2024.8.2