Способы защиты опор от коррозии

Пассивные способы защиты опор от коррозии

Мероприятия, которые направлены на изоляцию опоры от агрессивной окружающей среды являются пассивными способами защиты от коррозии. Агрессивные грунты и воды, атмосферная коррозия металла и ряд других факторов, несомненно, наносят ощутимый вред и во многих случаях приводят к снижению несущей способности опор. Особенно опасными эти явления становятся в сочетании с электрокоррозией или в случаях наличия каких-либо дефектов конструкции (сколы бетона, растрескивания, недостаточная толщина защитного слоя).

Наиболее часто для подземных частей опор используют гидроизоляцию. Эта мера рассчитана на предотвращение проникновения почвенной влаги в опору. Кроме того, предполагалось, что гидроизоляция даст возможность повысить сопротивление растекания и снизить, таким образом, токи утечки. Опыт Московской дороги показывает, однако, что используемые покрытия •оказались неэффективными не только в отношении электрической изоляции, но и гидроизоляции как таковой.

Нормативный срок службы битумной гидроизоляции составляет 5—8 лет, фактически — 3—4 года. По прошествии этого срока покрытие отслаивается. Есть и другие факторы, снижающие эффективность покрытия. Как известно, формирование напряженного состояния железобетона продолжается очень продолжительное время, возможно в течение всего срока жизни конструкции. Оно сопровождается возникновением и развитием внутренних напряжений, которые приводят к микрорастрескиванию оболочки, а вместе с ней и покрытия. Кроме того, на опору постоянно действуют изгибающие моменты от веса проводов и ветра, также способствующие трещинообразованию. При установке фундаментов методом вибропогружения покрытие может повреждаться вследствие непосредственных механических воздействий и растрескивания бетона.

По указанным причинам использование битумных покрытий не оказывает существенного влияния на долговечность опор и фундаментов. Это подтверждается эксплуатационной практикой и результатами многочисленных откопок. Более того, использование покрытий часто затрудняет визуальную оценку коррозионного состояния, так как при этом трудно обнаружить трещины и следы продуктов коррозии.

В промышленности и строительстве для гидроизоляции широко применяются кремнийорганические материалы: метилсиликонаты и этилеиликонаты натрия (ГКЖ-10 и ГКЖ-11), полиэтилгидросилоксак (ГКЖ-94). В отличие от битумной гидроизоляции, обладающей только кроющими свойствами, кремнийорганика вступает в сложные физико-химические взаимодействия с бетоном. Осаждаясь на поверхности, эти материалы образуют тончайшую пленку, обладающую водоотталкивающими свойствами. Гидрофобизующие составы получают, растворяя кремнийорганические соединения в растворителях или приготавливая водную эмульсию. Они легко проникают в бетон на глубину от 2 до 10 мм. Пленка образуется через 2—5 ч, а устойчивые водоотталкивающие свойства бетон приобретает в течение 5 сут.

Также к пассивным способам защиты следует отнести создание вентиляционных отверстий в опорах и фундаментах. Необходимость этого возникает в тех случаях, когда в процессе обследования обнаруживается вода в полости опоры. Для создания вентиляционных отверстий целесообразно применять специализированный инструмент — электроперфораторы ИЭ-4712 и ИЭ-4710 (диаметр отверстия соответственно 18 и 26 мм).

Покраска опор служит для предохранения их от атмосферной коррозии. В основном, покрытия применяются для металлических опор, железобетонные опоры требуют покраски лишь при их установке в условиях средне- и сильно агрессивной атмосферы. Тип покрытия для железобетонных опор определяется согласно СНиП 11-28-73.

Срок службы широко используемой для покрытий масляной краски не превышает 3—4 лет. Необходимость периодического обновления покрытий удорожает эксплуатацию металлических опор как в отношении стоимости материалов, так и с точки зрения высокой трудоемкости работ. В промышленности и строительстве широко применяются более совершенные покрытия. Среди современных средств защиты металлических поверхностей в первую очередь следует назвать метод горячего цинкования с последующей лакокрасочной обработкой. Перспективен метод напыления более электроотрицательных или пассивирующихся металлов (цинка, алюминия). Поверхность, обработанная таким образом и пропитанная лакокрасочным покрытием, не корродирует в агрессивных атмосферах, по меньшей мере 10—15 лет, а в обычных — 20—30 лет. Некоторого увеличения срока службы покрытия (до 6 лет в агрессивных атмосферах) можно добиться при использовании свинцового сурика на льняной олифе. Примерно такой же срок службы у покрытий, состоящих из красок, пигментированных цинковой пылью.

Источник

Антикоррозийная защита опор освещения

Опора наружного освещения – конструкция, предназначенная для высотного размещения осветительных приоров вне помещений. Такие конструкции используются для освещения общественных мест, парков, автомагистралей, стадионов, строительных площадок и прочего. Сфера применения опор необычайно широка и многогранна.

Основные виды опор освещения и причины коррозии

Классификация опор базируется на нескольких признаках: сфера применения, конструктивные и декоративные особенности, тип монтажа и материал изготовления. По последнему признаку они делятся на металлические, железобетонные, деревянные и композитные. Наиболее распространён первый тип.

Металлические осветительные опоры составляют подавляюще большинство всех подобных конструкций. При таком положении дел борьба с ржавчиной становится весьма актуальным вопросом. Для начала следует разобраться в причинах, по которым возникает коррозия.

Выделяют три основных типа коррозии – химическая, электрохимическая и биокоррозия. Первый тип – образование ржавчины путём соединения металла с другими веществами в агрессивных средах, второй – растворение металла во влагосодержащей внешней среде, третий – разрушение вследствие деятельности живых организмов.

В ряде случаев физическое напряжение металла ускоряет процесс ржавления. В местах даже самых незначительных физических повреждений нарушается целостность поверхностной оксидной пленки. Результат – возникновение очага коррозии.

В наибольшей степени опоры наружного освещения подвержены химической коррозии, причём в части, расположенной под землёй. Основную роль в этом процессе играют влажность и состав почвы. От них напрямую зависит и интенсивность коррозийного разрушения. Оптимальные по составу и влажности грунты обладают удельным сопротивлением в 20 Ом/метр.

Электрохимическое разрушение актуально для металлических опор, расположенных вблизи путей электротранспорта. Блуждающие токи от рельс могут нанести значительный вред подземным частям опор. Атмосферная влага также негативно сказывается на состоянии надземной части опоры.

Основные способы защиты опор освещения от коррозии

В условиях постоянных негативных воздействий окружающей среды опоры необходимо обеспечивать соответствующей защитой. В противном случае срок их эксплуатации будет слишком мал. Рассмотрим основные способы защиты.

Горячее цинкование

Суть метода заключается в покрытии поверхности конструкции слоем цинка. Он защищает поверхность от пагубных внешних условий. Подготовленную опору погружают в керамическую ванну с расплавленным цинком. Металл, из которого выполнена основа, вступает в реакцию с цинком. В результате получается прочное и надёжное покрытие.

Защитные свойства такого покрытия заключаются в образовании карбоната цинка после реакции атмосферным кислородом и углекислым газом. Срок службы оцинкованного столба может достигать 30 лет. Стоит помнить, что пары с соляной или серной кислотой значительно сокращают срок службы оцинкованной опоры, так же как и соли в воздухе морских побережий.

Порошковое полимерное покрытие

Метод нанесения полимерного порошкового покрытия способен продлить срок службы детали на 7 лет. Суть его заключается в распылении полимерной краски по предварительно очищенной поверхности колонны. В процессе очистки с поверхности металла удаются все механические загрязнения и оксидные плёнки, что повышает адгезию полимерного состава. После нанесения состава следует запекание при 2000С на протяжении 10-15 минут. В результате получается отличное изолирующее покрытие.

Алкидные эмали

Покрытие опоры алкидными эмалями предполагает нанесение двух слоев специальной грунтовки на предварительно очищенную и обезжиренную поверхность. Эмали гораздо лучше масляных красок переносят воздействия внешней среды и защищают металлическую опору от разрушающих воздействий. К тому же они отличаются насыщенным цветом и продлевают срок службы опоры на два года.

Любое защитное покрытие должно периодически обновляться. Некоторые предприятия практикуют комбинирование горячего оцинковывания с покраской защитными составами. Но как только сечение детали станет более чем на 20% меньшим проектного она подлежит усилению или замене.

Антикоррозионная защита опор ЛЭП и других металлоконструкций

В электроэнергетике особенно важна защита от коррозии дорогостоящих металлических опор линий электропередач. Сегодня мы поговорим об одном из наиболее качественных способов защиты опор ЛЭП.

Основное средство противокоррозионной защиты металлоконструкций — лакокрасочные покрытия (ЛКП). Эффективность ЛКП оценивается как комплекс функциональных свойств (противокоррозионных, декоративных, износостойких и пр.) на протяжении всего срока службы. Решающим фактором выбора ЛКП является его долговечность: затраты на восстановление покрытия превышают (в 26 раз) затраты на его первичное нанесение, а качество восстановленных покрытий заведомо ниже первоначальных.

В структуре общей стоимости окрашивания металлоконструкций и эксплуатационных расходов большую роль играет качество краски и небольшую — ее цена. Стоимость качественной окраски с предварительной дробеструйной обработкой составляет от 30 до 50 дол. США за 1 кв. м, в то же время стоимость хорошей краски, расходуемой на 1 кв. м, составляет в среднем 4 — 5 дол. США, т.е. около 10% от общей стоимости окраски.

Одним из наиболее качественных материалов, позволяющих сохранить металл, являются цинкнаполненные краски (ЦНК) — особый класс антикоррозийных лакокрасочных материалов, в которых в качестве пигмента используется высокодисперсный порошок цинка. Цинкнаполненные покрытия на основе ЦНК одновременно обладают свойствами как традиционных лакокрасочных покрытий (хорошая адгезия к стали, простота нанесения, возможность применения для крупногабаритных изделий, ремонтопригодность), так и свойствами цинковых металлических покрытий (высокая атмосферо- и водостойкость, электрохимические свойства — катодная защита). Это позволило назвать процесс нанесения ЦНК «холодным цинкованием» стали.

Холодное цинкование, в отличие от обычного применения лакокрасочных материалов, предотвращает при контакте с агрессивной средой протекание подпленочной коррозии.

Кроме того, оно позволяет проводить сварочные работы по покрытию, не ухудшая качества сварного шва. Это дает возможность нанести первый слой ЦНК на заготовку, провести сварочные работы, подкрасить сварные швы и поврежденные части и уже затем полностью окрасить изделие. Таким образом, будет исключена возможность щелевой коррозии, т.к. места в примыканиях и под сваркой остаются также защищены.

Как обеспечивается катодная защита металла?

Эффективная катодная защита обеспечивается при содержании цинка в сухом слое ЦНК более 90%.
Металл, погруженный в электролит, представляет собой многоэлектродную систему, состоящую из множества пространственно разделенных и электрически замкнутых между собой анодных и катодных участков. Это объясняется тем, что металл имеет электрохимически гетерогенную структуру, обусловленную химической природой металла, состоянием его поверхности, различными внешними воздействиями. Схематически это можно представить в виде одного общего анода и одного общего катода, соединенных электрически. Коррозия происходит вследствие ионизации металла на анодном участке.

Если к металлу присоединить другой металл, с более отрицательным потенциалом, чем потенциал анодной реакции, то вследствие катодной поляризации потенциалы катодных и анодных участков защищаемого металла выравниваются и металл становится общим катодом. В этой новой гальванической паре растворяется новый присоединенный металл с нижним электродным потенциалом, т.е. новый анод. При этом исключаются условия для перехода ионов защищаемого металла в раствор и коррозионный процесс прекращается.

Любая крупная иностранная фирма-производитель ЛКМ для антикоррозионной защиты (KBKJotun, Hempel, Sigma, Stelpaint, Zinga и др.) имеют в своем ассортименте не менее 12 видов ЦНК. В России крупнейшим производителем ЦНК — антикоррозийных покрытий ЦВЭС, ЦИНОЛ и др. — является уральское Научно-производственное предприятие «ВМП» (Высокодисперсные металлические порошки).

Холодное или горячее цинкование?

Холодное цинкование альтернативно горячему при эквивалентном содержании цинка в покрытии, но при меньших технологических затратах. Высокие защитные свойства цинкнаполненных покрытий подтверждены в лабораторных условиях и неоднократно проверены натурно в сравнении с горячеоцинкованными покрытиями. Натурные испытания покрытия ЦВЭС (цинк высокодисперсный, этилсиликатное связующее) и горячеоцинкованного покрытия проводились на климатических станциях Республики Куба в морской атмосфере и морской воде. Параллельно проводились ускоренные коррозионные испытания в условиях холодного, умеренного и тропического климата. Результаты испытаний, полученные методом вольтамперометрии показали, что скорость растворения цинка покрытия ЦВЭС ниже скорости растворения горячеоцинкованного покрытия. В силу пассивирующего действия этилсиликатного связующего цинкнаполненные покрытия имеют более длительный срок службы.

Сравнительные ускоренные коррозионные испытания защищенных способом горячей и холодной оцинковки фрагментов защитных дорожных ограждений, эксплуатируемых в обычных атмосферных условиях, проводились в 2000 г. и научно-испытательным центром Института автомобильного транспорта (НИЦИАМТ, г. Дмитров). Защитные свойства цинкнаполненного покрытия в сравнении с горячецинковым покрытием специалисты оценили как более эффективные. При этом было установлено, что цинкнаполненное покрытие «обеспечивает защитные свойства металла (стали)на срок не менее 10 лет».

Защита опор ЛЭП

Есть и еще одна причина, по которой холодное цинкование имеет преимущества перед горячим. В настоящее время среди российских заводов металлоконструкций лишь несколько имеют цеха цинкования с полным технологическим циклом. При этом транспортные издержки на перевозку оцинкованных конструкций в другие регионы страны сопоставимы с затратами на изготовление.

В 1997 году состоялось совещание специалистов предприятия «ВМП» и Ассоциации «Энергостройпром» РАО «ЕЭС России» (заводы ассоциации являются основными производителями стальных опор ЛЭП, в том числе высокого и сверхвысокого напряжения) по вопросу применения цинкосодержащих композиций для защиты от коррозии стальных конструкций в электросетевом строительстве. На совещании было решено внедрить композиции ЦВЭС и ЦИНОЛ для использования в качестве антикоррозийной защиты опор ВЛ для тех же условий и конструкций, что и при горячем цинковании. При этом были отмечены простота и экологичность технологии нанесения покрытий при высоком качестве и долговечности.

В своем решении специалисты опирались на опыт применения ЦНК в промышленности. Так, покрытие ЦВЭС, использующееся в промышленности с 1991 года, было применено для защиты от коррозии на опорах ВЛ 500 кВ Ишим-Тобольск, на стальных конструкциях контактной электросети Свердловской железной дороги, на мостах окружных автодорог в Москве и Анкаре, на гидротехнических сооружениях (шлюзовые ворота, водоводы) в Корее, Китае, Марокко.

Применение ЦНК в качестве связующего полистирола, этилсиликата, эпоксидных смол, полиуретанового лака и кремнийорганических соединений позволяют разрабатывать схемы защитных покрытий практически для любых условий и сред с температурой эксплуатации от 60°С до +400°С и рН 2,5-11,0.

Поэтому в настоящее время можно рассматривать цинкнаполненные покрытия как основной вид защиты металлоконструкций от коррозии в таких отраслях, как энергетика, дорожное строительство и др.

Источник

Способы защиты опор от коррозии