Защита металлоконструкций в агрессивных средах

Сталь — идеальный конструкционный материал по прочности, технологичности и цене, но у неё есть естественный враг: коррозия. В обычной городской атмосфере незащищённый прокат теряет десятки микрометров толщины в год. В агрессивных средах — химических производствах, у морского побережья, на очистных сооружениях, в животноводческих комплексах — скорость коррозии возрастает в разы, и без продуманной защиты несущий каркас может потерять расчётное сечение задолго до окончания нормативного срока службы здания.

Защита в агрессивных средах — это не просто «покрасить потолще». Это комплекс мер, который начинается на стадии проектирования: выбор марки стали и типа сечений, конструирование узлов без застойных зон, подбор системы покрытия под конкретный агрессивный фактор, организация контроля и обслуживания в процессе эксплуатации.

В статье специалисты завода разбирают, как классифицируются агрессивные среды, какие решения применяются в разных отраслях и на что обращать внимание при заказе конструкций для таких объектов.

Как оценивается агрессивность среды

Основной нормативный документ для проектирования защиты — СП 28.13330. Он устанавливает степени агрессивного воздействия: неагрессивная, слабоагрессивная, среднеагрессивная и сильноагрессивная. Степень определяется совокупностью факторов, а не одним параметром.

Влажностный режим

Сухой, нормальный или влажный режим помещения и зона влажности территории для открытых конструкций. Во влажном помещении с конденсацией на поверхности даже без химических примесей коррозия идёт интенсивно.

Газовая среда

Группы агрессивных газов классифицируются по концентрации: сернистый ангидрид, сероводород, хлор, хлористый водород, оксиды азота, аммиак. Каждый из них по-разному действует на сталь и на покрытие. Например, аммиак в животноводстве агрессивен в сочетании с высокой влажностью, а хлор разрушает не только металл, но и некоторые типы полимерных плёнок.

Твёрдые среды и аэрозоли

Пыль солей, осаждаясь на конструкциях и поглощая влагу, образует электролит прямо на поверхности металла. Морской аэрозоль с хлоридами — один из наиболее агрессивных факторов даже на расстоянии нескольких километров от берега.

Жидкие среды

Для конструкций, контактирующих с водой, стоками, растворами кислот или щелочей, агрессивность определяется водородным показателем, содержанием хлоридов и сульфатов, температурой и характером контакта — постоянное погружение, периодическое смачивание или зона переменного уровня.

Примеры агрессивных сред по отраслям

Первичная защита: конструктивные решения

Нормы делят меры защиты на первичные и вторичные. Первичная защита закладывается в сам каркас и часто оказывается эффективнее любых покрытий.

Выбор сечений

• Предпочтение замкнутым профилям — трубам и гнутым замкнутым профилям с заваренными торцами. У них вдвое меньше площадь, подверженная коррозии, и нет внутренних углов.
• Отказ от составных сечений из спаренных уголков с зазорами: такие пазухи невозможно окрасить и невозможно очистить.
• Использование широкополочных двутавров вместо решётчатых элементов там, где это не ведёт к существенному перерасходу металла.

Конструирование узлов

• Сплошные сварные швы вместо прерывистых, чтобы исключить щелевую коррозию.
• Дренажные отверстия в местах, где может скапливаться вода или конденсат.
• Скругление кромок для обеспечения полноценной толщины покрытия.
• Доступность всех поверхностей для осмотра и повторной окраски.

Выбор стали

По ГОСТ 27772 для строительных конструкций можно применять стали с повышенной коррозионной стойкостью, легированные медью, хромом, никелем. Они не заменяют покрытие, но замедляют развитие коррозии в местах повреждений.

Припуск на коррозию

Для элементов, где полноценное обслуживание покрытия затруднено, проектировщик может заложить увеличенную толщину стенок. Это решение применяют для закладных деталей, опорных узлов, элементов в зоне переменного уровня жидкости.

Вторичная защита: системы покрытий

Горячее цинкование

Цинковое покрытие толщиной восемьдесят–сто двадцать микрометров защищает сталь как барьерно, так и электрохимически: при повреждении цинк корродирует первым, защищая открытую сталь. В слабо- и среднеагрессивных средах одно цинкование служит десятилетиями. В сильноагрессивных средах цинк сам разрушается быстро, поэтому применяют дуплекс-систему — цинкование плюс лакокрасочное покрытие. Срок службы такой системы превышает сумму сроков составляющих.

Цинконаполненные грунтовки

Грунты с высоким содержанием цинкового порошка дают протекторный эффект без горячего цинкования. Требуют подготовки поверхности не ниже Sa 2½ и строгого соблюдения толщины: перетолщённый цинковый грунт склонен к растрескиванию.

Эпоксидные системы

Эпоксидные материалы обладают высокой химической стойкостью, хорошей адгезией и низкой паропроницаемостью. Их слабое место — чувствительность к ультрафиолету: на солнце они мелят. Поэтому для наружных конструкций эпоксид используется как грунт и промежуточный слой, а финишный слой делается полиуретановым.

Полиуретановые эмали

Финишный слой с высокой атмосферо- и светостойкостью. Сохраняет цвет и блеск, защищает эпоксидные слои от ультрафиолета.

Специальные покрытия

Для особо тяжёлых условий применяют винилэфирные, полисилоксановые, фторполимерные покрытия. Их выбор всегда согласуется с технологом производителя материалов под конкретную среду.

Толщина системы и срок службы

С ростом агрессивности растёт общая толщина покрытия. Для неагрессивной среды достаточно восьмидесяти–ста двадцати микрометров, для слабоагрессивной — ста шестидесяти–двухсот, для среднеагрессивной — двухсот сорока–двухсот восьмидесяти, для сильноагрессивной — трёхсот и более. Но толщина — не единственный параметр: важны количество слоёв, совместимость материалов и качество подготовки поверхности.

Многослойная система работает лучше однослойной той же толщины: поры одного слоя перекрываются следующим, и путь проникновения влаги к металлу становится значительно длиннее.

Производство и монтаж: что нужно учесть

Заводская окраска

Все слои, которые можно нанести на заводе, должны наноситься на заводе. В цехе контролируются температура, влажность, подготовка поверхности и толщина. На объекте добиться такой же стабильности практически невозможно.

Монтажные соединения

Зоны сварки на объекте оставляют неокрашенными на ширину около пятидесяти миллиметров от кромки, а после сварки зачищают и восстанавливают покрытие по полной системе. Для болтовых соединений на фрикционных поверхностях используют специальные грунты, не снижающие коэффициент трения.

Транспортировка

Толстослойные системы требуют бережной перевозки: прокладки между элементами, мягкие стропы, исключение контакта металла с металлом. Повреждения фиксируют при приёмке и устраняют ремонтной системой.

Эксплуатация и обслуживание

Даже лучшая система покрытия требует периодического осмотра. В агрессивных средах мы рекомендуем визуальное обследование не реже раза в год с особым вниманием к узлам, опорам, нижним поясам ферм и зонам скопления конденсата. Раннее обнаружение локальных повреждений позволяет ограничиться точечным ремонтом вместо полной перекраски.

Итог

Защита металлоконструкций в агрессивных средах — задача, которую нужно решать ещё до начала деталировки. Правильная оценка среды по СП 28.13330, конструктивные меры первичной защиты, подобранная под конкретный фактор система покрытий и качественное заводское исполнение обеспечивают каркасу расчётный срок службы без внеплановых ремонтов.

Завод изготавливает металлоконструкции с антикоррозионной защитой для промышленных, сельскохозяйственных и инфраструктурных объектов. Ознакомиться с выпускаемыми изделиями можно в разделе продукции.