Меры защиты конструкций от коррозии

Потери в народном хозяйстве от коррозии во много раз превышают потери от разрушения стальных конструкций по другим причинам (от недостаточной прочности, устойчивости, выносливости и т. п.). Поэтому принимать меры по защите металлических конструкций от коррозии столь же необходимо, как и обеспечивать их прочность и устойчивость. Это особенно относится к стальным конструкциям гидромелиоративного .назначения, часть которых постоянно находится в воде, часть — на воздухе, а часть — попеременно, то в воде, то на воздухе, то есть в условиях, наиболее трудных для защиты от коррозии. Меры по борьбе с коррозией нужно предусматривать в процессе проектирования, затем в процессе изготовления и во все время эксплуатации конструкций.
Антикоррозийные меры можно разбить на три основных группы: конструктивные, эксплуатационные и специальные защитные.
Конструктивные мероприятия: правильный выбор марки стали с учетом реальных условий эксплуатации и опасности коррозии; применение сталей успокоенных плавок; правильный выбор материалов для креплений и деталей, если их изготовляют из других металлов.
В случае повышенной опасности коррозии применяют сплошные конструкции или сквозные, составленные из малого числа крупных сплошных элементов, которые легче осмотреть, проще очистить и окрасить с использованием механизмов.
Кроме того, нужно использовать в конструкциях элементы с такими сечениями, которые менее подвержены коррозии, например с наименьшей наружной поверхностью или с положением, обеспечивающим наименьшее отложение пыли. В этом отношении, например, расположение уголков горизонтальными полками вверх лучше, чем вниз.
В конструкциях, подверженных атмосферным осадкам, следует отдавать предпочтение таким сечениям элементов и конструкциям узлов, которые устраняли бы возможность затекания и застоя воды и длительного накопления снега. Например, вертикальное расположение стенок швеллеров лучше, чем горизонтальное с полками вверх.
В конструкциях, периодически находящихся в воде (а также подверженных переплескиванию волн), следует предусмотреть быстрый сток воды и по возможности уход с этой водой большей части наносов. В горизонтально расположенных корытообразных элементах необходимо устраивать специальные отверстия для стока воды. Все выступающие вверх ребра в таких элементах затрудняют сток воды и очистку от грязи и наносов.
Эксплуатационные мероприятия: создание и соблюдение такого режима, который уменьшал бы отложение пыли и производственных выделений на элементах конструкций; интенсивное проветривание пространства у конструкций для уменьшения концентрации вредных газов, а также для снижения температуры воздуха и конструкций.
Проветривание должно создавать в зоне расположения конструкций осушающий режим, препятствующий конденсации и адсорбции влаги на частях конструкции и способствующий быстрому удалению влаги.
Следует периодически осматривать конструкции для выявления мест повреждения защитных покрытий и мест развития коррозии; очищать и заделывать такие места; периодически полностью возобновлять защитные покрытия конструкций.
Специальные защитные мероприятия. Мерой, дающей полную гарантию от коррозии, является введение в состав стали во время плавки легирующих добавок, делающих сталь нержавеющей. Однако для этого необходимы дефицитные и дорогие металлы, такие, как никель, хром и другие; причем потребность в них исчисляется десятками процентов от веса стали. Применение такой стали для обычных строительных конструкций нерентабельно.
Введение никеля, хрома, меди и других добавок в десятых долях процента от веса стали делает эту сталь значительно более устойчивой против коррозии, чем углеродистые стали обыкновенного качества, и экономически может быть оправдано. При этом необходимо учитывать, что сталь, обладающая достаточной сопротивляемостью коррозии в атмосферных условиях, может оказаться неудовлетворительной в воде, и наоборот. Поэтому выбирать легирующие добавки стали следует с учетом реальных условий эксплуатации конструкций.
Часто обеспечить строительство такими сталями не представляется возможным, тогда прибегают к наружным защитным покрытиям стальных элементов.
Защитные покрытия могут быть нанесены на листовую сталь в виде очень тонких листов нержавеющего металла путем совместной прокатки — плакирование. Для фасонных профилей этот метод не применяют.
Покрытия тонкими защитными пленками из металла могут быть нанесены различными способами.
1. Погружение в ванну с низкоплавким расплавленным металлом, например оциновка. Этот метод неприменим для закаленных сталей. Кроме того, получается неравномерная толщина покрытия.
2. Нанесение металлических осадков при электролизе раствора соответствующих солей (гальванические покрытия — никелирование, хромирование, оцинковка и др.). Гальванические покрытия весьма тонки и равномерны. Например, толщина цинкового или никелевого гальванического покрытия составляет всего 0,005—0,030 мм (ГОСТ 3002—58). Эти покрытия чисты по химическому составу, имеют мелкозернистое строение и хорошее сцепление с основным металлом. Поэтому при отсутствии пор они обладают высоким защитным действием.
3. Набрызгивание расплавленного металла (цинка и др.) в распыленном состоянии на поверхность, требующую защиты, — металлизация. Этот метод за последние годы получил большое распространение и в нашей стране и за рубежом.
4. Наплавление защитного слоя, например нержавеющей стали, на трущиеся поверхности закладных частей под ползуны и под уплотнения в затворах.
Нанесение защитных пленок из металла трудоемко и относительно дорого. В несущих строительных конструкциях, к сожалению, его применяют лишь для отдельных элементов, деталей и средств крепления, например в затворах гидротехнических сооружений, находящихся переменно то в воде, то на воздухе, для закладных частей сборного железобетона и др.
Правильно нанесенная защитная цинковая пленка в неблагоприятных атмосферных условиях сохраняется 15—20 лет, а в благоприятных— несколько десятков лет. Следует отметить, что в случае малых повреждений защитных пленок из цинка продукты собственной коррозии затягивают, как бы восстанавливают, пленку.
Основные способы защиты от коррозии стальных конструкций, находящихся на воздухе, — огрунтовка (олифовка) их с последующей покраской, фосфатирование или покрытие лаками (например, перхлорвиниловыми) и эмалями. Новые химические материалы имеют в этом отношении большие возможности. Однако при выборе таких материалов следует учитывать, что некоторые из них быстро стареют, дают трещины и отслоения, некоторые не выдерживают длительного воздействия прямых солнечных лучей.
Самую важную роль в защите стали от коррозии покраской играет грунтовка,, которая должна быть на натуральной льняной олифе или на олифе «оксоль». Грунтовать следует при положительной температуре, используя краскораспылители. Для покраски, которая играет роль защитного слоя грунтовки, выбирать краски и олифу можно более свободно. Грунтовку следует наносить на поверхности, тщательно очищенные от пленок, окалины, ржавчины, жировых пятен, грязи и влаги. Очистку ведут пескоструйными аппаратами, пневматическими щетками, металлическими щетками, многопламенными горелками, ультразвуковыми агрегатами или химическим путем. На-носить грунтовку на неочищенную поверхность бессмысленно.
He грунтуют поверхности, подлежащие бетонированию (их покрывают цементным молоком), места монтажных швов, соприкасающиеся плоскости монтажных соединений и места с клеймами и выбитой маркой.
Строительные конструкции промышленных предприятий, работающие в среде агрессивных газов и при воздействии конденсата растворов кислот, щелочей и их солей, могут быть защищены многослойными покрытиями из перхлорвиниловых лакокрасочных материалов. Качество и длительность защиты перхлорвиниловыми покрытиями в сильной мере зависят от правильности технологии нанесения этих покрытий. Число слоев покрытия 3—8. Антикоррозийные покрытия должны выдерживать многократные колебания температуры (см. СН24-58).
Для защиты от коррозии используют некоторые пластмассы, которые разбрызгиванием наносят на защищаемые поверхности. Применяют также покрытие отдельных деталей и поверхностей резиной — гуммирование, например сваи и другие части сооружений и конструкций, в пределах переменного смачивания морской водой.
Наиболее трудно предохранить от коррозии те стальные части гидротехнических сооружений, которые находятся под воздействием взвешенных наносов (трубопроводы, затворы, работающие в потоке и донные, щиты-понтоны струенаправляющих систем и т. п.). Любые защитные покрытия этих конструкций со временем стираются наносами. В этих случаях наиболее надежный и наиболее экономичный способ защиты — введение в сталь при ее выплавке таких легирующих добавок, которые делали бы сталь мало подверженной коррозии.
Следует учитывать, Что повреждение коррозией внутренних поверхностей трубопроводов увеличивает коэффициент шероховатости и снижает пропускную способность труб. Экономические потери, связанные с этим, могут оправдать применение более дорогих коррозиеустойчивых сталей для труб.
Для защиты металла от коррозии в почве (трубопроводы) и в морской воде применяют метод протекторной защиты. К защищаемой конструкции присоединяют металл, имеющий в данной среде более электроотрицательный потенциал, чем защищаемый. Добавочный металл (протектор) образует с основным гальваническую пару, в которой первый играет роль анода и разрушается, предохраняя от разрушения основной металл, являющийся в данном случае катодом (см. СН266-63).
Меры защиты конструкций от коррозии должны быть предусмотрены и указаны в каждом проекте.