Оценка адгезии защитных покрытий к линейным стальным конструкциям при воздействии лазерного наноструктурирования

Введение. В связи с использованием больших объемов линейных стальных конструкций ужесточаются требования, предъявляемые к поверхности трубопроводов, с помощью которых реализуется добыча нефтяного флюида. Поэтому возникает потребность в изучении межфазной границы при нанесении и закреплении защитных покрытий. Современные исследования подтверждают потенциал лазерного наноструктурирования стальной поверхности перед нанесением полимерного слоя. Для внедрения лазерной технологии в промышленность требуются не только исследования свойств поверхности, но и оценка эксплуатационных качеств. Полуколичественным критерием оценки механической прочности связи полимерного слоя к металлическому субстрату, как правило, выступает адгезионная прочность покрытия. Методы и материалы. В исследовании применялись стальные пластины. Для лазерной обработки поверхности пластин использовались два иттербиевых оптоволоконных лазера импульсного типа. Полимерный слой представлял собой эпоксидно-фенольную смолу. Нанесение жидкого состава смолы осуществлялось безвоздушным распылением. Процесс полимеризации происходил в сушильном шкафу при температуре 150 оС. Результаты и обсуждение. В ходе исследований поверхность металлических пластин подвергалась лазерному наноструктурированию. После такого воздействия зафиксировано увеличение субмикрошероховатости поверхности в 2,3–4,7 раза по сравнению с исходным состоянием. Адгезионная прочность защитного слоя к стальной поверхности составила от 2,2 до 20,6 МПа в зависимости от вида применяемого лазерного оборудования. Заключение и выводы. Результаты испытаний показали, что наноструктурированная поверхность обеспечивает формирование совокупности нанонеровностей, которая усиливает адгезионную связь с полимерным эпоксидно-фенольным слоем и, как следствие, увеличивает адгезионную прочность. Сравнительный анализ результатов испытаний при эксплуатации лазерного оборудования двух типов показал эффективность использования лазера с функциональностью полировки и наноструктурирования.