Сложности применения качественных лакокрасочных покрытий в современных гидротехнических конструкциях

Журнал Гидротехника XXI век №2(9) декабрь 2012г

Одним из главных факторов снижения надежности и безопасности металлических конструкций гидротехнических сооружений является коррозия. ежегодно 10 — 12% выплавленного и эксплуатируемого человечеством металла теряется вследствие разрушительного действия коррозии. В денежном отношении безвозвратные потери от коррозии в промышленности мировых держав составляют значительную часть бюджета. материальный ущерб, наносимый коррозией, складывается не только из потери металла: значительные ресурсы тратятся на ремонт, восстановление и проведение защитных мероприятий. и все это происходит несмотря на широкое распространение средств защиты, количество разрушаемого коррозией металла за год растет почти пропорционально накопительному фонду металла.

В современном гидротехническом строительстве металл стал основным материалом, причем следует отметить, что в некоторых конструкциях использование металла составляет 50–100% в зависимости от других строительных материалов.

Таким образом, применение лакокрасочных покрытий в гидротехническом строительстве уже стало необходимостью. за последние 20 лет на российском рынке появились современные отечественные и зарубежные лакокрасочные материалы, которые могут обеспечить надежную защиту металлоконструкций и имеют длительный срок службы. но существует целый ряд сложностей использования качественных лакокрасочных покрытий в гидротехническом строительстве. Рассмотрим подробно весь жизненный цикл современных лакокрасочных покрытий — от стадии "проект" до стадии "под ключ".

Колгушкин А. В.
руководитель группы отдела портов и ГТС ЗАО "Ленгипроречтранс"

Нормативная база по лакокрасочным покрытиям

Сейчас в проектировании системы покрытий используются СНиП 2.03.11-85, "Защита строительных конструкций от коррозии". Данный норматив давно требовал модернизации, сейчас на его основе разработаны СП 28.13330.2012. Этот документ включен в перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", утвержденный приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 июня 2010 года № 2079. Дата введения — 2013.01.01. А пока на территории РФ современные производители все чаще используют в рекламе своих покрытий международный стандарт ISO 12944 "Защита от коррозии стальных конструкций системами защитных покрытий". Данный стандарт был подготовлен Техническим комитетом ISO/NC 35, "Лаки и краски" — подкомитетом SC 14 "Защита от коррозии стальных конструкций защитными системами окраски". Конечно, ISO 12944 для наших проектировщиков носит рекомендательный характер, так же как и другие международные стандарты, такие как стандарт NACE PRO 176-2003 №21018, предназначенный для использования персоналом, занимающимся борьбой с коррозией, в частности, стальных стационарных морских платформ, используемых для добычи нефти.

 Гидротехнические сооружения, заброшенные с советских времен

Рис.1. Гидротехнические сооружения, заброшенные с советских времен

Таким образом, при использовании современных систем покрытий проектировщик обосновывает заказчику рентабельность использованного покрытия, опираясь на опыт применения данных материалов в поставленных условиях и гарантии фирмы-производителя. При согласовании с заказчиком выбранного покрытия и его применения в проекте окончательное решение по применению зависит от государственной экспертизы. Эксперт вправе заменить систему покрытий, сославшись на действующий нормативный документ — СНиП 2.03.11-85 на более дешевую систему покрытий. Для обеспечения надежности своих решений в вопросе антикоррозионной защиты крупные организации разработали внутренние нормативные документы: трест "Гидромонтаж" — РД ГМ01-02 "Руководящий документ по защите от коррозии механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений", РД ОАО "АК Транснефть" — "Антикоррозионная защита портовых сооружений". Следует отметить, что данные документы не рассматривают требования к документации для проведения работ по противокоррозионной защите гидротехнических сооружений.Таким образом, для использования современных покрытий проектной организации необходимо разрабатывать внутренний норматив по противокоррозионной защите гидротехнических сооружений, который должен учитывать требования СП 28.13330.2012, но, в свою очередь, иметь требования, разработанные для определенных условий эксплуатации гидротехнических сооружений, это упростит многие вопросы согласований как с заказчиком, так и с экспертизой.

Лакокрасочные покрытия типы, необходимые для гидротехнических конструкций

При выборе системы покрытий, необходимых для гидротехнических конструкций, определяющим фактором являются условия эксплуатации конструкции. К условиям эксплуатации относятся:

  • влажность;
  • температура;
  • химическое воздействие (агрессивность среды);
  • механическое воздействие (лед).

Конструкции морских и речных причалов часто заглублены в почву, при этом важными критериями для возникновения коррозии являются влажность грунта и значение pH грунта, а также биологическое воздействие бактерий и микроорганизмов. Тип и химический состав воды, омывающей конструкции, также являются определяющими факторами.

Современные гидротехнические конструкции

Рис.2. Современные гидротехнические конструкции

От коррозионной агрессивности среды зависят:

  • тип краски;
  • толщина системы покрытий;
  • подготовка поверхности;
  • интервалы перекрытия, минимальные и максимальные.

Стандарт ISO 12944 выделил шесть основных атмосферных категорий коррозионного воздействия (табл. 1), а также категории для воды и почвы (табл. 2).

Выбор системы покрытия для гидротехнических конструкций зависит и от покрываемого материала. В современных конструкциях используются различные типы сталей, оцинкованная или металлонапыленная сталь, нержавеющая сталь, чугун, алюминий.

Итоговым фактором в определении системы антикоррозионных покрытий гидротехнических сооружений является срок службы покрытия. По стандарту ISO 12944 определено три временных интервала службы системы покрытия: низкий L — от 2 до 5 лет; средний M — от 5 до 15 лет; высокий H — более 15 лет.

Сложность применения лакокрасочных покрытий для защиты гидротехнических сооружений состоит в том, что они могут находиться в условиях, сочетающих в себе различные агрессивные среды, при этом сроки службы основных ГТС в зависимости от классов должны быть не менее расчетных сроков службы, которые принимают равными: для сооружений I и II классов 100 лет, III и IV — 50 лет, согласно СНиП 33-01-2003. Условия работы гидротехнических конструкций предполагают и атмосферную коррозию, и зону переменного смачивания, а также подводную и подземную зоны. Для каждой зоны необходимо использовать наиболее эффективную систему защиты. Подобных систем достаточно, однако и в их адрес бывают нарекания. Это связано с ошибками на следующей стадии применения антикоррозионной защиты — на стадии ее нанесения.

Категория коррозионной активности Пример окружающей среды
внешней внутренней
С1, очень низкая Отапливаемые помещения с чистой атмосферой (например, офисы, магазины, школы, гостиницы)
С2, низкая Атмосфера с низким уровнем загрязнения. В основном сельские районы Неотапливаемые помещения, где может быть конденсация (например, склады, спортивные залы)
С3, средняя Городская или промышленная атмосфера, умеренное загрязнение двуокисью серы (IV). Прибрежные территории с низким уровнем солености Производственные помещения с высокой влажностью и определенной степенью загрязнения воздуха (например, заводы по производству продуктов питания, пивоваренные и молочные заводы)
С4, высокая Промышленные и прибрежные территории с умеренной соленостью Химические заводы, плавательные бассейны, судоремонтные заводы
С5-I, очень высокая (промышленная) Промышленные зоны с высокой влажностью и агрессивной атмосферой Здания или зоны с почти постоянной конденсацией и очень высоким уровнем загрязнения
С5-М, очень высокая (морская) Прибрежные или морские территории с высокой соленостью Здания или зоны с почти постоянной конденсацией и очень высоким уровнем загрязнения

Таблица 1. Атмосферные категорий коррозионного воздействия (ISO 12944)

Категория коррозионной активности Окружающая среда Пример окружающей среды и конструкций
lm1 Пресная вода Речные сооружения, гидроэлектростанции
lm2 Морская или слабоминерализованная вода Морские порты с такими конструкциями, как шлюзы, плотины, сваи, пристани, морские сооружения
lm3 Почва Заглубленные цистерны, стальные сваи, трубопроводы

Таблица 2. Категории для воды и почвы в соответствии со стандартом ISO 12944

Нарушения технологии нанесения покрытий

Нанесение лакокрасочных материалов определяется с учетом естественных условий строительства объекта, от этого зависят время и способ нанесения. При расчете конструкции есть понятие "строительный случай", иногда нагрузки в строительном случае гораздо серьезнее эксплуатационных. При применении антикоррозионных систем покрытий важным этапом является соблюдение всех условий нанесения покрытия. Нарушение технологии приводит к быстрому разрушению антикоррозионного покрытия. Учет состояния покрытия необходим на этапе изготовления сборных конструкций и восстановления поврежденных участков по завершению строительства.

Стойкость любого лакокрасочного покрытия зависит от степени подготовки поверхности. Необходимо планирование работ по подготовке поверхности с учетом влажности воздуха и температуры окружающей среды, эти условия влияют на время отвердевания покрытия. Если данное допущение не выполняется, это приводит к отслаиванию и вспучиванию поверхности покрытия, разрушение протекает быстрее. Степени подготовки поверхности по стандарту ISO 8501-1 (табл. 3) разделяются по способу очистки на струйную и ручную.

Степень Описание
Sа 3 Струйная очистка до визуально чистой стали
На поверхности, осматриваемой невооруженным глазом, не должно быть видно масла, жира и грязи, она должна быть очищена от прокатной окалины, ржавчины, краски и других посторонних частиц. Очищенная поверхность должна иметь однородный металлический цвет
Sa 21/2 Очень тщательная струйная очистка
На поверхности, осматриваемой невооруженным глазом, не должно быть видно масла, жира или грязи, она должна быть очищена от прокатной окалины, ржавчины, краски и посторонних частиц. Возможны только остаточные следы загрязнений в виде едва заметных пятен и полос
Sa 2 Тщательная струйная очистка
На поверхности, осматриваемой невооруженным глазом, не должно быть видно масла, жира, грязи, должна быть удалена почти вся прокатная окалина, ржавчина, краска и посторонние частицы. Любые оставшиеся загрязнения не должны отслаиваться
Sa 1 Легкая струйная очистка
На поверхности, осматриваемой невооруженным глазом, не должно быть видно масла, жира, грязи, должна быть удалена отслаивающаяся прокатная окалина, ржавчина, краска и посторонние частицы

Также в ISO 8501-1 существуют стандартные степени подготовки поверхности при первичной обработке путем очистки ручным или механическим инструментом. Следует отметить способ гидроструйной очистки. Особенность данного метода состоит в том, что он учитывает не только степень чистоты, но и степень вторичного ржавления, что происходит из-за усиления скорости коррозионного разрушения при воздействии воды с высоким давлением. Кроме того, вторичное ржавление может наступить в соответствии с временными разрывами в сборке конструкций из-за атмосферной коррозии.

 Примеры различных типов металла в гидротехнических сооружениях

Рис.3. Примеры различных типов металла в гидротехнических сооружениях

Примеры разрушений, произошедших при нарушении технологии нанесения системы покрытий

Рис.4. Примеры разрушений, произошедших при нарушении технологии нанесения системы покрытий

Одной из часто встречающихся проблем нанесения покрытий в условиях строительной площадки являются небольшие площади стенда по нанесению покрытий, то есть разные стадии нанесения производятся в непосредственной близости объектов друг к другу. При струйной очистке металла образуется пыль, которая, осаждаясь на условно уже подготовленную к окрашиванию поверхность, может повлиять на стойкость лакокрасочного покрытия. Таким образом, стенд должен быть разделен на зоны производства работ.

Следующий благоприятный для коррозии фактор — механические повреждения, создаваемые во время транспортировки элементов к месту установки. Такие повреждения происходят при погрузоразгрузочных операциях, погружении металлических свай в направляющую, монтажной сборке конструкции, сварочных работах.

Повреждения, созданные в процессе монтажа конструкции, обязательно необходимо восстанавливать, иначе развитие коррозионных разрушений на данных участках будет протекать значительно быстрее, чем на других участках конструкции.

Гарантом качества производства работ по нанесению лакокрасочных материалов является системный подход. Выбор системы должен соответствовать климатическим условиям места работы данной конструкции. Рабочие, производящие данный вид работ, обязаны соблюдать все правила технического регламента используемого покрытия. При соблюдении этих простых правил система покрытий будет работать в течение закладываемого производителем срока службы.

Таким образом, качество применения современных антикоррозионных покрытий зависит на 20 % от правильности выбора системы покрытий и на 80 % от работы подрядной организации, производящей нанесение покрытий. Следует отметить, что эффективность работы покрытия обеспечивает надежность и безопасность гидротехнических конструкций.

Все права защищены
Перепечатка материалов возможна
только при наличии активной ссылки на источник
Изм. Кол.уч. Лист №док. Подпись Дата
  © ЗАО "Ленгипроречтранс", 2016 Стадия Лист Листов
  116
 
Сложности применения качественных лакокрасочных покрытий в современных гидротехнических конструкциях ЗАО "Ленгипроречтранс"
Designed by DAD