Оценка повторяемости и воспроизводимости результатов испытаний по определению степени отверждения защитных лакокрасочных покрытий методом дифференциальной сканирующей калориметрии

Степень отверждения защитных лакокрасочных покрытий труб нефтяного сортамента — параметр, характеризующий полноту их полимеризации, он позволяет получить заключение об итоговых физико-механических свойствах и возможности эксплуатации материала в конкретных условиях. Поэтому данный параметр считается определяющим при проведении приемосдаточных испытаний и входного контроля трубной продукции с нанесенными защитными эпоксидными покрытиями. Его определение сопряжено с низкой точностью получаемых значений и зависит от различных аппаратурных факторов и методологических подходов. Авторами была разработана методика по определению степени отверждения покрытий с помощью дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК) на основе процедур, приведенных в нормативных документах (CSA Z245.20 Series-18, ГОСТ Р ИСО 21809-2), а также с учетом анализа факторов, оказывающих влияние на результаты определения данного параметра, проведенного ранее. Согласно исследованиям, в методике были скорректированы и подобраны скорости нагрева и охлаждения в процессе измерений, температурная программа испытаний (в частности, наличие и продолжительность изотермических выдержек перед циклами нагрева), а также методы обработки кривых, полученных методом ДСК. Цель данной работы — анализ прецизионности разработанной методики определения степени отверждения защитных покрытий для подтверждения высокой точности получаемых значений при соблюдении детально прописанной процедуры. Анализ осуществлялся посредством статистической обработки результатов, полученных при проведении сравнительных испытаний в четырех испытательных лабораториях, и включал расчет повторяемости результатов по их стандартному отклонению, воспроизводимости и оценку приемлемости данных параметров. Детально прописанная процедура определения степени отверждения защитного покрытия, начиная от отбора проб и заканчивая обработкой кривых ДСК, показала хорошую прецизионность, что говорит о воспроизводимости и повторяемости значений. Разработанная методика может быть использована в качестве унифицированной последовательности определения степени отверждения лакокрасочных материалов, применяющихся в качестве защитных покрытий, в различных лабораториях.

1. Kehr J. A. Piping Handbook. Chapter B10. Fusion-bonded epoxy internal linings and external coatings for pipeline corrosion protection. — New York: McGraw-Hill Education, 2000.

2. Spyrou E. Powder coatings. Chemistry and technology. European coatings tech files. — Hanover: Vincentz Network, 2012. — 384 p.

3. Cozzarini L., Marsich L., Ferluga A., et al. Failure investigation of a protective epoxy coating by means of crosscheck between infrared spectroscopy and thermal analysis / Engineering Failure Analysis. 2020. Vol. 107. P. 104201. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2019.104201

4. Шимкин А. А., Гребенева Т. А., Меркулова Ю. И. Определение степени отверждения термореактивных связующих методами ИК-спектроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 8. С. 27 – 32.

5. Мельников М. М., Прыкина Ю. В., Вагапова Ю. Ж. и др. Анализ факторов, влияющих на определение степени отверждения эпоксидных покрытий нефтегазопроводных и насосно-компрессорных труб методом дифференциально-сканирующей калориметрии / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 3. С. 38 – 45. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-3-38-45

6. Курбатов В. Г., Индейкин Е. А. Влияние структуры полианилина на свойства эпоксидных композиций и материалов / Журнал прикладной химии. 2015. Т. 88. № 1. С. 149 – 153. DOI: 10.1134/S1070427215010206

7. Янян Ч., Мараховский П., Малышева Г. Определение теплофизических свойств эпоксидных материалов в процессе их отверждения / Труды ВИАМ. 2018. № 9(69). С. 119 – 123. DOI: 10.18577/2307-6046-2018-0-9-119-123

8. Чумакова А. В., Пашков А. В., Сыроежко С. Ю. и др. Методология проведения эксперимента по оценке прецизионности / Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2013. Т. 1. № 9. С. 32 – 33.

9. Голубев Э. А. Интерпретация понятий прецизионности и случайной погрешности / Законодательная и прикладная метрология. 2007. ¹ 3. С. 65 – 68.

10. Abzalova D., Myrzaliyev D., Sarzhanova M., et al. New aspects of the use and application of anti-corrosion protective coatings based on epoxy-novolac block copolymers of xylitane / Industrial technology and engineering. 2017. N 1(22). P. 84 – 92.

11. Pradhan S., Pandey P., Mohanty S., et al. Insight on the Chemistry of Epoxy and Its Curing for Coating Applications: A Detailed Investigation and Future Perspectives / Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2016. Vol. 55. N 8. P. 862 – 877. DOI: 10.1080/03602559.2015.1103269

12. Голубкова Е. В., Комина И. Г., Чиканцева Е. И. Валидация и верификация методик измерений: мнения и взгляды / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 2(II). С. 77 – 80. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-2-II-77-80

13. Подживотов Н. Ю. Особенности оценки результатов экспериментальных данных при межлабораторных сличительных испытаниях на малоцикловую усталость / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. ¹ 8. С. 47 – 58. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-8-47-58

14. Li Q., Weinell C., Kiil S. Parallel measurements and engineering simulations of conversion, shear modulus, and internal stress during ambient curing of a two-component epoxy coating / Journal of Coatings Technology and Research. 2022. N 19. P. 1331 – 1343. DOI: 10.1007/s11998-022-00652-8

15. Кравцова М. И., Труханович Т. Ю., Винокурова О. Ю. Опыт применения оценок повторяемости и воспроизводимости для сравнения методов испытаний в соответствии с ISO 5725-6 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике» / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 10. С. 30 – 36. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-10-30-36

16. Колпакова Е. К., Хузагалеева Р. К., Степановских В. В. Планирование межлабораторного эксперимента при производстве стандартных образцов ЗАО «ИСО» и статистическая обработка полученных результатов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. ¹ 2(II). С. 28 – 32. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-2-II-28-32

17. Liu D., Zhao W., Wu F. Effect of curing agent molecular structures on the tribological and corrosion behaviors of epoxy resin coatings / Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2015. Vol. 472. N 5. P. 85 – 91. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2015.02.036