Norma ČSN EN ISO 12944-3 Nátěrové hmoty – Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí ochrannými nátěrovými systémy – Část 3: Navrhování je platná od května 1999. Ve článku 1 Předmět normy se uvádí: Tato část ISO 12944 se zabývá základními kritérii pro navrhování ocelových konstrukcí, které mají být opatřeny nátěrovými systémy s cílem vyloučit předčasnou korozi a degradaci nátěrů nebo konstrukce.
Dává příklady pro vhodné a nevhodné navrhování s uvedením, jak je řešit, aby bylo předcházeno problémům s aplikací, inspekcí a údržbou nátěrových systémů. Jsou vzaty v úvahu i pravidla navrhování tak, aby byla usnadněna výroba a transport ocelových konstrukcí.
Ve článku 4 tatáž norma stanoví, že konstrukční návrh díla musí být zajištěn tak, aby byla stavba funkční, dosáhla odpovídající pevnosti a životnosti při akceptovatelných nákladech a estetickém vzhledu, dále že návrh musí být souhrnně naplánován tak, aby zjednodušil přípravu povrchu, nanášení nátěrů, inspekci a údržbu. Rovněž stanoví, že při kontaktu ocelových komponent s jinými stavebními materiály, např. zdivem, nebo při jejich uzavření tak, že již nejsou více přístupné, musí být protikorozní opatření účinná po celou dobu životnosti stavebního díla.
Ve článku 5 pak norma stanoví základní kritéria navrhování vztahující se k protikorozní ochraně, konkrétně ve článcích:
5.1 Dostupnost a dosažitelnost
5.2 Úprava spár
5.3 Opatření k předcházení zadržování úsad a vody
5.4 Hrany
5.5 Vady povrchu svarů
5.6 Šroubové spoje
5.7 Duté prvky, duté stavební díly
5.8 Prohlubně
5.9 Výztuhy
5.10 Zabránění kontaktní korozi
5.11 Manipulace, doprava a montáž
Norma dále v přílohách A až D uvádí příklady vhodných i nevhodných řešení.
Pro specifická řešení povrchových úprav a protikorozních ochran ocelových konstrukcí a dalších výrobků existuje ovšem řada dalších norem a předpisů, které normu ČSN EN ISO 12944-3 dále doplňují. Například:
● Konstrukční řešení detailů ocelových konstrukcí pro žárové zinkování ponorem se navrhuje podle normy EN ISO 14 713-2. Další informace poskytnou přímo jednotlivé zinkovny.
● Požadavky na ocelové konstrukce z hlediska funkce protikorozní ochrany pro stavby pozemních komunikací v ČR stanovuje Ministerstvo dopravy, odbor infrastruktury dokumentem Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací Kapitola 19 Protikorozní ochrana ocelových mostů a konstrukcí, část B, v části 19.B.1.6, články 19.B.1.6.1 až 19.B.1.6.7.
● Konstrukční řešení detailů ocelových konstrukcí pro oceli se zvýšenou odolností proti korozi je uvedeno v TP Mosty a konstrukce pozemních komunikací z patinujících ocelí.
● Požadavky na kovové výrobky pro práškové lakování, informace poskytnou přímo jednotlivé práškové lakovny.
● Technické podmínky zákazníků, jiné normativní předpisy atd.
Kromě toho je nutné zohlednit rovněž další požadavky, uvedené např. v Technických údajových listech nátěrových hmot a v dalších podobných dokumentech.
Přesto všechno praxe ukazuje, že ať vědomě, tak nevědomě, tyto požadavky často nejsou respektovány a ocelové konstrukce a ostatní ocelové a kovové výrobky obsahují řešení a detaily, které způsobují zhotovování nekvalitních, neodolných a netrvanlivých nátěrových a jiných povlakových systémů. V tomto článku jsou uvedeny některé ukázky z praxe takových nesprávných konstrukčních řešení. Kvůli dodržení určité systematičnosti budu vycházet výše uvedených dokumentů.
Jako první, ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A (informativní), Dostupnost a dosažitelnost – typické vzdálenosti pro zařízení, které jsou požadovány pro provádění prací protikorozních ochran. Nejprve obsah přílohy.
|
Postup
|
Délka zařízení (D2) mm
|
Vzdálenost mezi zařízením a povrchem (D1) mm
|
Pracovní úhel (α) stupně
|
|
Tryskání
|
800
|
200 až 400
|
60 až 90
|
|
Čištění pomocí mechanizačních prostředků
– jehlovou pistolí
– broušením / škrabáním
|
250 až 350
100 až 150
|
0
0
|
30 až 90
–
|
|
Čištění ručními pomůckami
– kartáčováním / oklepáváním
|
100
|
0
|
0 až 30
|
|
Žárové stříkání
|
300
|
150 až 200
|
90
|
|
Nanášení nátěrových hmot
– stříkáním
– štětcem
– válečkem
|
200 až 300
200
200
|
200 až 300
0
0
|
90
45 až 90
10 až 90
|
Jen stručně na vysvětlenou. Rozměry v tabulce respektují skutečné rozměry a pracovní dosahy ručních pracovních pomůcek, zařízení a nástrojů, se kterými pracovníci vykonávají příslušnou pracovní operaci. Nevztahují se k rozměrům linkových a automatických strojů a zařízení, tam musí zpracovatel konstrukčního řešení konzultovat provozovatele příslušné linky / zařízení. A jak vypadá dodržování této Přílohy A v praxi? Následují příklady:
Povrch svařovaného dílce otryskaný ocelovým granulátem
Na obr. 1 je viditelné přetryskání podkladu na přístupných plochách, vyhlazení nevhodné pod citlivé typy nátěrů a pod žárově stříkané kovy. Obtížně přístupné plochy pro otryskání „pod lemem“ (nejsou vidět) jsou naopak nedostatečně tryskány. Charakteristické pro takové typy konstrukčních řešení ocelových konstrukcí, ale i pro strojní tryskače linkového typu je, že směr dopadajícího abraziva od pevně instalovaných metacích jednotek nemůže být na všech plochách tryskaného výrobku (v souladu s ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A) kolmý, ale je více nebo méně kosý, a v nevhodných pozicích je stíněn. Nevhodná úprava pro povlaky žárově stříkaných kovů a na kotvící profil citlivých barev (např. EP-Zn), je však mnohem produktivnější, výhodnější, vysoce efektivní, plně a spolehlivě řešitelné vhodnými výkonnými základními nátěry, např. mastixového typu.
Ocelová lávka pro pěší – trubková konstrukce
Zajímavý detail ocelové konstrukce lávky. Z obr. 2 je zjevné, že návrh a provedení některých ploch jsou v rozporu s normou ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A. Plochy označené šipkami jsou obtížně dostupné. Pracovní úhel pro operace tryskání a stříkání je pouze čtvrtinou pravého úhlu, dá se i říci, že z hlediska funkčního vůči uvedeným pracovním operacím se blíží tečně.
Protikorozní ochrana ocelových částí lávky byla navržena kombinovaným povlakem žárovým nástřikem zinku (Zn 850), utěsňovacím nátěrem barvou epoxidovou zinkovou (EP-Zn) a vrchním nátěrem polyuretanovým (PUR). Celková tloušťka povlaku 300 μm. V místech montážních svarů byla poškozená vrstva nástřiku zinku opravena EP-Zn nátěrem.
Skutečný stav ocelových povrchů již krátce po dokončení protikorozní ochrany ukazuje obr. 3. V kritických místech ve stycích trubek je zřetelná celá řada defektů. S ohledem na rizikovost, spojenou s nerespektováním ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A, je nutné do budoucnosti očekávat rozšíření defektů na podstatně větší plochy. Vysvětlení:
● Při operaci tryskání je sice možné takové plochy usilovným tryskáním očistit na požadovanou čistotu, použité abrazivo však povrch v podstatě obrušuje a vytvrzuje, a nevytvoří se žádoucí kotvící profil pro zakotvení následně stříkaných povlaků. Hrozí loupání a puchýřkování všech stříkaných povlaků, které jsou na řádný kotvící povrch citlivé (žárově stříkané kovy jsou mimořádně citlivé!).
● Při operaci žárového stříkání kovu proud částic nataveného kovu, směrovaný téměř tečně k upravovanému povrchu, se ve velké míře odráží, chladne a vytváří velké množství prachu. Pokud po takovém odrazu naráží na další plochu, může na ní z části ulpívat, vzniklé povlaky však budou málo kompaktní, silně porézní, nepevné a drolivé. Je vysoce pravděpodobné, že takové nepevné povlaky žárově stříkaného zinku v označených místech styčníků vznikly.
● Při operaci stříkání nátěrových hmot ty, které jsou citlivé na kotvící profil (s vysokým obsahem plniv a pigmentů, zejména zinkového angulárního, jako je citovaný EP-Zn), se budou chovat podobně jako žárově stříkané kovy. Nátěrové hmoty, které mají dostatek pojiva s vysokou adhezí k podkladu, nemusí vykazovat negativní výsledky a mohou nevhodné konstrukční detaily tolerovat (např. barvy mastixového typu).
Je zde ještě jeden problém. Byl-li jako první a utěsňovací nátěr na žárově stříkaný podklad použit nátěr barvou epoxidovou zinkovou, můžeme hovořit o nejméně vhodné a nejvíce rizikové variantě řešení. Problematika je rozsáhlá a vyplývá z přirozených vlastností barev s vysokým až velmi vysokým obsahem zinkových částic. Nedostatky a rizika řešení:
● Zinkový nátěr zhotovený na povlaku žárově stříkaného kovu již nevykazuje žádné účinky elektrochemické katodické ochrany, vysvětlení vychází z délky elektrických spojení možných korozních článků a z Ohmova zákona. Více viz poznámka.
● Zinkové barvy s vysokým až velmi vysokým obsahem zinku mají nízký až velmi nízký obsah pojiva, při aplikaci na vysoce pórovitý povlak žárově stříkaného kovu povrchové napětí v pórech „vytáhne“ z barvy tak významné množství pojiva, že se nátěr stane silně pórovitým a mechanicky nepevným, jeho mechanická (kohezní) pevnost klesne pod jakékoli přípustné hodnoty. Více rovněž viz poznámka.
● Zinkové barvy všeobecně jsou nejdražším, a současně ekologicky nejvíce nežádoucím řešením protikorozní ochrany nátěrovými systémy. ČSN EN ISO 12944-5 nabízí k nátěrovým systémům se zinkovými barvami ekvivalentní nátěrové systémy bez zinkových barev, které jsou obvykle ekonomičtější, a navíc mechanicky odolnější a k přírodě šetrnější.
Poznámka. Další informace o zinkových barvách jsem uvedl například v čísle 7 ze září 2008 internetového on-line časopisu Povrcháři na www.povrchari.cz.
Je samozřejmé, že výrobci a dodavatelé nátěrových hmot takové informace neposkytují – zčásti je neznají, zčásti je záměrně neuvádějí, aby se „nezkracovali o prodej a o zisk“ z drahých zinkových barev. V běžném školním učivu se takové informace rovněž neuvádějí. Je to otázka dalšího vzdělávání a zvyšování kvalifikace pracovníků v oboru. Je to otázka, o které se diskutuje již několik roků, a stále se daří pouze částečná zlepšení. Zejména mezi projektanty ocelových konstrukcí je skutečných odborníků na protikorozní ochranu osudově málo, při tom oni by měli být rozhodujícím činitelem pro tvorbu skutečně kvalitních, ekonomických a bezpečných systémů dlouhodobé protikorozní ochrany.
Výstupkový plech otryskaný ocelovou drtí
Obr. 4 ukazuje zbytky tryskacího prostředku (abrazivo) na plechu a zřetelnou neodstraněnou rez v úžlabí výstupků. Obojí je způsobeno nesprávným směrem paprsku abraziva při tryskání, hrana výstupku při tryskání stíní. Je vidět i jemné stopy rzi v celé ploše.
Při projektování ocelových konstrukcí, zejména mostů a lávek, bohužel, často nelze zcela splnit požadavky ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A, i když by mělo být vyhověno! Obvykle tomu brání prostorová omezení v místě budoucího díla. Zodpovědný projektant v takovém případě navrhuje a prosazuje co možná nejméně rizikový (lze říci také co možná nejvíce tolerantní) systém protikorozní ochrany. Praxe v České republice není dosud příliš lichotivá, stává se to jenom výjimečně a vliv na to mají i technické požadavky zákazníků a odborná úroveň dalších účastníků realizace staveb. Přesto řešení jsou možná a je pouze otázkou času a dobré vůle zodpovědných osob, jak rychle dojdou k uplatnění. Na obr. 5 představuji ukázku zkušebního tělesa (velmi komplikovaný a rizikový tvar), které má pro ověřování povlakových systémů protikorozní ochrany schváleno Ředitelství silnic a dálnic.
Samotné zhotovování nátěrů, ať už stříkáním nebo štětcem/válečkem, může být méně citlivé na nedodržení podmínek, ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A. Neplatí to ovšem doslovně, k tomu stručné vysvětlení:
● Stříkání barev ze vzdálenosti nižší, než je uvedených 200 mm, je vždy rizikové (tvorba „louží“, vrásů, stečenin, nevytvrzování a vrásnění tlustých vrstev, praskání nátěrů s vysokým obsahem zinku atd.).
● Na překročení maximální vzdálenosti 300 mm jsou velmi citlivé zejména barvy zinkové silikátové (etyl- i alkali-) a vodouředitelné, dále barvy s velmi rychlým odpařováním rozpouštědel a vytvrzováním (dílenské základy nebo také shopprimery) – rychle vysychají ještě před dopadem na podklad, tvoří porézní povlak až „krupici“, tzv. suchý střik.
● Stříkání pod velmi kosým úhlem může vést ke vzniku jednak vady, popsané u ocelové lávky pro pěší, jednak ke vzniku vrásů a stečenin.
Velmi ovšem záleží i na přípravě barvy k nanášení, na zručnosti natěrače a samozřejmě na typu barvy. Pro nátěry rozměrných a členitých ocelových konstrukcí jsou vyvinuty a měly by být používány barvy uvedené nedostatky co možná tolerující (příkladem jsou např. barvy mastixového typu), poněvadž nelze, jak už jsem dříve zmínil, vždy požadavkům normy plně vyhovět. Na obr. 6 představuji specialistu, provádějícího nástřik barvy ukázkově správně.
Na závěr tohoto tématu ještě na obr. 7 stav vnitřního nátěru skříně ocelového mostu, suchého a větraného. Vrchní nátěr alkydový, s defektní přilnavostí k nátěru základnímu, olejovému. Místo obtížně přístupné a tvarově nevyhovující normě ČSN EN ISO 12944-3, Příloha A. Jak příprava podkladu, tak zhotovení nástřiků problémové, avšak základní nátěr s určitou tolerancí, ne tak vrchní.
V úvodu rozvedená problematika je značně rozsáhlá a zasluhovala by si rozpracování v dalších tématech, ať už navazujících, tak i souvisejících.
JAROSLAV SIGMUND
foto archiv autora
Ing. Jaroslav Sigmund (*1948)
vystudoval VŠCHT, od roku 1972 pracoval postupně v obou mostárnách a v těžké mechanice Vítkovice, od roku 2009 do odchodu z aktivní činnosti v roce 2010 u Mott MacDonald Praha. Ve všech pozicích se věnoval povrchovým úpravám kovů technologiemi mechanickými, chemickými a elektrochemickými a protikorozním ochranám ocelových konstrukcí, ocelových mostů a jiných. Mimo to působil a působí v oboru povrchových úprav a protikorozních ochran i jako odborný expert, konzultant a poradce.
