Болат құрылымдардың техникалық қызмет көрсетуі: кеңестер мен ең жақсы тәжірибелер

Болат құрылымдарға коррозиядан қорғану және қорғаныс қабатын басқару

Қоршаған ортаның әсерінен болат құрылымдардың коррозиясын тудыратын факторлар және олардың болат құрылымдардың қызмет ету мерзіміне әсері

Белгілі бір экологиялық жағдайларда болған кезде болат шексіз ұзақ уақыт тұрақты болмайды. Ылғалдылық деңгейі, ауадағы тұздың мөлшері және әртүрлі өнеркәсіптік ластанулар уақыт өте келе электрхимиялық коррозия деп аталатын құбылысқа әкеледі. Саладағы мамандар қаншалықты ауыр жағдайлар туындайтынын бағалау үшін ISO 12944:2019 стандартын қолданады. Бұл халықаралық стандарт әртүрлі орталарды ең аз зияндыдан бастап өте қатал ортаға дейін ранжилайды. Мысалы, төмен ылғалдылықпен сипатталатын ішкі орындар C1 категориясына жатады, ал теңіз жағалауында, мұнда тұзды су бұрқылдағы жиі кездеседі, C5-M категориясына жатады. Осы теңіз ортасында қорғанбаған болат құрылымдары әдетте C2 категориясына жататын құрғақ ішкі аймақтардағы ұзақтығының шамамен 60%-ы ғана қызмет етеді. Сонымен қатар, қаржылық әсері де тез ұлғаяды. Жуып-тазалап отыру жұмыстарын реде кездесетін құрылымдар қазіргі зерттеулерге сәйкес қорғаныс жұмыстарына жылына шамамен жеті жүз қырық мың доллар шығындалады. Бұл сома зақымданған бөлшектерді жөндеуге кететін шығындарды ғана емес, сонымен қатар жөндеу кезіндегі күтпеген тоқтатуларды да қамтиды.

Қорғаныс қабаттарын қолдану әдістерін салыстырмалы талдау: бояу, гальванизация және ісіретін жүйелер

Қабатты таңдау ортаға әсер ету деңгейіне, қажетті сапа көрсеткіштеріне және жөндеу мүмкіндіктеріне сәйкес келуі тиіс:

• Сурет салу : Көп қабатты эпоксидті/полиуретанды жүйелер УК-сәулелеріне, әйнекке және химиялық заттарға қарсы ыңғайланған төзімділік береді; ISO 12944 стандартына сәйкес қолданылған және ұзақ мерзімді қолданыста ұсталған жағдайда қызмет көрсету мерзімі әдетте 15–25 жыл құрайды.
• Ыстықпен балқыту : Металлургиялық тұрғыдан бекітілген цинк қабаты катодты қорғаныс пен барьерлі қорғаныс қамтамасыз етеді және орташа әсер ету шарттарында әдетте 50 жылдан аса қызмет көрсетеді — бірақ цинктің сипатына байланысты құрылымды орнатқаннан кейінгі дәнекерлеу мүмкіндігін шектейді.
• Ұлғаймалы қаптамалар : Жылу әсерінен ісіру үшін арнайы жасалған және отқа ұшыраған кезде болаттың температурасының көтерілуін кешіктіретін изоляциялық күл түзетін қабат құрады. Оның сапасы құрғақ қабат қалыңдығын (DFT) дәл қолдану мен негізгі грунтпен сәйкестігіне тікелей тәуелді.

AWS D1.3 және SDI стандарттарына сәйкес қабатты тексеру рәсімдері мен қайтадан бояу кезінде іске қосылатын белгілер

AWS D1.3 бағдарламасы бойынша тіркелген болат құрылымдар мен SDI стандарттары бойынша тексерулер жүргізілген кезде инспекторлар негізінен потенциалды проблемалардың белгілері ретінде үш негізгі нәрсені бақылайды. Біріншісі — адгезияның жоғалуы, оны олар крест тәрізді сызықтар арқылы (cross hatch) сынақтары арқылы тексереді. Екіншісі — беттің 5 пайызынан астам аймағын қамтитын «демалыс» (holiday) ақаулары, олар да проблемаға айналады. Соңында, механикалық зақымданған жерден 3 мм-ден астам қашықтыққа дейін қызғылт түсті шірік (қоррозия) таралып кеткенін көрген кез келген адам осы жерге назар аудару керектігін түсінеді. Көптеген жұмыс орындаушылар қабаттың астындағы коррозия тексерілген аймақтың кемінде жиырма пайызын қамтыса, қайтадан бояу ұсынады. Тағы бір қауіпті белгі — құрғақ қабат қалыңдығының (ДҚҚ) ISO 12944 стандартында әртүрлі экспозициялық класстар үшін көрсетілген мәндерінен төмендеуі. Бұл нормативтік көрсеткіштер — қағаздағы сандар емес; олар құрылымдар орналасқан ортаның қаншалықты қатал болғанына қарай нақты әлемдегі жұмыс істеу күтімдерін көрсетеді.

Сталь конструкцияларының жүйелі тексерілуі және құрылымдық бүтіндігін бақылау

Тексерілетін аймақтар мен экспозициялық класқа қарай тексеру жиілігі бойынша нұсқаулықтар (ISO 12944)

ISO 12944 стандартындағы экспозициялық классификация жүйесі негізінде құрылымдарға қаншалықты жиі және қандай түрдегі тексерулер қажет екендігі анықталады. Қатты өнеркәсіптік (C4) немесе теңіздік (C5) жағдайларында орналасқан ғимараттарды негізгі тақталар, дәнекерлеу қосылыстарының шеттері, қабаттасу қосылыстары және отқа төзімді қабықшалардың сталь конструкциялармен қосылатын жерлері сияқты проблемалы аймақтарға назар аудара отырып, әрбір үш айда тексеруге тиіс. Ал C1 немесе C2 деңгейіне жатқызылған құрылымдар әдетте жылына бір рет ғана тексеріледі. Дегенмен, мыңдаған өнеркәсіптік кәсіпорындардан жиналған нақты деректер маңызды бір нәрсені көрсетеді: компаниялар тексеру жоспарларын араластырса, мысалы, C5 ортасы үшін C2 стандартын қолданса, коррозия жылдамдығы шамамен төрт есе артады. Бұл құрылымдардың күтілетін қызмет көрсету мерзімін қысқартып қоймайды, сонымен қатар уақыт өте келе жөндеу шығындарын да қатты көтереді.

Деформацияны, трещиналарды және қосылыстардың босауын бұзбай анықтау

Құрылымдық денсаулықты бақылау үшін әртүрлі бұзбайтын сынақ әдістерінің өзара ынтымақтастығы шынымен қажет. Алдымен кейбір жиі қолданылатын әдістерге тоқталайық. Ультрадыбыстық импульстік эхо әдісі миллиметрдің бөлшектеріне дейінгі тереңдікте орналасқан кішкентай ішкі трещиналарды анықтай алады. Содан кейін магниттік тозаңды тексеру әдісі бар, ол темір негізіндегі бөлшектердегі беттік ақауларды анықтау үшін өте тиімді. Эдди токтық жүйелер де қолайлы, себебі олар электромагниттік өрістердегі өзгерістерді бақылай отырып, болттардың қаншалықты берік затығын және олардың босау белгілерін анықтайды. Сонымен қатар жер бетіндегі лазерлік сканирлеу әдісін ұмытпау керек — ол құрылымдардың уақыт өтуімен қалай пішін өзгертетінін дәл көрсететін өте дәл 3D-модельдерді құрады. Инженерлер жыл сайынғы тексерулер кезінде бұл әдістердің бірнешеуін біріктірген кезде зерттеулер қызығушылық тудыратын нәтиже көрсетеді: тек қана көрінетін тексеруге сүйенгенге қарағанда, ауыр проблемаларды өткізіп жіберу ықтималдығы шамамен 92% төмендейді. Бұл ғимараттар мен инфрақұрылымдардың жалпы қауіпсіздігіне өте үлкен әсер етеді.

Отынға төзімділік бүтіндігі мен болат құрылымдардағы қосылу сенімділігі

Балқытпаған болат отқа төзімді, бірақ температура шамамен 500 градус Цельсийге (шамамен 930 Фаренгейтке) жеткен кезде ол өзінің көтере алатын жүктің шамамен жартысын жоғалтады. Бұл болаттың отқа төзімділігі негізінен қыздырылған кезде құрылымдардың беріктігін сақтауға байланысты екенін білдіреді. Отқа төзімділік негізінен үш негізгі фактордың бірлескен әсеріне негізделеді: Біріншіден, Жүкті ұстау қабілеті (жиі R бағасы деп аталады) — бұл ғимарат бөлігі отқа ұшыраған кезде қалыпты жүкті қанша уақыт ұстай алатынын көрсетеді. Екіншіден, Бүтіндік (немесе E бағасы) — бұл от пен ыстық газдардың арқылы өтуін тоқтату. Үшіншіден, Ізбестік (I бағасы) — бұл материалдың басқа жағындағы температураның көп өспеуін қамтамасыз етеді. Алайда, негізгі маңызы — бөліктердің бір-бірімен қосылу орындарының қалай төзімділігі. Болттар немесе дәнекерлеу арқылы біріктірілген бөліктердің қосылу орындарында металл әртүрлі дәрежеде ұзарады, сондықтан қосымша кернеулер пайда болады. Егер инженерлер осы айырмашылықтарды дұрыс ескермесе, бүкіл бөліктер күтпеген жерде бұзылуы мүмкін. Қазіргі тәсілдер қызған кезде ісіретін арнайы қаптаулар, беттерге шашыратылатын минералды талшықтар немесе тікелей орнатылатын тақталар сияқты пассивті әдістер мен отты ерте анықтайтын және оны сөндіруге тырысатын белсенді жүйелердің араласын қолданады. Компьютерлік модельдер бұл қосылыстардың Солтүстік Америкада NFPA 251 немесе Еуропада EN 1363-1 стандарттары сияқты жергілікті отқа қарсы қауіпсіздік ережелеріне сәйкес жұмыс істеуін тексеруге көмектеседі.

Болат құрылымдар үшін түзетуші жөндеу орындалуы мен реттеуші сәйкестік

Дәнекерлеу жөндеуінің ең жақсы тәжірибелері, болтты қосылыстарды тексеру және компоненттерді ауыстыру критерийлері

Кез келген түзету жұмыстары орнатылған инженерлік стандарттарға сай жүргізілуі тиіс. AWS D1.1 стандарты бойынша дәнекерлеу жөндеулері үшін трещиналар мен көлемді ақаулардың барлығын ұнтақтау немесе ойып алу әдістері арқылы толығымен жою қажет. Содан кейін алдын ала қыздыру жүргізіледі, одан кейін сапалы дәнекерлеу процесінің нормативтік құжаты (WPS) негізінде қайтадан дәнекерленеді, соңында дәнекерлеуден кейінгі тексерулердің барлығы дұрыс жүргізіледі. Болтты қосылыстармен жұмыс істеген кезде, ұлттық стандарттарға салыстырылатын, дұрыс калибрленген құралдарды пайдаланып, айналдыру моментін (торқы) тексеру міндетті. Бұл әсіресе күшті тербелістер немесе жер сілкінісі сияқты оқиғалардан кейін маңызды болып табылады, өйткені осы оқиғалар болттардың шынымен қаншалықты берік затығын өзгертеді. Коррозиялық зақымдану нәтижесінде материал қалыңдығы 25%-дан астам азайса немесе пішін өзгерістері құрылым ішінде жүктемелердің берілуін бұзса, бөлшектерді толығымен ауыстыру қажет. Әрбір жөндеу жұмысына ISO 12944 стандарты бойынша экологиялық әсер класына сәйкестікті көрсететін ресми құжаттар мен қолданыстағы барлық қауіпсіздік ережелеріне сәйкестікті растайтын құжаттар қажет. Бұған OSHA 1926 Subpart R талаптарын орындау және жұмыс орындалатын аймақта қолданыстағы жергілікті ғимараттар кодексі талаптары да кіреді. Жақсы құжаттама кейінгі аудиттерге көмектеседі және жабдықтың қалыпты күтілетін қызмет көрсету мерзімінен асырып қызмет етуі туралы талаптарды қолдайды.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

ISO 12944:2019 стандарты не ісеміз және ол неге маңызды?

ISO 12944:2019 — бұл темір-бетон құрылымдарға әртүрлі орталардың коррозиялық әсерін бағалауға арналған халықаралық стандарт. Ол төмен ылғалдылықпен сипатталатын ішкі кеңістіктерден (C1) дейін тұзды шашырауы көп теңіз жағалауларына (C5-M) дейінгі орталарды қамтиды. Бұл стандарт темір-бетон құрылымдардың қызмет ету мерзімін анықтау мен оларға қажетті қорғаныс әдістерін таңдау үшін өте маңызды.

Темір-бетон құрылымдарға қанша жиілікпен тексеру жүргізу керек?

Тексеру жиілігі экспозициялық класқа байланысты. Қатаң өнеркәсіптік (C4) немесе теңіз (C5) жағдайларында орналасқан құрылымдарға қауіпті аймақтарға назар аудара отырып, әрбір үш айда бір рет тексеру жүргізу қажет. Жұмсақ жағдайларда (C1 немесе C2) орналасқан құрылымдарға тек жылына бір рет тексеру жеткілікті.

Темір үшін ең тиімді қорғаныс қабаты әдістері қандай?

Негізгі үш қорғаныс қабатын қолдану әдістеріне эпоксидтік/полиуретандық жүйелермен бояу, цинк қабаттарымен ыстық батырма әдісімен гальванизациялау және жылу әсерінен ұлғаятын қорғаныс қабаттары жатады. Әрбір әдістің тиімділігі орташа әсер ету деңгейі мен қолданыстағы қолданыс талаптарына байланысты.

Өрт болат құрылымдарының бүтіндігіне қалай әсер етеді?

Болат өзі жанбайды, бірақ жоғары температураға ұшырағанда беріктігін жоғалтады. Өрт кезіндегі бүтіндік жүк көтеру қабілетіне, от пен газдың тосқауылына және қорғаныс қабаттары мен құрылыс әдістерінің жылу оқшаулану қабілетіне негізделеді.

Болат құрылымдары үшін түзетуші жөндеу қашан қажет?

Түзетуші жөндеуге трещиналар, деформациялар немесе айтарлықтай коррозиялық зақымдану пайда болған кезде дәнекерлеу жөндеулері, болттық қосылыстарды тексеру және компоненттерді алмастыру жатады; бұл қабылданған инженерлік стандарттар мен нормативтік талаптарға сәйкестікті қамтамасыз етеді.