Способы защиты металлов от огня

Защита металлов от коррозии и огня

Коррозией называют разрушение металла под воздействием окружающей среды. В результате коррозии безвозвратно теряется около 10 — 12% ежегодного производства черных металлов.

Виды коррозии. В зависимости от механизма процесса разрушения металла коррозия может быть химической и электрохимической.

Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов или жидкостей органического происхождения, которые не являются электролитами. Примером химической коррозии служит окисление металла при высоких температурах, в результате чего на его поверхности возникает продукт окисления — окалина. Данный вид коррозии встречается редко.

Электрохимическая коррозия образуется в результате воздействия на металл электролитов (растворов кислот, щелочей и солей). Ионы металла переходят в раствор, при этом металл постепенно разрушается. Этот вид коррозии может также возникать при контакте двух разнородных металлов в присутствии электролита, когда между этими металлами проходит гальванический ток. В гальванической паре любых двух металлов будет разрушаться тот металл, который стоит ниже в ряду электрохимических напряжений. Например, железо в ряду напряжений расположено выше цинка, но ниже меди, следовательно, при контакте железа с цинком будет разрушаться цинк, а при контакте железа с медью — железо. В металлах из-за наличия неоднородных структурных составляющих может возникнуть микрокоррозия. Распространяясь по границам зерен металла, она вызывает межкристаллическую коррозию.

В зависимости от характера окружающей среды электрохимическая коррозия может быть атмосферной подводной и почвенной, а также вызванной блуждающими токами. Стальные конструкции часто подвергаются атмосферной коррозии. Находящиеся в атмосфере углекислый и сернистый газы образуют с влагой воздуха электролит, воздействующий на сталь. При этом степень разрушения стали зависит от вида и концентрации электролита. Подводная коррозия возможна в металле, погруженном в воду. Почвенная коррозия протекает при взаимодействии металла конструкций с почвой. Довольно распространена коррозия металла труб, металлического каркаса подземных сооружений от воздействия блуждающих токов, возникающих при близком расположении подземных кабелей, и рельсов трамвайных или железнодорожных путей.

Защита металла от коррозии. Существуют различные методы защиты металлов от коррозии, среди которых защита основного металла лакокрасочными, неметаллическими и металлическими пленками, а также введение в состав металла легирующих элементов.

Лакокрасочное покрытие — наиболее распространенный вид антикоррозионной защиты металла. В качестве пленкообразующих материалов используют нитроэмали, нефтяные, каменноугольные и синтетические лаки, краски на основе растительных масел и др. Образующаяся при покрытии на поверхностях конструкций плотная пленка изолирует металл от воздействия окружающей его влажной среды.

Неметаллические покрытия довольно разнообразны. К ним относят эмалирование, покрытие стеклом, цементно-казеиновым составом, листовым пластиком и плитками, напыление пластмасс и др. Эти покрытия довольно стойки к внешним агрессивным средам и надежно защищают металл от коррозии.

Металлические покрытия наносят на металлы гальваническим, химическим, горячим, металлизацией и другими способами. При гальваническом способе защиты на поверхности металла путем электролитического осаждения из раствора солей металлов создается тонкий защитный слой какого-либо металла. Покрываемое изделие при этом служит катодом, а осаждаемый металл — анодом. В качестве примера можно привести оцинковку закладных деталей для железобетонных конструкций. Химическая обработка металлических изделий обеспечивает создание на поверхности металла защитной пленки. При горячем способе покрытия изделия погружают в ванну с расплавленным защитным металлом (цинк, олово, свинец) .

Металлизация — распространенный способ защиты металлов. Он состоит в нанесении сжатым воздухом тончайшего слоя распыленного расплавленного металла на поверхность защищаемого от коррозии металлического изделия. Для этой цели применяют аппараты — металлизаторы.

При защите легированием в металл вводят легирующие элементы, повышающие сопротивление сплава коррозии. Например, введение меди значительно повышает коррозионную стойкость стали. Большой стойкостью к коррозии отличаются высоколегированные нержавеющие стали.

Защита от огня. Для защиты металлоконструкций наиболее перспективны так называемые вспучивающиеся покрытия или краски на основе полимерных связующих, которые при воздействии огня образуют закоксовавшийся вспененный расплав, препятствующий нагреву металла.

Для повышения предела огнестойкости (600°C) металлических, в том числе алюминиевых конструкций применяют также асбестоцементные, асбестоперлитовые, асбестовермикулитовые покрытия, наносимые пневмонапылением. Новый вид огнезащиты — фосфатное покрытие толщиной 20 — 30 мм, представляющее собой стойкую при 1000°С монолитную легкую массу. Традиционные способы увеличения предела огнестойкости — использование облицовок и штукатурок из несгораемых огнезащитных материалов (кирпича, пустотелой керамики, гипсовых плит, растворов и др.).

Лекция 3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА (4 часа)

Источник

Огнезащита металлических конструкций: виды покрытий, методы нанесения и периодичность обработки

Огнезащита металлоконструкций – это совокупность мер по обеспечению снижения или полного исключения влияния огня, увеличению огнестойкости металла на определенное время.

Металлы под влиянием высоких температур:

становятся мягкими, пластичными, плавятся;

деформируются, расслаиваются, растрескиваются;

Нормативные документы

Огнезащитная обработка металлических конструкций регламентируется нормами:

основы пожароопасности, классификация, таблицы:

СП 2.13130.2012 ;

СНиП 21-01-97 (СП 112.13330.2011) вместо устаревшего СНиП 2.01.02-85;

СП 21-101, 21-102 (требования по зданиям);

справочники и рекомендации:

• к ФЗ 123 «Пособие по определению пределов огнестойкости …» (таблицы, классы);

ссылочные материалы основных актов по теме, например:

ГОСТ 28246 (лаки, краски);

ГОСТ 25665-83 (фосфатное покрытие на основе минеральных волокон).

Какие металлоконструкции подлежат огнезащите

По НПБ защиту от пожара должны иметь:

с конструктивным значением;

Огнезащита металла охватывает все виды стройматериалов, а чаще всего:

все несущие конструкции;

столбы, опоры, балки, прогоны, фермы;

кровля, ее детали, подпорки;

элементы противопожарных ограждений (направляющие, укрепляющие, фиксирующие).

Невозможно создать проект сооружения, ввести его в эксплуатацию без соблюдения и согласования мер по защите от пожара от ГПН.

Не требуется огнезащита:

частей, не являющихся конструктивными составляющими постройки;

если согласно НПБ:

объект не нормируется по классификации пожароопасности, огнестойкости;

для здания позволено применять незащищенные металлоконструкции с границей стойкости R15 и ниже.

Предел огнестойкости металлоконструкций без огнезащиты

От огнестойкости зависит:

выбор средств и методов;

Предел огнестойкости обозначается латинскими буквами и цифрами (минуты):

R – несущая функция;

I – теплоизоляционное значение, крайняя точка воспламенения, нагревания расположенных поблизости объектов.

Минимальной стойкостью обладают металлоконструкции без покрытий, максимальной – железобетон. Примеры: R120 – предел сопротивлению огню 120 мин. для критического снижения несущей способности.

Расчет приведенной толщины металла

При определении противопожарной защиты используется понятие «приведенная толщина металла» (ПТМ). От ПТМ зависят требуемые параметры обработки.

Отношение величины поперечного сечения металлоконструкции к периметру площади, подверженной обогреву.

Подбор средства огнезащиты (СО), параметры слоя.

Исчисления учитывают НПБ 236-97 и отображают зависимость толщины покрытия от приведенной толщины металла. Процедура расчета использует несколько формул, учитывает параметры сечения детали – периметр.

Расчет толщины покрытия и ПТМ примерно выглядит так:

Исходные данные:
Двутавр 300(h) 300(b) 10(S) 11080(f).



Марка стали, сортамент 30К2.



Где F – площадь поперечного сечения, П – обогреваемый периметр.

Финишные расчеты:

По ГОСТ 53295-2009 п. 3.4, расчет делают для критической температуры металла +500 °C.

Техническое задание по пределу огнестойкости:

для колонн – RE90;
1. У производителей защитных составов есть графики и таблицы, подставив данные в которые получают требуемую толщину СО для исчисленного ПТМ.

Таблица приведенной толщины металла

В файле представлены таблицы с готовыми значениями по наличному на рынке сортаменту строительной металлопродукции. Требуемые по техзаданию данные сопоставляют со значениями и инструкцией производителя на выбранный тип СО.

Группы огнезащитной эффективности металлоконструкций

Есть 7 групп огнезащитной эффективности (ОЭ) средств. Категории зависят от времени, при котором достигается критическое состояние обработанного материала. Классификация указана в ГОСТ 53295-2009 (п. 5.5.3), «Пособие по определению пределов огнестойкости…».

Выдерживает прямой огонь (не менее, мин.)

7 (не огнезащита)

Виды и способы огнезащиты конструкций из металла

Для зданий 1 и 2 степени применяют конструктивную металлический защиту, а если приведенная толщина от 5,8 мм – тонкослойные металлы. При R15 за исключением противопожарных преград позволено использовать незащищенные элементы.

• ограждение, оснащение;
• облицовка (ГКЛ, ГВЛ и др.).

• лаки;
• краски:
  • Терма Люкс
  • Аквест-911 Мастер
  • Джокер 521
  • ОЗК-01
  • Стабитерм-207
  • Стабитерм-209
  • Стабитерм-219
  • ВУП-2
  • ВУП-3Р
  • Неофлэйм 513
  • Феникс СТС
  • ОГРАКС-МСК
  • DEFENDER ME
  • КЕДР-S BM
  • КЕДР-МЕТ-КО
• грунтовки;
• тонкие слои штукатурки:
  • ВПМ–2
  • FENDOLITE®-MII
  • FIBROGAINE®
  • Promat®
  • Неоспрей
  • СОШ-1
  • ГеоМикс
  • Формула КП
• обмазки, мастики:
  • ПЛАЗАС
  • Стабитерм-221
  • Огнетитан RM
  • Огнетитан LMR
  • Огнетитан LМ
  • НЕОФЛЭЙМ 516 Р
  • КЕДР-МЕТ-С01
  • Ecofire-Конструктив

Несколько способов одновременно. Например:

1. Непосредственно на поверхность наносят грунтовку, краску.
2. Металлоконструкцию закрывают огнеупорной плитой.

Требования к огнезащите

НПБ содержат минимальные требования для огнезащиты металлических конструкций. Учитывается:

различная классификация по огнестойкости (табл. СНиП 21-01-97, ГОСТ 30247 и 30403 , СП 2.13130.2012):
пределы;

опасность пожарная:

конструктивная;

Для каждого элемента установлен (СНиП 21-01-97):

предел огнестойкости – например: по п. 5.14. стены отнесены к 1 и 2 типу с REI150 / REI45;

класс – пример: для противопожарных преград – К0 или К1 (п.5.14).

Необходимо учитывать особенности материалов:

конструктивная защита плитами, кирпичной кладкой, бетонированием эффективная, но потребуется:
гидроизоляция металла;

анкеры и армирование, поскольку материал трескается при температурах и расширяется;

облицовывать балки опасно, поэтому применяют штукатурку, цемент, бетонирование.

Средства и составы

Составы, наносимые на поверхность (ГОСТ 53295-2009), создают тонкий слой, не затрагивая форму металлических конструкций. Содержат антипирены. Виды:

краски:
вспучивающиеся — при нагревании создают коксовое покрытие, выделяя при этом вещества и газы для самозатухания. Увеличиваются в 10 – 70 раз. Например, 4 мм покрытия образует 4-сантиметровую защиту;

невспучивающиеся — основной компонент – силикаты, «жидкое стекло». Наподобие лаков, но с пигментами и с большей толщиной. Поглощают тепло, выделяют ингибиторы, негорючие газы, воду. Менее эффективные вспучивающихся;

пасты, обмазки, мастики, штукатурки (тонких слоев). Образуют покрытие до 2 см. Отличаются от краски большей дисперсностью. Содержат вермикулит, глину, вяжущие вещества, химические добавки;

Пропитка к металлоконструкциям не применяется из-за невозможности проникать вглубь обрабатываемой поверхности.

Разновидности составов огнезащиты:

для помещений:

отапливаемых;

по специфике применения:

наносимые на поверхность;

в комбинации с иными СО;

под свойства металла:

• для оцинковки или простой стали.

Защитные конструкции

Конструктивные методы защиты металлических конструкций от пожара изменяют, дополняют или улучшают сам объект, а не только его поверхность. Создают теплоизоляционное толстое покрытие или преграду:

толстослойная напыляемая изоляция;

кирпичная кладка, бетонирование;

плиты, ограждения с внутренним наполнением:

с минеральной ватой, со стеклотканью;

с противопожарными порошками, подобными составами;

листовые, рулонные материалы, обмотки:

ГКЛ;

минеральная обмотка (с базальтом, стекловолокном, фольгированная);

защитные экраны, подвесные потолки.

Рекомендации по применению огнезащитных покрытий для металлических конструкций

Защитные средства снабжаются инструкцией, сертификатом, технической документацией (ТД), зарегистрированными госорганами и содержащими (п. 4.2. ГОСТ 53295-2009):

расход на м², толщину, плотность;

технологию нанесения:

подготовка;

гарантийные сроки, условия хранения.

Технологии нанесения составов

Требования к нанесению средств:

несколько слоев, каждый должен просохнуть;

при нанесении нескольких составов антикоррозионная подготовка, грунтовка обязательные;

применяются:

каркасы простые или с воздушными прослойками;

укладка плитки, кирпича, бетона.

Пример работ поэтапно:

Проект на огнезащиту.

Очищение поверхности. Часто применяют пескоструйную обработку, которая одновременно
создает идеально очищенную поверхность и шероховатость (адгезию) для сцепления с СО.

Покрытие составом с периодами для высыхания слоев.

На финишных этапах наносят декоративные слои, лаки.

Работы производятся только лицензированными МЧС организациями (п. 4.3 ГОСТ 53295-2009) и включают создание проекта с расчетами, технологической картой. Стоимость обработки за м² зависит от объема выполняемых работ, сложности и применяемых СО: для краски примерная цена от 450 до 900 руб.

Оборудование для нанесения

Для нанесения СО применяют:

производственные условия, покрасочные цеха, камеры;

спецоборудование для напыления с брандспойтом;

инструменты для замешивания (дрель с насадкой);

ручные работы производятся валиками, шпателями, кисточками;

для кирпичной кладки, бетонирования потребуются стандартные инструменты: емкости для замешивания, мастерки;

для рулонных материалов, гипсокартонных листов: негорючие элементы крепления, клеи.

Периодичность обработки металлоконструкций

Правило периодичности установлено в Постановлении №113 от 17.02.2014 г.:

если нет указаний изготовителя – раз в год;

в срок, указанный производителем в ТД или в гарантии;

дата устанавливается пожарным инспектором в предписании, если обнаружены недостатки.

Срок действия средств огнезащиты для металла больший, чем для дерева – около 10 — 20 лет. Временные рамки для бетонных, кирпичных ограждений, облицовкой плитами могут достигать 50 и более лет.

Проверка качества противопожарной обработки стальных конструкций

Наличие огнезащиты и прохождение контроля подтверждают:

акты качества, проверок;

акт скрытых работ;

дополнительные бумаги: протокол замера толщины, испытаний.

Официальное значение документы имеют только с подписью представителя органов пожнадзора, проверяющих соответствие выполненного НПБ. Бумаги выдаются исполнителем, имеющего лицензию на работы по нанесению и экспертизе.

визуальные методы (осмотр);

инструментальные (с разрушением или без);

щуп;

испытания, экспертиза обработки. Привлекают профильные лицензированные лаборатории.

Периодичность проверки

Первая проверка – после завершения отделки.

Последующий контроль качества – согласно ППР N 390 от 25.03.2012 г. не реже 1 раза в год.

Пожарный надзор использует для процедуры руководство «Оценка качества огнезащиты …». Организовать процедуры должен владелец объекта (п. 21 ППР).

Акт проверки огнезащитной обработки конструкций из металла: образец

Акт проверки состояния обработки создается комиссией из представителей собственника объекта и органов ГПС.

Содержание свободное, по стандартным нормам делопроизводства:

адрес и параметры объекта;

какие элементы осматривались;

способ (забор и сжигание частичек слоя и пр.);

Источник