Fosfátové povlaky určené pro dobré

Transcription

1 Studie lázně zinečnato-vápenatého fosfátování TEXT/FOTO: Petr Pokorný, Vladimír Mejta, Peter Szelag Fosfátování je rozšířená konverzní povrchová úprava, která našla uplatnění v mnoha moderních aplikacích. Především při úpravě povrchu pod nátěry, kde povlak vyloučených fosforečnanů zajišťuje zvýšení přilnavosti nátěrového systému a vylepšuje bariérový systém ochrany proti korozi navýšením odolnosti proti podkorodování nátěru. Fosfátové povlaky určené pro dobré ukotvení různých druhů nátěrů nesmí být příliš silné a musí být především jemnozrnné. Tyto podmínky jednoznačně splňuje zinečnato-vápenaté fosfátování, které svoji jemnozrnnost na rozdíl od ostatních fosfátovacích technologií dosahuje bez předchozí aktivace povrchu. Běžné lázně zinečnato-vápenatého fosfátování, jsou urychlovány dusitanem sodným, jehož přítomnost zkracuje operační čas povrchové úpravy. Bohužel, tato technologie se potýká s několika nedostatky. Dusitan sodný se v kyselém prostředí fosfátovací lázně rozkládá, proto jeho koncentrace musí být častěji kontrolována a následně musí být dusitan sodný častěji do lázní doplňován. Navíc, jako oxidační urychlovač podporuje tvorbu nežádoucího kalu a nakonec jeho analytická kontrola prostřednictvím titrace je komplikovaná a z hlediska přesnosti pouze orientační. Tato studie je zaměřena na technologii zinečnato-vápenatého fosfátování urychlovanou neoxidačním urychlovačem síranem hydroxylamonia, který by mohl nevýhody dusitanu sodného odstranit, už především z toho pohledu, že je v kyselém prostředí velice stabilní. Studie testuje technologický proces a porovnává obě technologie z hlediska vlastní tvorby, kvality a složení povlaků, tvorby, kvality a složení kalu. Navíc ověřuje kvalitu povlaku s nanášeným běžným nátěrem prostřednictvím zátěžových zkoušek. Morfologie jednotlivých vyloučených povlaků byla srovnávána prostřednictvím rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) [přístroj: Hitachi S4700], složení povlaků bylo porovnáváno prostřednictvím rentgenové fluorescenční analýzy (XRF) [přístroj: ARL 9400 XP] a rentgenové difrakční analýzy (XRD) [přístroj: PANalytical X Pert PRO]. Složení kalů bylo ověřováno prostřednictvím atomové absorpční spektroskopie (AAS) [přístroj: GBC 932PLUS] a rovněž rentgenovou difrakční analýzou (XRD). Dále byly vzorky opatřeny alkydovým em S2053 a na těchto vzorcích byly provedeny zátěžové zkoušky. Pro ověření přilnavosti nátěrového systému k ocelovému povrchu byla provedena odtrhová zkouška přilnavosti dle normy (ČSN EN 4624), a to prostřednictvím odtrhového zařízení Comtest OP 1/0. Pro ověření odolnosti organického povlaku proti podkorodování byla provedena a vyhodnocena korozní zkouška v umělých atmosférách metodou NSS dle normy ČSN EN ISO Experimentální část Příprava vzorků Vzorky určené pro ponorové fosfátování byly zhotoveny z běžné uhlíkové oceli třídy (ČSN) Složení vzorků uhlíkové oceli bylo následující: C do 0,12 hm. %, Mn do 0,6 hm. %, P a S do 0,045 hm. %, vzorky neobsahují titan. Jednotlivé plechy byly podle tloušťky rozděleny do dvou skupin: na tenké vzorky (9,7 cm x 5 cm, tloušťka 0,3 mm) určené k analýze povlaků a na silné vzorky (7 cm x 4 cm, tloušťka 3 mm) určené pro odtrhové zkoušky. Vzorky byly před povrchovou úpravou mechanicky obroušeny (P60, P120, P1200). Příprava povrchu před fosfátováním Před vlastním fosfátováním byly jednotlivé vzorky chemicky povrchově předupraveny. Nejdříve byly odmaštěny ve 20 hm. % roztoku alkalického odmašťovacího roztoku Pragolod 18 6/2012 \

2 57N. Jedná se o silně alkalický nízkopěnivý a středně emulgující přípravek. Odmaštění bylo realizováno v 1 l lázně ohřáté na 80 C po dobu minimálně 10 minut. Po odmaštění přišel na řadu oplach nejdříve obyčejnou vodou, v dalším kroku byly vzorky ponořeny do lázně s demineralizovanou vodou. Před vlastním povlakováním byly vzorky ještě krátce (10 s) mořeny (aktivační moření) v lázni 15 % hm. HCl při teplotě 20 C. Po moření opět následoval oplach v obyčejné a poté v demineralizované vodě. Fosfátování Před vlastním fosfátováním byl nejdříve připraven 1 l koncentrátu Pragofos 1 600, tedy přípravku určeného k zinečnato-vápenatému fosfátování. Pracovní lázeň se připravuje smísením 100 ml koncentrátu a 900 ml demineralizované vody. Před vlastním fosfátováním a v jeho průběhu bylo nutné analyticky ověřit složení lázně, abychom v každé fázi procesu zaručili vyloučení kvalitních jakostních povlaků. Tato analytická kontrola založená na neutralizační titraci se často v praxi označuje jako měření bodovitosti. Nejdříve se měří tzv. bodovitost A, kde se ověřuje množství volné kyseliny orthofosforečné v lázni. Tato kontrola se provádí titrováním 0,1 M NaOH do vzorku odebraného z lázně (10 ml), jako indikátor se používá bromfenolová modř. Následuje kontrola celkové kyseliny v lázni, tzv. bodovitost B, kde se opět titruje 0,1 M NaOH opět do 10 ml vzorku odebraného z pracovní lázně, ovšem jako indikátor se používá fenolftalein. Jedna lázeň je urychlena 10 hm. % roztokem dusitanu sodného a druhá, stejného složení, je urychlená 2 g síranu hydroxylamonia. Obsah dusitanu sodného je nutné kvůli jeho nestabilitě pravidelně kontrolovat. Kontroluje se manganometrickou titrací 0,02 M KMnO 4. Urychlení fosfátování je založeno na principu urychlení katodické úvodní korozní reakce, tedy odnímání H + kationů z fázového rozhraní kov/roztok. Chemická reakce, popisující tento děj v případě nasazení dusitanu sodného, je popsána rovnicí 1 a v případě síranu hydroxylamonia rovnicí 2 (konkrétně tedy reakcí hydroxylaminu). Síran hydroxylamonia byl doplňován pozvolna, vždy bylo přidáno 1 g síranu po nafosfátování 20 vzorků. V každé lázni se fosfátoval každý vzorek alespoň 8 minut při teplotě lázně 75 C. Před fosfátováním zkušebních vzorků byly do každé lázně přidány 3 zcela obdobné předzkušební vzorky uhlíkové oceli, aby se v lázni u zkušebních vzorků rychle ustanovila rovnováha a vylučování nerozpustných fosforečnanů začalo téměř okamžitě po ponoření vzorků do lázně. Obr. 1 Snímek z rastrovací elektronové mikroskopie povlaku získaného z lázně urychlované dusitanem sodným Celkem bylo povlakováno u každé z lázní 50 tenkých vzorků a 20 vzorků silných. Odebírání kalu probíhalo po nafosfátování 50 tenkých vzorků, tedy po povlakování přibližně 0,5 m 2. Po fosfátování se vzorky opět opláchly v obyčejné vodě a v demineralizované vodě a nechaly se usušit v sušárně. Výsledky a diskuze 1. Porovnání morfologie krystalů vyloučených povlaků prostřednictvím SEM (elektronová mikroskopie) Vyloučený povlak zinečnato-vápenatého fosfátu je tvořen především minerálem scholzitem [Zn 2 Ca(PO 4 ) 2. 2 H 2 O]. Povlaky mají typickou jemnozrnnou vejčitou morfologii. Minerál scholzit krystalizuje v kosočtverečné (orthorombické) krystalové soustavě. Vyloučené povlaky byly zkoumány prostřednictvím rastrovací elektronové mikroskopie. Je třeba ověřit, zda lázeň urychlovaná síranem hydroxylamonia skutečně produkuje jemnozrnný povlak, vejčitého tvaru a zda jsou povlaky z lázně takto urychlované zcela uzavřené, tedy neobsahují místa nepovlakovaná. Je rovněž možné, že precipitát nebude mít vejčité, nýbrž ploché ( jehlicovité ) zrno, které je typické pro povlak čistě zinečnatého fosfátu, tzv. hopeitu [Zn 3 (PO 4 ) 2. 4 H 2 O]. Takto by se ihned potvrdilo, že síran hydroxylamonia není vhodný urychlovač pro technologii zinečnato-vápenatého fosfátování. Na obrázku 1 je povlak získaný z lázně urychlované dusitanem sodným, na obrázku 2 je povlak získaný z lázně urychlované právě síranem hydroxylamonia. 2. Kvalitativní analýza povlaků prostřednictvím XRF Důležité informace o složení jednotlivých precipitátů přináší rentgenová fluorescenční Obr. 2 Snímek z rastrovací elektronové mikroskopie povlaku získaného z lázně urychlované síranem hydroxylamonia NO H e + NH H 2 O rovnice 1 NH 3 OH H + + 2e + NH 4 + H 2 O rovnice 2 analýza. Samozřejmě, před vlastní analýzou povlaků je nutné provést analýzu nefosfátovaných ocelových vzorků pro vlastní referenci výsledků analýzy. Výsledkem této analýzy bude porovnání prvkového zastoupení v precipitátech. XRF nám velice snadno dopomůže potvrdit, zda při využití hydroxylaminsulfátu nedochází k nežádoucímu vylučování jiné, byť amorfní fáze, která by mohla ohrozit kvalitu povlaku. Například při využití síranu hydroxylamonia existuje v literatuře obava, že by se v povlaku mohl vyloučit síran vápenatý (CaSO 4. 2H 2 O), a tedy tento urychlovač se pro vlastní technologii zinečnato-vápenatého fosfátování nehodí. S výsledků analýzy plyne, že oba povlaky jsou z hlediska prvkového složení rovnocené, v povlaku získaném z lázně urychlované síranem hydroxylamonia nebyl nalezen síran vápenatý, ani jiné atypické sloučeniny, ovlivňující vlastnosti povlaku. resumé Study of Zinc-Calcic Phosphatizing Bath Phosphatizing is a widened conversion surface treatment, which is used in many modern applications. The presented study describes application possibilities of the hydroxylammonium sulfate in the zinc-calcic phosphatizing baths with a view to replace the standard sodium nitrite, which is not stable in working bath in the long term and furthermore it supports creation of a sludge. The loading tests proved the application similarity of both coatings. The cohesion test results are better in the case of coating created in bath with the sodium nitrite, but the test of resistance against undercorroding of paint had better results for application of the hydroxylammonium sulfate. Differences between the loading test results are minimal. \ 6/

3 3. Kvalitativní analýza povlaků prostřednictvím XRD Jistě nejvyšší informační váhu bude mít analýza získaná metodou rentgenové difrakce. Prostřednictvím této metody jednoznačně dokážeme přítomnost scholzitu v precipitátu a zároveň prokážeme možné rozdíly při vyloučení ostatních možných krystalových struktur, např. již zmiňovaného Zn 3 (PO 4 ) 2. 4H 2 O, tzv. Hopeitu, případně Zn 2 Fe(PO 4 ) 2. 4 H 2 O, tzv. fosfofylitu. Tyto odlišné krystalové struktury vyloučené v povlaku, mohou ovlivnit jeho jemnozrnnost a je možné, že mohou diametrálně ovlivnit i jeho vlastnosti. Na obrázku 3 je difraktogram povlaku získaného z lázně urychlované dusitanem sodným a na obrázku 4 je difraktogram získaný z lázně urychlované síranem hydroxylamonia. Z obou difraktogramů je patrné, že oba povlaky jsou svým fázovým složením rovnocenné a obsahují pouze scholzit, případně jeho krystalovou paramodifikaci. Fe 2+ + NO H + Fe 3+ + NO + H 2 O rovnice 3 Tab.1: Výsledky atomové absorpční spektroskopie obou druhů kalů. Tabulka obsahuje i celková množství suchého kalu obou lázní po nafosfátování 0,5 m 2 plochy vzorků. Dusitan % hm. Zn % hm. Fe % hm. Ca hmotnost kalu (g) kal 3,3 26,3 0,11 1,654 HAS % hm. Zn % hm. Fe % hm. Ca hmotnost kalu (g) kal 1,8 26,3 0,12 1,122 Obr. 5 Výsledky rentgenové difrakční analýzy kalu získaného z lázně urychlované dusitanem sodným Obr. 3 Výsledky rentgenové difrakce krystalového konverzního povlaku získaného z lázně urychlované dusitanem sodným. 4. Kvalitativní analýza kalu prostřednictvím AAS a XRD Žádná fosfatizační technologie se neobejde bez tvorby kalu. Kal je složen především z minerálu strengitu, případně z fosfosideritu [FePO 4. 2H 2 O]. Ukládající se kal způsobuje těžkosti v kontinuálnosti fosfátování jako rozšířené povrchové úpravy. Je tedy nutné porovnat množství a složení kalů z obou lázní. Opět se předpokládá, že lázeň se síranem hydroxylamonia by mohla produkovat CaSO 4, a tím se významně ochuzovat o Ca 2+ kationy, nakonec by tedy mohlo dojít k zablokování precipitace směsného fosforečnanu. Zároveň by se mělo prokázat, že síran hydroxylamonia je neoxidačním urychlovačem a nepodporuje tvorbu kalu, jako dusitan sodný, který patří k ryze oxidačním urychlovačům (viz. rovnice 3). Nejdříve byly kaly z obou lázní podrobeny analýze na atomové absorpční spektroskopii, která nám poskytne přibližné výsledky o kovech vyskytujících se v kalu (viz. tabulku 1). Konečně byly jednotlivé kaly podrobeny XRD (viz. obrázky 5 a 6). Obr. 4 Výsledky rentgenové difrakce krystalového konverzního povlaku získaného z lázně urychlované síranem hydroxylamonia Obr. 6 Výsledky rentgenové difrakční analýzy kalu získaného z lázně urychlované síranem hydroxylamonia 5. Testování přilnavosti povlaku odtrhovou zkouškou (dle ČSN EN 4624) Velice důležité pro kontrolu kvality fosfátového povlaku určeného pro ukotvení organického nátěru, který je nanášen přímo na něj, je jednoznačně ověření přilnavosti nátěrového systému. Pro ověření soudržnosti obou druhů vzorků byla použita odtrhová zkouška přilnavosti dle normy ČSN EN K provedení této zkoušky bylo třeba využít vzorků silnější oceli (7 cm x 4 cm, tloušťka 3 mm), které po fosfátování bylo třeba opatřit nátěrem. Pro vlastní zkoušku je nezbytné, aby nátěrová soustava byla vyloučena rovnoměrně po celém povrchu vzorku. Bylo proto zhotoveno jednoduché elektronické zařízení (elektrický motor KOMEX MK) s pevnou kladkou, které pozvolna vytahovalo vzorek z lázně, obsahující nátěr. Zařízení je zobrazeno na obr. 7. Jako vhodný nátěr byl zvolen S2053. Jedná se o alkydový syntetický vypalovací nátěr, jehož konzistence byla upravena ředidlem S6003 a využitím výtokového pohárku. Tento termosetický nátěr byl později vytvrzen v sušičce při teplotě 90 C po dobu 20 minut. Vlastní odtrhová zkouška byla provedena na odtrhovém zařízení Comtest OP 1/0, které je znázorněno na obrázku 8. K natřenému a vytvrzenému organickému povlaku vzorku se přilepí váleček definované plochy (d = 20 mm, tloušťka 1 cm). Bylo použito lepidlo Loctite 3425 Hysol. 20 6/2012 \

4 Před vlastní zkouškou bylo ověřeno, že lepidlo nereaguje s nátěrem. Na přilepený váleček se zašroubuje vlečná matice odtrhového zařízení a prostřednictvím otočného madla se nalepený váleček odtrhává od povrchu vzorku. Zatěžované tahové napětí musí působit kolmo k rovině s podkladem a v podstatě rovnoměrně narůstat rychlostí nepřevyšující 1 MPa/s tak, aby k odtržení došlo do 90 sekund. Nejmenší napětí potřebné k odtržení válečku je zaznamenáváno tenzometrem, který je přídavnou součástí odtrhového zařízení. Vyhodnocení zkoušky nelze omezit jen na naměření nejnižšího odtrhového napětí potřebného k odtržení válečku od podkladu, ale je nutné přidat vizuální hodnocení lomu, tzv. charakterizaci lomu. Výsledky této charakterizace jsou udávány jako procentuální podíl plochy v místě vzorku, kde byla prováděna odtrhová zkouška, připadající na některou charakteristickou podobu lomu, a to tedy na adhezní a kohezní lom. Adhezní lom je definován touto normou jako porušení vazeb mezi nátěrovým systémem a fosfátovou krystalovou strukturou, projevuje se odhalením kovového podkladu. Adhezní lom poukazuje na horší přilnavost k podkladu, a jestliže v zkoumané oblasti převažuje, pak to může předznamenávat na nevhodné vlastnosti fosfátového povlaku určeného pro ukotvování nátěrů. Naopak, kohezní lom je definován jako lom ve vrstvě nátěru, při tomto lomu se na ploše neobjevuje podklad. Konečně, kohezní lom může předznamenávat dobrou přilnavost mezi fosfátovým povlakem a nátěrem. K testování bylo připraveno 5 paralelních vzorků. Nejdříve byla testována soudržnost na nenafosfátovaných vzorcích (tabulka 2), následuje odtrhový test na vzorcích z lázně urychlované dusitanem sodným, označené N (tabulka 3) a nakonec výsledky odtrhového testu z lázně urychlované síranem hydroxylamonia, označené H (tabulka 4). Na obrázku 9 je zobrazen typický adhezní lom a na obrázku 10, potom ve zkoušené oblasti převažuje lom kohezní. Obr. 8 Odtrhové zařízení Comtest OP 1/0 s upevněným vzorkem Tab. 2 Výsledky odtrhové zkoušky provedené na nefosfátovaných vzorcích č.vzorku pevnost (MPa) charakter lomu (kohezní / adhezní) 01 (líc) 10,49 20 % / 80 % 01 (rub) 10,31 25 % / 75 % 02 (líc) 9,53 30 % / 70 % 02 (rub) 9,98 30 % / 70 % 03 (líc) 8,73 25 % / 75 % 03 (rub) 10,18 30 % / 70 % 04 (líc) 7,49 10 % / 90 % 04 (rub) 7,25 15 % / 85 % 05 (líc) 9,57 5 % / 95 % 05 (rub) 9,44 0 % / 100 % průměr 9,29 20 % / 80 % Tab. 3 Výsledky odtrhové zkoušky provedené na vzorcích fosfátovaných v lázni urychlované dusitanem sodným Obr. 7 Zařízení s volnou kladkou pro vytvoření rovnoměrného povlaku organického u S2053 č. vzorku pevnost (Mpa) charakter lomu (kohezní / adhezní) N1 (líc) 6,69 85 % / 15 % N1 (rub) 6,10 65 % / 35 % N2 (líc) 7,39 75 % / 25 % N2 (rub) 6,95 80 % / 20 % N3 (líc) 5,95 65 % / 35 % N3 (rub) 6,05 50 % / 50 % N4 (líc) 5,25 70 % / 30 % N4 (rub) 5,43 80 % / 20 % N5 (líc) 5,95 85 % / 15 % N5 (rub) 6,27 70 % / 30 % průměr 6,20 75 % / 25 % \ 6/

5 Tab. 4 Výsledky odtrhové zkoušky provedené na vzorcích fosfátovaných v lázni urychlované síranem hydroxylamonia č.vzorku pevnost (MPa) charakter lomu (kohezní / adhezní) H1 (líc) 6,08 70 % / 30 % H1 (rub) 6,18 80 % / 20 % H2 (líc) 4,77 95 % / 5 % H2 (rub) 4,41 85 % / 15 % H3 (líc) 6,23 60 % / 40 % H3 (rub) 5,79 65 % / 35 % H4 (líc) 6,21 90 % / 10 % H4 (rub) 6,34 85 % / 15 % H5 (líc) 6,07 50 % / 50 % H5 (rub) 6,06 50 % / 50 % Průměr 5,82 75 % / 25 % 6. Testování odolnosti vůči podkorodování prostřednictvím korozní zkoušky v umělých atmosférách metodou NSS (dle normy ČSN EN ISO 9227) Aby bylo ověřeno, jakým způsobem vzniklá konverzní vrstva podporuje a ochraňuje nátěr proti podkorodování, byly tenké vzorky opatřené nátěrem podrobeny zkoušce v neutrální solné mlze po dobu 240 hodin. Před vlastní expozicí v korozním prostředí byly tenké vzorky proříznuty rydlem s vrcholovým úhlem 30 až na základní ocelový podklad. Tímto je tedy předem definováno, kde dojde k primárnímu koroznímu napadení. Úkolem fosfátové vrstvy je omezit rozšíření korozního napadení kolmo k vedenému řezu. Po expozici v komoře solné mlhy byly jednotlivé vzorky dále ošetřeny podle citované normy. Ošetření spočívá v opětovném proříznutí vzorků v oblasti dříve vedeného kolmého řezu, který je pokryt korozními produkty. Tyto korozní produkty je třeba odstranit pomocí skalpelu a štětce. V odstraňování korozních produktů pokračujeme i v oblasti kolmé k řeznému kanálku po celé jeho délce. Tímto způsobem je postupně odstraněn podkorodovaný nátěr, který je nadzvednut korozními zplodinami, až je odhalena tenoučká vrstva korozních produktů u samého podkladu. Vyhodnocení této zkoušky spočívá v hledání maximální šířky podkorodování, t. j. nejdelší možná úsečka daného vzorku kolmá k řeznému kanálku, vykazující ještě zřetelné korozní napadení. Délka této úsečky v mm je zaznamenána pro každý vzorek a charakterizuje ochranné vlastnosti konverzního povlaku, který znesnadňuje podkorodování nátěru. Tedy čím je úsečka kratší, tím lépe podporuje konverzní povrchová úprava nátěr vůči jeho podkorodování. V následující tabulce (5) jsou shrnuty výsledky této korozní zkoušky. Vzorky označené N charakterizují vzorky fosfátované v lázni, která byla urychlována dusitanem sodným a vzorky označené H jsou naopak vzorky fosfátované v lázni s přídavkem síranu hydroxylamonia. Tab. 5 Výsledky korozní zkoušky odolnost organických nátěrů vůči podkorodování. Testováno v prostředí neutrální solné mlhy. Obr. 9 Vizuální charakterizace typického adhezního lomu č. vzorku max. délka podkorodování(mm) č. vzorku Max. délka podkorodování (mm) H12 11 N10 13 H17 13 N11 15 H23 14 N14 17 H28 9 N25 13 H30 11 N29 14 H33 12 N38 15 průměr 11,67 průměr 14,50 Závěr Obr. 10 Vizuální charakterizace typického kohezního lomu Problematika využití síranu hydroxylamonia jako urychlovače v procesu zinečnato-vápenatého fosfátování je v literatuře diskutována pouze okrajově. Předpokládá se, že tento urychlovač přes svoje značné výhody, na rozdíl od běžného urychlovače dusitanu sodného, nenajde v této technologii využití, neboť bude podporovat srážení Ca 2+ v lázni ve formě CaSO 4, a tím lázeň ochuzovat o vápník. Někteří autoři předpokládají, že by tento urychlovač mohl podporovat vylučování síranu vápenatého přímo do povlaku a tím zhoršovat čistotu, a tedy kvalitu vyloučeného precipitátu. V literatuře se objevuje i názor, že síran hydroxylamonia nebude svou přítomností postačovat k vyloučení uzavřeného jakostního povlaku. Tato studie se zabývala možností využití síranu hydroxylamonia v lázních zinečnato-vápenatého fosfátování s cílem nahradit běžný dusitan sodný, který v pracovní lázni není dlouhodobě stálý a navíc podporuje tvorbu kalu. Při testování obou urychlovačů byla provozována 22 6/2012 \

6 jednotně stálá pracovní lázeň Pragofos 1 600, dusitan sodný byl do lázně přidáván jako 10 hm. % roztok, síran hydroxylamonia byl do paralelní lázně přidáván jako pevná krystalická látka. Jednotlivé povlaky byly podrobeny srovnávacím analýzám, nejdříve obrazové, prostřednictvím rastrovacího elektronového mikroskopu (SEM), posléze z hlediska kvalitativního prvkového zastoupení metodou rentgenové fluorescenční analýzy (XRF) a z hlediska kvalitativního krystalového složení prostřednictvím rentgenové difrakční analýzy (XRD). Bylo prokázáno, že z hlediska morfologie krystalů vznikají téměř identické struktury ( vejčité zrno tvořené minerálem scholzitem), metoda XRF prokázala podobná prvková zastoupení zcela prostá vápníku, síry a jiných prvků. Metoda XRD objevila jednoznačně v obou povlacích přítomnost minerálu scholzitu, jiné krystalové struktury se neprokázaly. Zátěžové zkoušky prokázaly aplikační podobnost obou povlaků, tedy test soudržnosti vychází o něco lépe u povlaku tvořeného v lázni s přídavkem dusitanu sodného, naopak, test odolnosti vůči podkorodování nátěru vychází lépe pro precipitát z lázně s přídavkem síranu hydroxylamonia. Rozdíly mezi výsledky obou zátěžových testů jsou minimální. Po nafosfátování 50 vzorků z každé lázně (celková povlakovaná plocha byla tedy 0,5 m 2 ) byl z lázní odebrán kal a vysušen do konstantní hmotnosti. Množství kalu z lázně urychlované síranem hydroxlamonia bylo o 32 % menší než z lázně urychlované dusitanem sodným. Analýza kalu prostřednictvím AAS potvrdila podobná prvková složení obou kalů a metoda XRD neprokázala přítomnost CaSO 4, oba druhy kalů jsou tvořeny strengitem případně fosfosideritem. Ačkoli výsledky chemických analýz prokazují, že povlaky vzniklé z obou druhů fosfatizačních lázní jsou rovnocenné, je nutné konstatovat, že o složení amorfní vrstvy, která vzniká v prvotní fázi fosfátování, nebyly zjištěny bližší informace. Složení této vrstvy a její tloušťka přitom můžou ovlivňovat přilnavostní vlastnosti a rovněž kvalitu poskytované korozní odolnosti. Bylo by vhodné doporučit chemické analýzy fosfátového povlaku v blízkosti fázového rozhraní, napříkllad technikou ESCA. Literatura: [1] Dettner, H.; Elze, J: Handbuch der galvanotechnik-band III; Carl Hanser Verlag: München, [2] Rausch, W: Die Phosphatierung von Metallen, 2nd ed.; Eugen G. Leuze Verlag: Frankfurt am Main, [3] Machu, W: Die Phosphatierung; Verlag Chemie: Berlin, [4] Machu, W: Oberflächevorbehandlung von Eisen-und Nichteisenemetallen; Akademische Verlagsgesellschaft Geest und Portik K-G: Leipzig, [5] Narayanan, S: Surface pretreatment by phosphate conversion coatings. Material Science 2005, 9, [6] Ghali, E. L.; Potvin, R: The mechanism of phosphating of steel. Corros. Sci. 1972, 12, [7] Tegehall, P.; Vannerberg, R: Nucleation and formation of zinc phosphate conversion coating on cold-rolled steel. Corros. Sci. 1991, 32, [8] Bretherton, N.; Thompson, G.; Turgoose, S: An electrochemical investigation of the developmentof phosphate conversion coating. Corros. Sci. 1991, 35, [9] Chocholoušek, J.; Jaroš, M: Kurz galvanotechnikov; Dom technikov, SVTS Bratislava: Bratislava, [10] Krejčík, V: Povrchová úprava kovů I; SNTL: Praha, [11] Fosfatisace a ochrana proti korozi, sborník přednášek z pracovního sjezdu československých fosfatisačních techniků, spojeného s kurzem o korosi a ochraně proti ní v Brně v dubnu 1950; Čermák, J., Ed.; [12] Klička, J: Nový fosfatizační přípravek s obsahem dusičnanu vápenatého. Koroze a ochrana materiálu 1971, 15/4 \ 6/

7 Protikorózna ochrana oceľových konštrukcií v energetike TEXT/FOTO: Ing. Marián Bartoš, IWE Žiarovo pozinkované oceľové konštrukcie majú od čias ČSSR a prvých veľkorozmerových keramických vaní u nás dlhú tradíciu. Kvalita výroby oceľovej konštrukcie je neoddeliteľne spätá s jej akostným pozinkovaním. Prioritou je životnosť Kritérium životnosti, samozrejme, platí aj pre oblasti so silným a agresívnym znečistením ovzdušia v blízkosti priemyslu, kde sa cielene nachádzajú napájacie rozvodné stanice a v poslednej dobe aj praktickými prejavmi vetrom zanášaného aerosolu posypovej soli z autostrád a rýchlostných komunikácií. Svoje o tom vedia prevádzkovatelia mostov, či už oceľových, z konštrukčných ocelí, Atmofixu, Cortenu alebo železobetónu Zaostanie v technologickej disciplíne sa v ktorejkoľvek z nich prejaví na garantovanej životnosti protikoróznej ochrany, čo je v rozpore so záujmom investora i prevádzkovateľa energetických prenosových ciest a rozvodných staníc. Významným používateľom protikoróznej ochrany oceľových konštrukcií technológiou žiarového zinkovania je energetika. Takmer všetky jej oceľové konštrukcie sú po dlhé desaťročia vystavené nemilosrdne atmosférickým vplyvom. Pritom požiadavka na ich životnosť je tridsať a viac rokov. Obr. 3 VVN stožiare stojace v blízkosti rýchlostnej komunikácie sú z hľadiska koróznej odolnosti extrémne namáhané vetrom zanášaným aerosolom chemického posypu. Obr. 1 Súčasnú rozvodnú stanicu tvorí veľké množstvo zváraných pozinkovaných oceľových konštrukcií. Obr. 2 Prevažujúci konštrukčný prvok nosných prvkov prístrojov predstavuje Vierendeelova konštrukcia. Obr. 4 Základový rohový uholník stožiarov (pozri obr. 3) bol po oddelení koróznych krýh zoslabený o 60 % pôvodnej hrúbky. 24 6/2012 \

8 Množiace sa prípady oprávnenej nespokojnosti investora so stavom protikoróznej ochrany u čerstvo dodávaných oceľových konštrukcií vyvolali požiadavku na analýzu príčin tohto faktu. Za posledné dva roky len v energetike SR, ktorá je významným odberateľom pozinkovaných oceľových konštrukcií, a z dôvodu garancie ich životnosti v trvaní tridsať rokov i viac sa množia oprávnené reklamácie na ich kvalitu. Investor už v žiadnom prípade neprižmúri oči nad koróznymi výronmi a aj laicky ľahko viditeľnými stopami čerstvých výronov hrdzavej vody ešte, obrazne povedané na nových oceľových pozinkovaných konštrukciách. Obr. 5 Novoinštalované pozinkované oceľové konštrukcie rúrových prípojníc Ide o diely vysokonapäťových stožiarov, skrutkovaných alebo kombinovane zváraných, na ktorých sa často nachádzajú zvárané silové uzly, a hlavných i pomocných oceľových konštrukcií pre rozvodné stanice VN a VVN. Najmä v posledne menovanej skupine sú celé drieky podperných nôh VN a VVN prístrojov, nosníkov, ako aj portálov kotvenia izolátorových reťazcov lanových prípojníc tvorené celozváranou Vierendeelovou konštrukciou. Je totiž ľahká, tuhá a osvedčená. Príčiny defektov pozinkovaných konštrukcií Navonok jasná nekvalita protikoróznej ochrany oceľových konštrukcií v prevažnej miere nie je zapríčinená nekvalitou fyzikálneho princípu žiarového zinkovania. Platila, stále platí a bude platiť, známa myšlienka veľkého a úspešného priekopníka priemyslu Tomáša Baťu, že firmu tvoria ľudia a nie naopak. Tu treba hľadať korene problému, a to v kvalite indivíduí. Úspech firmy vyviera z kvality a koncentrácie indivíduí, v našom prípade od výkonných zamestnancov a invencie ich myslenia. V čom sú príčiny a aké sú opakované prípady problémov? Prvý, ten lepší je, keď subdodávateľ oceľovej konštrukcie v zmysle v dokumentácii predpísanej protikoróznej ochrany žiarovým zinkovaním, si dá ním pozváranú konštrukciu pozinkovať u niektorej z dnes už premnoženej komunity zinkovní. Súčasťou jej kilogramovej ceny zváranej oceľovej konštrukcie je aj pozink. Ale s ním v celom rozsahu preberá na seba aj garanciu kvality voči investorovi za celkovú kvalitu danú podľa Eurocodu triedou vyhotovenia (napríklad v EXC3), kvalitatívnymi, rozmerovými, geometrickými parametrami a celistvosťou pozinkovania podľa EN ISO 1461! So zreteľom na zinkovanie a na to, aby sa naplnilo očakávanie predchádzajúcich viet, musí mať odborne zdatného špecialistu, ktorý osobne, kus po kuse, detail po detaile, centimeter po centimetri, zvar po zvare, prejde konštrukciu na nádvorí zinkovne a zariadi, aby pracovníci zinkovne vykonali prípadné prípustné opravy okvapov, hrebeňov hrudiek na funkčných plochách či ostrín, (za ktoré si klient riadne zaplatil) a až potom dovolí zviazať zapáskovať konštrukciu so separovacími deliacimi vložkami, aby pri otrasoch dopravy na stavbu nedošlo k otĺkaniu oceľ na oceľ a tým k prerazeniu a odprasknutiu vrstvy zinku, najmä na vyčnievajúcich hrebeňoch zvarových húseníc prevyšujúcich povrch. Obr. 6 Korózny výron odhaľujúci nehermeticky uzavreté obvodové zvary Obr. 7 Odprasknutá vrstva zinku na hrebeni zvarovej húsenice vplyvom prepravy bez separačných vložiek \ 6/

9 Pri konštrukciách rozvodných staníc sú to veľkorozmerové zvarence, prevažne Vierendeelovej konštrukcie, s nekonečným množstvom zvarov, stoličiek pod prístroje a ďalšie prvky v poriadku. Obyčajne pod tlakom času a nie náležitého avizovania čiastočných nepravidelných dodávok sa tony materiálu ocitnú na stavbe. Až tu sa začína skutočná prebierka za asistencie dozorujúceho investora a odhaľovanie závad, samozrejme, v prostredí nevhodnom na eventuálne opravy. Vo väčšine prípadov si investor určuje zhotoviteľa dodávateľa konštrukcie z hľadiska lukratívnosti teda cenovej výhodnosti, a preto sa hlboké znalosti a technologická a inteligenčná úroveň zhotoviteľa nepremietnu do výberu. Obr. 8 Dôslednosť celoplošnej kvality zinkovania, ako aj v detailoch, končiaca mäkkým separovaným oddelením konštrukcií pred stiahnutím bandážnym pásom cez plastikové rohy Takto dodanou konštrukciou montážnej firme na zmontovanie a inštaláciu prístrojov nepresunie Čierneho Petra ďalej. To sa od neho očakáva, je to obsiahnuté v jeho systéme riadenia kvality proklamovaného certifikátmi pri výberovom konaní a zakalkulované aj vyplatené v kilogramovej cene. Hra je čistá a jasná. Od tejto chvíle za ďalšie poškodenie zodpovedá montážna organizácia s jej manipuláciou, inštaláciou pomocou žeriavov, montážou prístrojov a rektifikáciou. Druhý ten horší scénar sa o to častejšie opakuje, ak výrobca subdodávateľ pod tlakom termínov nepreberie oceľovú konštrukciu v zinkovni, ale pošle len kamión na naloženie v zinkovni a prevoz na stavbu. Takto sa zanedbá celá séria kontrol a riadne prevzatie. Pred montážnu organizáciu je potom zložená halda dielov (u stožiarov zväzky diagonál, debny stykových dosiek, rohových úholníkov, zvarencov silových uzlov, skrutiek, matíc, stupačiek a podložiek). Problém zvárania Prevažujúcu väčšinu nepodarkov tvoria neopraviteľné chyby nezapríčinené zinkovňou, aj keď v prvých chvíľach ich rôzne komisie na stavbách pripisujú zinkovni a nekvalite pozinkovania. Opak je pravdou. Väčšina neopraviteľných chýb a nepodarkov vzniká a je zapríčinená u výrobcu oceľovej konštrukcie tým, že nedodrží hlavnú zásadu hermatického uzavretia obvodu tupých alebo kútových zvarov. Zvárač svojou nedôslednosťou alebo nedostatočnými vedomosťami o vplyve tohto detailu predčasne ukončí zvarovú húsenicu na konci profilu a neprenesie oblúk a zvarový kúpeľ na začiatok obvodového zvaru, a tým nezabezpečí hermetické uzavretie styčnej plochy vzniknutej prekrytím profilov, obyčajne uholníkov diagonál s rohovými, alebo pri Vierendeelových konštrukciách, rozperných dosiek s rohovými uholníkmi alebo U-profilmi. V prvom prípade diagonál, v prekrytom priestore o značnej ploche s obsahom okují a kyslièníkov, ešte zo skladovania a výrobného procesu je takto vytvorený ve¾ký objem pojmúci v procese chemickej predúpravy výrobku morením, kyselinu chlorovodíkovú HCl. Tá netesným zvarom ochotne vnikne do dutiny, vyplní ju a aj pomocou kapilárnych síl sa v nej šíri do hĺbky. Následné technologické stupne oplachov pri postupe do ešte ostrejších vaní s vyššou koncentráciou moriacích kyselín,nemajú výplachový efekt a to ani pred ponorom do tavidla s roztokom chloridu zinočnatého a chloridu amonného. Následné sušenie a predohrev pred zinkovaním, z kyseliny ľudovo povedané odparí vodu, ale soli zostanú v dutine. Obr. 9 V texte opísaný spôsob subdodávky Obr. 10 Množstvo zinkom nepokrytých miest a prekážok na funkčných dosadacích plochách, ktoré mal subdodávateľ odstrániť Obr. 11 Typický príklad výronu korózie koróznych produktov z uzavretej kaverny, do ktorej vplyvom nehermeticky uzavretého zvaru vnikla moriaca kyselina 26 6/2012 \

10 Obr. 12 Výron hrdze po pokuse opravy utesnenia hustou zinkovou farbou U nosníkov tvorených Vierendeelovou konštrukciou tu hrá významnú rolu hrúbka priváraných rozperných dosiek zväčšia tupým zvarom s prevýšením. V praxi, hĺbka prevarenia koreňa nedosiahne zďaleka polovicu hrúbky materiálu aj z druhej strany, a vplyvom výrobných nepresností najmä kolíšúcich dĺžok rozperných dosiek vznikne objemná dutina na dĺžku rozperných dosiek. Zatekajúca voda, alebo prirodzená hygroskopiskosť dokonale vysušených solí, naviaže na ňu vodu a vytvorí v dutine, ale hlavne zo strany koreňa zvarov žieravé koncentrované korózne prostredie, kde výron koróznych produktov cez netesnú dieru je len neškodným prejavom pomerov v dutine. Energetika má zmapované vôbec nie ojedinelé prípady, kde rozpínajúci sa objem koróznych produktov (kysličníkov železa) svojím narastajúcim objemom deformuje hrubostenné stykové dosky a dokáže tlakom vzrastajúceho prírastku objemu odtrhnúť driek skrutiek. Preto u investora, ktorý si uvedomuje tieto skryté riziká, sú takto vytvorené dutiny časovanou bombou a zásadne nesúhlasí s použitím opravy formou farby. Oprava hermetickosti tavným zváraním neprichádza do úvahy, pretože zničí na mnohých miestach zinkovú ochranu. Okrem toho, by uzavrela množstvo už vniknutých solí v uzavretej dutine. Je to jasný argument na neprebratie konštrukcie. Tu je miesto apelovať na projektanta aby vo výkresoch eliminoval tento efekt a predpísal obojstranné zrazenie zvarových hrán rozperných dosiek a tým zaistil vzájomné prevarenie koreňov zvarov z oboch strán a vylúčil vznik dutoplôch aj za cenu drahšej výroby. Tým významne zníži riziko nehermetickosti uzavretých obvodových zvarov a následné výrony korózie z nich. Obr. 15 Obojstranné zrazenie hrán na rozpernej doske zabezpečí vzájomné prevarenie koreňov, a tým elimináciu možnej dutiny Obr. 13 Evidentné, okom viditeľné, neuzavretie zvaru už s viditeľným podleptávaním okolia kyselinou (šedá plocha pozdĺž zvaru) Obr. 16 Precízne zváranie v polohe PA vedie k záverečnej kvalite a spokojnosti investora Obr. 14 Veľké množstvo typických výronov so spoločným menovateľom, znehodnocuje zváranú konštrukciu Každá zinkovňa má túto elementárnu požiadavku okrem zmluvných podmienok ešte vyvesenú v prijímacej kancelárii vo výške očí. Dôsledky nedodržania tejto v podstate jednoduchej podmienky sú pre zdar diela fatálne. Desiatky čerstvých výronov korózie u prakticky ešte teplých oceľových konštrukcií dovezených na stavbu, alebo horšie, s časovým oneskorením preraziacich preleptajúcich tenkú zinkovú záslepku až po zmontovaní. Princíp mechanizmu výronu

11 korózie je nasledovný. V praxi sa javí ako vytekajúca hustá hrdza ako prvý prezrádzajúci efekt. Alebo druhý prejav efekt pomalšie sa šíriaci šedý podleptaný naleptaný povrch zinku vo forme nepravidelnej mapy. Obr. 20 Rýchle naleptávanie okolia strusky nasiaknutou kyselinou Obr. 17 Otvorená korózna kaverna u novej, ešte teplej konštrukcie. Kvalita vyhotovenia zvarov nezodpovedá norme EN ISO 5817 ani v hladine D Obr. 18 Typická naleptaná mapa šíriaca sa do okolia Ďalším zdrojom nekontuinity pokrytia teda neprebehnutia difúzie do základného materiálu je struska, obyčajne uložená na okrajoch zvarovej húsenice. Je jedno, či pochádza z nevhodného separačného prostriedku plynovej hubice horáka metódy 135 MAG, alebo neodstránených kysličníkov a okují z miesta a okolia zvaru. Podstatné je, že funguje ako keramická špongia vysoko porézna, ktorá ochotne do seba pojme kyselinu chlorovodíkovú z procesu morenia a nedovolí pod sebou prebehnúť difúzii zinku do železa, teda vytvorí nepozinkované plochy, ktoré následne ochotne zásobuje kyselinou. Struska, ako keramická špongia nasýtená kyselinou chlórovodíkovou sice v procese sušenia a predohrevu potavidlovania v chloride zinočnatom odparí zo seba vodu, ale soli zostanú zakotvené uložené v nej. Samotný proces žiaroveného zinkovania ponorom nezaručuje pokrytie strusky, ani zinok nemá byť v nej prečo zakotvený. Preto struska nasýtená soľou po opustení zinkovne, v teréne, dotovaná najprv atmosférickou vlhkosťou a neskôr zatekajúcou zrážkovou vodou opäť zviaže soľ s vodou a vytvorí kyselinu s jej devastujúcimi úcinkami na okolie. Naleptáva rozpúšťa zinok v tesnom okolí alebo v horšom prípade ho podleptáva pod povrchom, čo sa prejavuje typickými popolavomatnými nepravidelnými mapami šíriacími sa od miesta dotovania kyselinou. V každom prípade v očiach pozorného investora starostlivo si dohľadujúceho úcelnost vynaloženia svojich peňazí, je to principiálne neprebrateľná vada, neopraviteľná farbou, ktorá tu plní len kozmetickú funkciu s cieľom zamaskovať realitu pred pohľadom investora. Táto vada je ostatne definíciou špecifikovaná aj v norme ISO 2064 a EN ISO 1461 v bode Ostatné defekty celistvosti pokrytia sa dajú ošetriť zinkovou farbou v zmysle obmedzujúcich kritérií celkovej plochy a hrúbky uvedenej v norme EN ISO Jedná sa najmä o odtrhnuté plochy zinku v mieste závesu z diery, viď foto. Obr. 19 Účinky strusky na poškodenie protikoróznej ochrany Obr /2012 \

12 dohľadu pri výrobe, priebežnej kontrole kvality u výrobcu, ďalej kontrolu kvality a prebratie v zinkovni, včetne spôsobu šetrného separovania pozinkovaných konštrukcií, ich zviazania, naloženia a dopravy. Resumé: Na záver možno konštatovať, že k predchádzaniu uvedených problémov možno pristúpiť iba dôslednosťou, znalosťou a školením zainteresovaného personálu. Vstupom rôznych foriem konzorcií, kombinácií dodávateľov (častokrát anonymných) a subdodávateľov, ktorých,cieľom zväčša, je zníženie výrobnej ceny, sa rozdrobuje a stráca možnosť kompetencií a nekompromisného dozoru i kontroly nad výrobou. Rôzni koordinátori, navyše sídliaci v inej krajine, reagujú s prirodzeným znervóznením, zľahčovaním avizovaných závad a oneskorením v nutných reakciách, a tým je prehĺbená kvalitatívna a termínová kríza, možno v mene zisku. Obr. 21/22 Poškodená kontinuita povlaku a obnažené plochy spôsobené závesom V súčasnosti, veľmi aktuálne k tejto téme, sú dovážané veľmi podobné popísané konštrukcie na montáž od zahraničného dodávateľa, ktorý bol výhercom výberového konania (tiež zahraničný), ale z inej krajiny, vybratý veľmi pravdepodobne z cenových dôvodov. Žiaľ, tento vývoj udalostí sa dá očakávať, keď stratíte priamu možnosť SAG Elektrovod, a. s. preto opierajúci sa o polstoročnú hlbokú znalosť problematiky, získanej na vlastnej koži, takmer vo všetkých oblastiach technológie výroby, ak mu je z vyššie uvedených dôvodov zverená delegovaná možnosť výberu dodávateľa oceľových konštrukcií dôsledne dbá o technologicko-intelektuálnu úroven, znalosť noriem, výbavy metrológie, systému kvality a zodpovednosti. Toto je osvedčená cesta k záverečnému splneniu plánovaného termínu, technicko- -komerčnému úspechu a spokojnosti investora. \ 6/

13 S T R O J E a T E C H N O L Ó G I E Študentské robotické vozidlo TEXT: Marek Keliar FOTO: Ján Minár TATRARUV-250 (Tactical Tracked Radio controlled or Autonomous Robotic Universal Vehicle) je názov úplne nového slovenského univerzálneho pásového vozidla s výbornou priechodnosťou i v ťažkom teréne. Bolo vyvinuté špeciálne pre potreby armády a špeciálnych policajných zložiek. TATRARUV-250 bol vyvíjaný vo filozofii univerzálnosti nasadenia a môže slúžiť ako platforma pre viaceré taktické, či už pozorovacie, manipulačné, ale aj zbraňové nadstavby, za rôznym účelom ich použitia. Univerzálna využiteľnosť Prvá vývojová verzia je postavená na unikátnom pásovom podvozku malých taktických rozmerov. Má vysokú priechodnosť v teréne. Výborne sa osvedčuje v urbanizovanom prostredí, ktoré je charakterizované veľkou svetlou výškou a veľkými nájazdovými uhlami. Vďaka podvozku umožňuje napríklad výjazd po schodoch do výšky schodu 21 cm, prejazd sutinou či kamením do rovnakej veľkosti balvanov. Stúpavosť tejto mobilnej pásovej platformy je cez 100 percent. Ďalšia vývojová vetva kompaktu predpokladá využitie aj kolesového podvozku vlastnej viacnápravovej konštrukcie tak, aby boli využité všetky výhody tohto typu podvozku oproti pásovému podvozku. Robotický pásový podvozok je schopný operovať s rôznymi účelovými civilnými aj vojenskými nadstavbami v ťažkom teréne aj v prostredí použitia zbraní hromadného ničenia (ZHN). Pohyb vozidla Pohyb je v plne autonómnom režime,vďaka naprogramovanej trase a s pomocou prijímača GPS a systémom optických a iných snímačov sa orientuje v priestore. Vyhýba sa veľkým prekážkam, pričom sa snaží dostať na vopred vytýčené miesto cez systém vopred naprogramovaných GPS bodov. Variantne je pohyb riešený v režime priameho vzdialeného rádiového ovládania operátorom v reálnom čase cez prenosný riadiaci pult až do vzdialenosti 2 km. Toto robotické taktické zariadenie má plne elektrický pohon jednosmernými permanentnými motormi, pričom odber elektrického výkonu je realizovaný z integrovaných Li-Ion akumulátorov. Prvé prototypy tohto všestranného pomocníka boli postavené na duralovo- -oceľovom podvozku (Mk.I), pričom vo vývoji je už aj nasledujúca verzia, ktorá je celá postavená výlučne na Al profiloch a plechoch (Mk.II). V ideovom rozpracovaní je aj tretia verzia (Mk.III), ktorá bude postavená už takmer výhradne z kompozitných materiálov uhlíkových, kevlarových a sklených laminátov prekladaných voštinovým jadrom a špeciálnym PVC insertom kvôli maximálnemu zníženiu hmotnosti, celkovému zvýšeniu tuhosti celej konštrukcie a zvýšenému tlmeniu rázov, vznikajúcich pri jazde po nerovnom povrchu a v teréne. Pretože ide o vozidlo s čisto pásovým podvozkom, vo vývoji sú už aj viaceré typy koľajových pásov. Hladké pásy na relatívne rovné povrchy a do interiérov, článkované pásy s výstupkami do stredne ťažkého terénu a aj pásy do ťažkého terénu s veľkými výstupkami zaručujúcimi výbornú trakciu aj pod veľkými nájazdovými uhlami a pri veľkom stúpaní. Zatiaľ sú všetky typy pásov vyrábané z antikoróznej ocele. Perspektívne sa predpokladá aj vývoj a použitie celogumových pásov, najmä pre civilné aplikácie a pre použitie v interiéri budov a iných strategických objektov. Samotné vozidlo je ovládané buď autonómne, vstavaným riadiacim počítačom cez systém snímačov a AČ priamo v teréne, alebo prostredníctvom operátora cez kódované, prípadne šifrované rádiové povely so skákaním nosných frekvencií (kvôli odrušovaniu zo strany okolitého prostredia alebo aj účelovému rušeniu zo strany potenciálneho protivníka), pričom na ovládanie tohto stroja plne postačuje jeden operátor a na jeho prenos a prevoz buď obsluha pozostávajúca z dvoch členov alebo napríklad korba automobilu či prívesný vozík. Spoločný vývoj Univerzálne použiteľný pásový podvozok TATRARUV-250 bol vyvíjaný spoločnosťou CTV Group v Trenčíne, pod záštitou spol. PTT Ltd. a v spolupráci s KŠT FŠT TnUAD (Katedra špeciálnej techniky Fakulty špeciálnej techniky Trenčianskej Univerzity A. Dubčeka v Trenčíne). Takýto typ robotických autonómnych, resp. operátorom ovládaných vozidiel postavených na kolesových, resp. pásových podvozkoch, je v súčasnej dobe využívaný armádnymi, policajnými, alebo špeciálnymi jednotkami po celom svete. Pri tomto type techniky platí, že jej obstarávacia cena a prevádzkové náklady sú v porovnaní s ostatnou prevádzkovanou technikou relatívne nízke a rentabilita týchto systémov v operačnom nasadení je veľmi vysoká. 30 6/2012 \

14 S T R O J E a T E C H N O L Ó G I E Hlavné takticko-technické charakteristiky pásového robotického vozidla TATRARUV-250 Hlavné rozmery vozidla (závisia od použitej účelovej nadstavby): Celková dĺžka: mm Celková šírka: 690 mm Celková výška: 400 mm Prázdna hmotnosť: 132 kg Maximálna prevádzková hmotnosť: 250 kg Užitočný náklad: 118 kg Operačná výdrž: 1 hod. Dojazd v ťažkom teréne: do 2,5 km Dojazd v zastavanom území: do 3,0 km Maximálna rýchlosť: 3,5 km/h Maximálny dosah rádiového ovládania: do 2,0 km Typ hnacích motorov: jednosmerné s permanentnými magnetmi Typ koľajových pásov: antikorové hladké, alebo s kolmými výstupkami Typ akumulátorov: 6 x Pb alebo Li-Ion 12V 20 Ah Čas dobitia akumulátorov na 80 % rychlodobíjaním: 4 hod. Čas dobitia akumulátorov na 100 %: 8 hod. Nájazdový uhol vpredu: 49 Nájazdový uhol vzadu: 72 Svetlá výška: 190 mm Maximálna vertikálna prekážka: 210 mm Maximálna šírka priekopu: 300 mm Šírka pásov: 83 mm Merný tlak na pôdu: 0,0095 0,0185 N/mm² Stúpavosť: cez 100 % Maximálny pozdĺžny sklon: do 50 Maximálny priečny sklon: do 45 Ťazná sila: 930 N Obsluha robotického vozidla: 1 osoba Teplotný rozsah prevádzky: -25 až +50 Možnosti nasadenia robotického vozidielka na pásovom podvozku TATRARUV-250: Využitie v civilnom sektore: mobilné zariadenie na odstraňovanie IED a výbušných zariadení pre policajtných pyrotechnikov, mobilný ľahký manipulátor na kontrolu podozrivých osôb, manipuláciu s výbušným a nebezpečným materiálom i v prostredí ZHN, mobilná ochrana stacionárnych strategických objektov, ako napríklad letísk, jadrových elektrární, dôležitých tovární, parlamentu, vládnych budov atď., protiteroristické policajtné operácie nosič pušky, brokovnice, odstreľovacej pušky, veľkorážovej odstreľovacej pušky atď., mobilná platforma ako nosič pre rôzne požadované nadstavby v rámci špeciálnych policajtných operácií, kontrola demonštrácií, zhromaždení a stretnutí ilegálnych a nebezpečných skupín, sledovanie podvratných živlov a členov organizovaného zločinu, kontrola a sledovanie zloženia ovzdušia v kontaminovanom, banskom výbušnom a nebezpečnom prostredí, ako ťahač leteckej techniky malých lietadiel, biz-jetov a vrtuľníkovej techniky, kontrola hraníc a kontrola pohybu nelegálneho prekročenia štátnych hraníc. Využitie pre armádne úlohy: mobilný nosič mikrorážového a veľkorážového guľometu, mobilný nosič odstreľovacej pušky a anti-materiálovej odstreľovacej pušky, ako mobilná platforma pre odpaľovače rôznych PTRS, ako mobilná platforma pre odpaľovače rôznych PLRS krátkeho dosahu, mobilné delostrelecké pozorovacie stanovište, mobilné prieskumné vozidlo pre plnenie ISTAR misií, mobilná zásobovacia a servisná jednotka, mobilná ochrana stacionárnych strategických a taktických objektov, ako napríklad poľných letísk, elektrární, tovární, veliteľstiev atď., mobilný ľahký manipulátor pre kontrolu podozrivých osôb, manipuláciu s výbušným a nebezpečným materiálom i v prostredí ZHN, zamínovacia mobilná jednotka protipechotných mín, odmínovacie mobilné zariadenie na vyhľadanie (magnetickými, termovíznymi a inými princípmi), pripadne aj zneškodnenie mín (výbušným, mechanickým a iným princípom), mobilná jednotka na zisťovanie a odstraňovanie IED a výbušných zariadení pre vojenských pyrotechnikov, protiteroristické vojenské operácie a ako nosič pre rôzne nadstavby v rámci operácií špeciálnych jednotiek, kontrola demonštrácií, zhromaždení, pohybu podozrivých osôb a nebezpečných skupín, ako ťahač leteckej techniky malých bojových lietadiel, stíhačov a vrtuľníkovej techniky, kontrola hraníc, pobrežia a kontrola pohybu povstalcov a povstaleckých skupín. \ 6/