Су айдыны аймағында болат құрылымдарды салу: қиындықтар мен шешімдер

Неге теңіз жағалауындағы орташа жағдайлар болат құрылымдардың тозуын жеделдетеді?

Сығылу аймағында хлоридке байланысты коррозия механизмдері

Сырлау аймағында орналасқан болат құрылымдар қатты коррозия проблемаларына тап болады, себебі олар үнемі ылғалдандыру және кептіру циклдерін өтеді. Сонымен қатар, олар толқындардан, жауын-шашыннан және тіпті ауада жүзетін тұз бөлшектерінен шыққан тұзды сумен ұрылады. Теңіздің суы ағып келгенде хлормен толы теңіз суы осы болат беттерге жабысады. Ал құрғағанда, қалған тұзды су өте шоғырланады, ол болатқа табиғи түрде түзілген қорғаныш оксидті қабатты бұзып, кішкентай шұңқырларды пайда етеді. Біз бұл шұңқырлардың жыл сайын жағымсыз теңіз ортасында жарты миллиметрден терең өсіп жатқанын көрдік. Бұл аймақты өте зиянды ететін нәрсе - бұл құрғақ кезеңдерде ылғал мен оттегі бір-бірімен алмасу. Ылғал электр химиялық реакцияларды жүзеге асырады, ал оттегі металлды жалмап алатын химиялық процестерді қозғалтады. Бұл комбинация су астында немесе атмосфералық жағдайларға ұдайы ұшырағаннан гөрі тез бұзылады. Сондықтан инженерлер бұл аймақты жағалаудағы болаттың тозуы үшін ең қауіпті жер деп санайды.

Ылғалдылық, тұз шашылуы және температураның циклды өзгеруінің болат құрылымның бүтіндігіне синергетикалық әсері

Сыртқы ортаның теңіз жағалауындағы коррозиясы әдетте бір ғана фактордың әсерінен пайда болмайды. Бұл — бір уақытта бірлесіп әрекет ететін бірнеше фактордың қосынды әсері. Салыстырмалы ылғалдылық 60 пайыздан жоғары болған кезде металдың бетінде электрхимиялық реакцияларды тоқтатпайтын жұқа, өткізгіш қабаттар түзіледі. Осы уақытта ауадағы тұз бөлшектері теңіз жағалауына жақын жерлерде күніне шамамен 100–500 миллиграмм/квадрат метр шамасында хлорид иондарын құрылыстардың бетіне шашады. Бұл беттердің өткізгіштігін қажетті деңгейден едәуір жоғарылатады. Күндізгі және түнгі температураның күндік ауытқулары да жағдайды жақсартпайды. Температураның күндіз бен түнде 10 °C-қа өзгеруі материалдардың кеңеюі мен сығылуына әкеледі, сондықтан қорғаныс қабаттары әлсіз орындарында трещиналар пайда болады. Бұл кішкентай трещиналар арқылы қосымша хлорид иондары өтеді — жағдайларға байланысты олар 30–40 пайызға дейін артуы мүмкін. Жалпы алғанда, бұл үш қауіпті факторға ұшыраған құрылыстар теңізден алыс, ішкі аймақтарда орналасқан ұқсас құрылыстарға қарағанда өмір сүру ұзақтығы жартысына немесе үш төрттен біріне дейін қысқарады.

Теңіз ортасында пайдалану үшін болат конструкциялардың материалдарын таңдауды оптималдау

Шойын болат маркалары (304 және 316): Болат конструкциялар үшін өнімділік деректері мен қолдану шектері

Теңіз ортасында ұзақ мерзімді жұмыс істеу үшін дұрыс материалдарды таңдау өте маңызды. 304-тің аустениттік коррозияға төзімді болаты суық шашыратылатын аймақтар мен жағалау бойынша жеңіл аймақтарда қанағаттанарлық деңгейде жұмыс істейді, бірақ шашыратылатын аймақтарда немесе тұзды ауада пішінделген және саңылаулы коррозияға төзімділік қасиеттерін қамтамасыз ету үшін молибденнің жеткілікті мөлшерін қамтамасыз етпейді. Алайда, 316-шы тип басқаша әңгіме айтады. Өндіріс кезінде шамамен 2–3 пайыз молибден қосылуы арқылы бұл қорытпа хлоридтік әсерге қатысты әдеттегі коррозияға төзімді болатқа қарағанда алты есе жоғары төзімділік көрсетеді. Кез келген элементтің ауа-райының әсерінен қатты қорғалуы қажет болса, инженерлер негізгі конструкциялар, бұрандалар және шашыратылуға немесе кездейсоқ суға батуға ұшырайтын бөлшектер үшін кемінде 316-шы типті қолдануды көрсетеді. Дегенмен, екі тип те су астында ұзақ уақыт бойы немесе 60 °C-тан жоғары температурадағы ыстық теңіз ортасында қолданылған кезде жеткілікті тиімділік көрсетпейді. Осы температураларда теңіз суы бұл қорытпалардың ұсынатын шағын қорғанысын «жеп» тастайды және тез тозу проблемаларын туғызады.

Коррозияға төзімді қорытпалар мен гибридтік жүйелер: Қандай кезде дәстүрлі болат конструкцияны ауыстыру немесе оның құрамын толықтыру керек

Қатты теңіз ортасында 50 жылдан аса қызмет ететін инфрақұрылымға арналған арнайы материалдар қажет. Мысалы, теңізде орналасқан мұнай платформалары, жеттилердегі үлкен тіректер немесе су ағысы энергиясын өндіруші генераторлардың тірегі туралы ойланыңыз. Коррозияға төзімді қорытпалар (КТҚ), мысалы, супер дуплексті шойын болаттар (UNS S32760 сияқты) және никель-алюминийді бронзалар осы шарттарда өте жақсы көрсеткіш көрсетеді. Олар стресс-коррозиялық трещиналар, биоқабыршақтың шөгуінен туындаған проблемалар мен турбулентті су ағыстарының әсерінен пайда болған эрозия сияқты әртүрлі түрдегі тозуға төзімді. Барлығын КТҚ-мен алмастыру қымбатқа түскен кезде инженерлер жиі гибридті шешімдерге жүгіреді. Цинк немесе алюминий анодтарымен қорғалған гальванизацияланған көміртекті болатты қолдану қанағаттанарлықтай нәтиже береді. Негізгі қосылу нүктелеріне жоғары өнімді полимерлік қаптамаларды қосу маңызды орындарда қосымша қорғаныс қамтамасыз етеді. Өмірлік цикл бойынша шығындарды талдағанда, бұл гибридті тәсілдер орташа толқын әсері бар аймақтарда ең тиімді болып табылады. Ал жоғары бағалы КТҚ-лар қол жетпейтін немесе жөндеу қауіпті болатын аймақтар үшін әлі де тиімді.

Ұзақ мерзімді болат құрылымдардың тұрақтылығы үшін жетілдірілген қорғаныс жүйелері

Терең балқытып цинктеу мен көп қабатты қаптау жүйелері: қызмет ету мерзімі, табыс қайтарымы (ROI) және болат құрылымдардың дайындалуымен үйлесімділік

Коррозияға қарсы қорғау әдістерін таңдаған кезде инженерлер ортаның қаншалықты қатал болатынын және компоненттерді шынымен де тиімді түрде өңдей алатынын ескеруі керек. Қыздырылған цинк баннына батыру әдісі болат бөлшектерді балқытылған цинкке батыру арқылы жүзеге асады, нәтижесінде металл бетіне тұрақты қабат түзіледі. Бұл өңдеу теңіз жағалауларындағы тұз ауасына қарсы жақсы төзімділік көрсетеді және оның қызмет ету мерзімі 25 жылдан аса болады, яғни оған мүлдем аз ғана назар аудару қажет. Гальванизацияланған болаттың құны дәстүрлі бояу жұмыстарына қарағанда алғашқы кезде шамамен 10–15 пайызға қымбат болса да, оның қызмет ету өмірі бойынша төмен ұстау шығындары арқылы уақыт өте келе тиімділігін көрсетеді. Алайда бұл әдістің кейбір шектеулері де бар: өте ірі конструкциялар немесе күрделі пішіндегі бөлшектер гальванизациялық ванналарға сыймайды, сондықтан кейде бұл нұсқа тиімсіз болуы мүмкін. Стандартты гальванизация қолданылмайтын күрделі жағдайлар үшін көп қабатты бояулар қолданылады. Олар әдетте эпоксидті негізгі қабаттан, полимеруретанды ортаңғы қабаттан және фторполимерлі жоғарғы қабаттан тұрады. Бұл бояулар ирек қосымша арқалықтар немесе басқа да стандартты емес пішіндегі бөлшектер сияқты ерекше пішінді конструкциялармен жұмыс істеген кезде дизайнерлерге кеңірек еркіндік береді, себебі оларды тікелей құрылыс алаңында қолдануға болады. Бірақ бұнда да бір ескерту бар: бұл жүйелер 8–12 жылда бір рет толық тексерілуі және толықтай қайта боялуы керек, бұл ұзақ мерзімді тұрғыдан қарағанда қосымша шығындарға әкеледі. Жалпы шығындарды есепке алғанда — еңбекақы шығындары, ұстау кезіндегі қолжетімділік қиындықтары және өндірістің тоқтатылуы — көп қабатты бояулар гальванизацияланған нұсқаларға қарағанда шамамен 20–30 пайызға қымбат тұрады. Сонымен, қорытынды қандай? Жалпы қолданылатын, зауытта жасалатын бөлшектер үшін гальванизация ең тиімді болса, ал қолданысқа арналған немесе ерекше пішіндегі бөлшектер үшін көп қабатты бояу жүйелері тиімдірек болады.

Сулы аймақтарда болат құрылымдардың қызмет ету мерзімін ұзартатын жобалау стратегиялары

Болат құрылымдардың детальдарындағы саңылауларды жою, су ағысын қамтамасыз ету және қалыптастырылатын ылғалды азайту

Жобалау — сулы аймақтардағы коррозияға қарсы бірінші қорғаныс шебі, сонымен қатар жиі ескерілмейтін фактор. 0,5 мм-ден тарырақ саңылаулар тұзбен ластанған ылғалды ұстап тұрады, оларда pH төмендейді және хлоридтердің концентрациясы көтеріледі, нәтижесінде локальды коррозия үдеуі басталады. Тиімді шаралар детальдарды жасау сатысынан басталады:

• Болтты қосылыстарды үздіксіз дәнекерлеумен алмастыру саңылауға бейім интерфейстерді жояды
• Горизонталь беттерге ең аз 15° көлбеулік белгілеу су жиналуын болдырмағаны
• Барлық төменгі нүктелерге Ø10 мм тесіктерді енгізу су ағысын тез қамтамасыз етеді
• Су ұстауға бейім болатын сүйір ішкі бұрыштардың орнына домалақ бұрыштарды қолдану

Теңіз инженерлерінің зерттеулері бұл әдістердің коррозияның пайда болу нүктелерін шамамен 70 пайызға азайтатынын көрсетеді. Мыс, фосфор және хромды құрамына қосқан арнайы түрдегі атмосфералық тұрақты болат — HPWS болаты, дұрыс қолданылған жағдайда, су айдынының жағалауында 15–25 жыл ішінде қолданыстағы құрылымдардың техникалық қызмет көрсету мерзімін ұзартады. Дегенмен, ескерілуі қажет нәрсе — жобалау кезінде ауа ылғалдылығы көбінесе 60 пайыздан асатын толықтай герметиктелген аймақтардан аулақ болу керек, өйткені осы деңгейден кейін коррозия әлдеқайда күшейеді. Қазіргі кезде теңіз жағалауындағы құрылыстар үшін сапа бақылауы кезінде құрылымдардың жасалу орындарында су ағып кету жүйелерін тексеру — сынақ кезінде ылғалданғаннан кейін су 30 секунд ішінде ағып кетуін қамтамасыз ету — тәжірибеде қалыптасқан стандартты процедура болып табылады.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Сығылу аймағы болат құрылымдар үшін неге осылай зиянды?

Шашылу аймағы болат құрылымдар үшін ерекше зиянды, себебі ол тұрақты ылғалдану мен кебу циклдарына ұшырайды және хлоридке бай теңіз суына ұшырайды. Бұл комбинация болаттағы қорғаныш оксид қабатын бұзады және тез тереңдейтін коррозиялық шұңқырлардың пайда болуын бастайды.

Температураның тербелістері теңіздік аймақтардағы болат құрылымдарға қалай әсер етеді?

Температураның тербелістері материалдардың кеңеюіне және сығылуына әкеледі, бұл қорғаныш қабаттарында трещиналардың пайда болуына себепші болады. Бұл микротрещиналар хлоридтің одан әрі проникациясына мүмкіндік береді, сондықтан коррозия жылдамдығы қатты артады.

Коррозияға төзімді сплавтар (КТС) дегеніміз не және олар қашан қолданылады?

Коррозияға төзімді сплавтар (КТС) – бұл супер дуплексті шойын болаттары мен никель-алюминийді бронзалар сияқты әртүрлі түрлердегі деградацияға төзімді арнайы материалдар. Олар әдетте қатал теңіздік орталарда немесе жөндеуге қатыну қиын болған жағдайларда қолданылады.

Көпқабатты қаптау жүйелері ыстық батырма гальванизациясына қарағанда жақсырақ па?

Екі жүйенің де артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Қыздырылған цинкті батырма әдісі қарапайым бөлшектер үшін тиімді және тұрақты, ал көп қабатты бояу жүйелері ерекше пішіндегі бөлшектерге жарамды, бірақ олардың қызмет көрсетуі жиі қажет.