Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей

Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей
Март 16 09:43 2017

Полемика по поводу протекторной и антикоррозионной защиты Керченского моста была бы неполной без мнения строителей моста в Крым. Редакция KechINFO.com получила письмо от инженеров и проектировщиков моста через Керченский пролив. В тексте тезисно, по пунктам дана информация от профессионалов, которые работают на «стройке века».

Протекторная защита

1.1. Как справедливо отмечено в статье, в практике судостроения, а также в нефтегазовой отрасли с целью повышения уровня коррозионной защиты, особенно с учётом возможности появления дефектов в антикоррозионном покрытии применяется как в отечественной, так и в мировой практике катодная защита посредством использования пассивных жертвенных анодов (т.н. galvanic anodes), то есть без использования наведённого тока.

Эффект осуществляемой таким способом электрохимической защиты от коррозии достигается устройством электрохимической ячейки, в которой функции анода посредством подбора специальных материалов придаются жертвенному электроду, защищаемый материал приобретает функции катода, функции электролита – среды для обмена ионами выполняет морская вода, обмен электронами между анодом и катодом осуществляется через их прямой контакт.

1.2. Отечественных государственных нормативов, регламентирующих протекторную защиту стальных строительных конструкций в условиях морской окружающей среды, нет.
Имеются лишь некоторое количество отраслевых нормативов из области судостроения и нефтегазового комплекса.

1.3. Предлагаемое применение протекторной защиты для стальных трубчатых свай фундаментов мостового перехода через Керченский пролив имеет целый ряд особенностей.

1.3.1. В виду необходимости наличия электролита предметом рассмотрения протекторной защиты являются участки стальных трубчатых свай, имеющих постоянное погружение в морскую воду. Общая площадь таких участков составляет около 140 тыс. кв. м. для 6 тыс. свай.

1.3.2. Протекторная защита начинает функционировать после появления дефектов предусмотренного рабочей документацией полимерного антикоррозионного покрытия. В виду отсутствия достоверных данных о месте возникновения таких дефектов, которые могут возникнуть в ходе погружения свай, в результате механических воздействий в процессе эксплуатации или в результате исчерпания прогнозируемого ресурса полимерного покрытия, зона влияния протекторов должна охватывать всю площадь постоянного погружения свай в морскую воду. Принимая площадь, покрываемую одним протектором 1,5 кв. м., общий объём протекторов для автодорожного и железнодорожного мостов составит не менее 100 тыс. шт.
Данную оценку следует рассматривать как минимальную, учитывая различные обусловленные локальными особенностями условия работы формируемых электрохимических ячеек (например, внешние и внутренние поверхности свай в свайном кусте) и необходимостью обеспечения перекрытия этих зон.

1.3.3. В виду необходимости устройства прямого контакта протектора с металлом сваи, осуществляемого, как правило, посредством сварки, полимерное антикоррозионное покрытие в местах контакта должно быть удалено. То есть сплошность полимерного покрытия в зоне высокой коррозионной агрессии (в морской воде) должна быть нарушена.

1.3.4. Учитывая применяемую технологию погружения свай с использованием направляющих каркасов, а также сжатые сроки погружения свай, установка протекторов может быть произведена лишь на участках свай, прошедших направляющие каркасы и занявших своё проектное положение. То есть приварка протекторов может проводиться только под водой с использованием узкоспециализированного сварочного оборудования и материалов.

При этом необходимо учитывать, что сварные швы на основном металле в современной практике коррозионной защиты рассматриваются как фактор усугубляющий коррозионное воздействие на основную конструкцию, особенно в условиях невозможности восстановления полимерного покрытия в зоне сварных швов под водой.

1.3.5.В случае применения протекторной защиты необходимо учитывать вероятность возникновения известных из мировой практики неблагоприятных последствий:

  • производство атомарного водорода – это явление, вызванное неправильным применением катодной защиты, приводящее к его поглощению в защищенном металле и последующему водородному охрупчиванию сварных швов и основного металла;
  • катодное отслаивание – это процесс отслоения защитных покрытий от защищенной структуры (катода) из-за образования ионов водорода поверх поверхности защищенного материала

1.3.6. Учитывая:

  • различные условия функционирования электрохимических ячеек, обусловленные местом расположения мостового перехода и характеризуемые (по данным изысканий) в том числе возможными вариациями солености воды в диапазоне от 0,2 до 23 ‰, высокими сезонными перепадами температур воды около 20 °С, наличием сильных течений и ледохода в зимний период, различные условия окружающей среды для различных поверхностей свай в зависимости от их положения в свайном кусте, и, как следствие, высокая вариативность срока службы протекторов;
  • появление при устройстве протекторной защиты искусственно произведённых повреждений полимерного покрытия и усугубляющих коррозионное воздействие на основную конструкцию сварных швов;
  • вероятность появления неблагоприятных побочных последствий применения протекторной защиты,

применение такой системы вызывает необходимость проведения тщательной ревизии системы протекторной защиты (не менее одного раза за сезон) и, в случае необходимости, выполнения восстановительных мероприятий с привлечением водолазов и специализированного сварочного оборудования.

1.3.7. По примерной оценке, стоимость устройства протекторной защиты без учёта затрат по её ревизии и эксплуатации для мостового перехода может составить более 0,5 млрд рублей.

Антикоррозионное покрытие

2.1. Требования к антикоррозионной защите стальных строительных конструкций, эксплуатируемых в условиях морской окружающей среды, практически не нашли отражения в отечественной нормативной документации.

В соответствии с ГОСТ 9.104 описанные выше условия применения изделий с покрытием характеризуются лишь одним условием эксплуатации, ОМ1, – это «макроклиматические районы с умеренно-холодным и тропическим морским климатом, в том числе для судов неограниченного района плавания».

Этим условиям по ГОСТ 15150 соответствуют: «морская (М)» атмосфера (сернистый газ с концентрацией не более 20 мг/(м2*сут)(не более 0,025 мг/м3) и хлориды с концентрацией от 30 до 300 мг/(м2*сут)); определяемый температурой и влажностью атмосферы «общемировой (О)» тип климата; и категория размещения изделий «1», соответствующая открытому воздуху.
Данный подход весьма приблизительно характеризует агрессивность этой окружающей среды и существенным образом отличается от мировой практики, основанной на оценке прямого коррозионного воздействия на защищаемый материал.

В соответствии с этой практикой морские условия применения характеризуются по меньшей мере тремя различными категориями агрессивности (см. ISO 20340:2009), коррозионная активность в которых различается более чем в 10 раз.

Наиболее жёсткие условия агрессивности морской окружающей среды, максимальные сроки службы и требования к системам антикоррозионной защиты стальных строительных конструкций, предусмотренные международными стандартами ISO 12944 в качестве базового и ISO 20340:2009, разработанного в развитие базового для применения в условиях морской окружающей среды, были приняты в Специальных технических условиях (СТУ) на проектирование, строительство и эксплуатацию объекта «Строительство транспортного перехода через Керченский пролив», разработанных ЗАО «Институт Гипростроймост-Санкт-Петербург» и согласованных Министерством строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации.

2.2. В ходе рассмотрения различных систем антикоррозионной защиты стальных трубчатых свай, предусмотренных стандартами ISO, предпочтение было отдано порошковому эпоксидному покрытию (в мировой практике, имеющее аббревиатуру FBE – Fusion bonded epoxy) на основании следующих соображений:

  • покрытие FBE порошкообразную смесь смолы и отвердителя, остающиеся в несвязанном состоянии в обычных условиях и вступающие в химическую реакцию, приобретая жидкую фазу, при температурах от 180 до 250°C с последующим превращением в твёрдую фазу при остывании. Технология нанесения покрытия предусматривает исключительно заводские условия и выполняется в полуавтоматическом режиме на поточной линии, на которой в едином цикле производится подготовка стальной поверхности и последующее нанесение покрытия;
  • в отличие от технологии нанесения традиционных покрытий на основе жидких реактивных смол практически полностью исключается влияние человеческого фактора (нет ни дробеструйщиков, ни маляров), исключено неблагоприятное влияние изменчивой окружающей среды;
  • полимеризация покрытия происходит в процессе его нанесения при переходе из жидкой в твёрдую фазу, что позволяет использовать трубу с покрытие по назначению (начать её погружение) сразу по выходе с поточной линии, в отличие от жидких реактивных смол с растворителем, для которых сроки полной полимеризации в зависимости от температуры окружающей среды варьируются от нескольких часов до нескольких суток;
  • имеются российские стандарты, регламентирующие требования и условия применения этого покрытия, в том числе ГОСТ Р ИСО 21809-2-2013, ГОСТ 31448-2012;
  • имеющийся опыт применения этого покрытия для коррозионной защиты стальных свай фундамента в рамках проекта реконструкции БКП (берегового комплекса подготовки) Чайво проекта Сахалин-1, а также имеющиеся технические условия на проектирование фундаментов для этого проекта (RUSA-ABE-GL-CS-04000.2004), разработанные филиалом компании «ЭКСОНМОБИЛ».

2.3. В соответствии с условиями СТУ системы антикоррозионной защиты должны стальных трубчатых свай должны пройти предквалификацию на соответствие требованиям международного стандарта ISO 20340:2009, что и было подтверждено для системы Scotchkote 8352N-Scotchkote 226N компании 3M отчётом N971027 от 11.01.2017 лаборатории EXOVA, и для системы Resicoat R-726A – Resicoat R 641 компании Akzo Nobel отчётом №969944 от 17.05.2016.

2.4. Нанесение порошкового эпоксидного покрытия выполняется на ряде предприятий по разработанным и согласованным в установленном порядке техническим условиям этих предприятий.

Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей

Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей

Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей

Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей

Протекторная и антикоррозионная защиты Керченского моста: ответ строителей

Скачать презентацию по антикоррозийной защите трубосвай от пресс-службы ФКУ Упрдор «Тамань»

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.