Транспортная газета Евразия Вести

Разделы:

 Свежий номер
 Подшивка
 Материалы
 Новости
 О газете
 Редакция
 Подписка

 Консалтинг
 Лицензирование
 Сертификация
 Юридические
 услуги

 Партнеры
 Ресурсы сети
 Реклама на сайте

Поиск:


 

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ


Версия для печати
Обсудить в форуме

Как продлить жизнь железнодорожных мостов? необходимое средство - периодическая окраска

Десятки тысяч железнодорожных мостов по всей России служат верой и правдой не одному поколению людей. Переброшенные через реки и овраги, они соединяют и берега времен. Содержать эти инженерные сооружения в порядке, всячески отдаляя их старение, - это не только требование поддержания нормального функционирования стальных магистралей и безопасного движения по ним, но и своеобразный долг перед теми, кто возводил мосты.

Защищаться от прожорливой и вездесущей коррозии помогают в первую очередь лакокрасочные покрытия. О том, насколько важна, сложна и интересна, казалось бы, нехитрая проблема окрашивания металлических конструкций мостовых пролетов, рассказывают ее знатоки - проректор МИИТа по научной работе, заведующий кафедрой "Мосты", профессор, доктор технических наук В.М. Круглов, старший научный сотрудник той же кафедры кандидат технических наук В.К. Матвеев и ведущий инженер отраслевой научно-исследовательской лаборатории "Мостовые конструкции" МИИТа К.М. Шевчук.

Трещина в нижнем узле фермы с ездой поверху. Трещина была обнаружена только после окраски светло-серой краской (предыдущее покрытие - железный сурик)
Сквозные коррозионные повреждения нижнего пояса главной балки. Повреждения были обнаружены после удаления пластов ржавчины при подготовке к окраске
Фрагмент раскоса главной фермы. Растрескивание лакокрасочного покрытия до металла. Последняя окраска проводилась пять лет назад масляной краской по старому покрытию
Следы коррозии на элементах главной фермы. Окраска проводилась по заводской грунтовке силами строительной организации около четырех лет назад в период монтажа пролетного строения
Отслоение покрытия (сурик железный) до металла. Окраска проводилась по заводской грунтовке около четырех лет назад в период монтажа пролетного строения
Отслоение покрывного слоя (сурик железный). Окраска проводилась пять лет назад без удаления дефектного старого покрытия
Профессор, доктор технических наук В.М. Круглов
Кандидат технических наук В.К. Матвеев (справа) и ведущий инженер лаборатории МИИТа К.М. Шевчук
Федеральный закон "О железнодорожном транспорте в Российской Федерации" обязывает осуществлять эффективные программы надлежащего содержания и ремонта путей общего пользования, их сооружений и устройств, обеспечивающие высокий уровень эксплуатационной безопасности.

Самые ответственные и дорогостоящие сооружения на стальных магистралях - мосты. В России их несколько десятков тысяч. Немало среди них "ветеранов", служащих верой и правдой более сотни лет.

Время не щадит эти сложные сооружения, многие из которых представляют собой высокие достижения инженерного искусства, поражающие оригинальностью решений и радующие глаз эстетической завершенностью. Постепенный физический износ конструкций чреват потерей проектных эксплуатационных параметров, иными словами, снижением поездных нагрузок, ограничением допустимых скоростей движения составов, в конце концов - уменьшением пропускной способности дороги.

Для поддержания должного технического состояния и расчетных сроков службы мостовых сооружений проводятся комплексы работ, как по текущему содержанию, так и планово-предупредительные.

КАКОВЫ АППЕТИТЫ КОРРОЗИИ

Почти все большие и средние мосты имеют металлические пролетные строения. Их главные враги - коррозия, усталостные и коррозионно-усталостные трещины. Эти повреждения снижают грузоподъемность, надежность и срок эксплуатации пролетов.

Как известно, коррозия - необратимый процесс разрушения металла под воздействием окружающей среды. Мостовикам чаще всего приходится иметь дело с электрохимической коррозией, при которой на поверхности металла образуются анодные и катодные участки. Служа проводником, влага обеспечивает электрическое соединение этих участков, разрушающее металл и порождающее гидроокись железа, т.е. ржавчину. Она приобретает слоистую структуру, увеличиваясь в объеме в 5-7 раз. Коррозионный процесс непрерывно прогрессирует, особенно там, где нет проветривания. Скорость развития коррозии вглубь может достигать 0,1-0,4 (а то и более!) миллиметра в год.

Помимо уменьшения сечений элементов металлических пролетов, их ослабление связано с возникновением коррозионно-усталостных трещин. В 1960-е годы было установлено: одновременное воздействие знакопеременных напряжений, характерных для пролетных строений, и коррозионной среды вызывает более интенсивное разрушение металла, чем раздельное влияние этих факторов.

Защита от коррозии давно стала составной частью многотрудного содержания металлических мостов.

По зарубежным оценкам, сегодняшний ущерб от коррозии для экономики развитых стран составляет до 3,5 процента стоимости валового национального продукта.

КАК БОРОТЬСЯ С РЖАВЧИНОЙ

Основным способом противостоять ржавчине и трещинам было и остается окрашивание. Согласно нормативным документам все металлические части пролетных строений, кроме катков и плоскостей катания и скольжения опорных частей, должны быть защищены краской.

Лакокрасочные покрытия (ЛКП), препятствующие проникновению к поверхности металла влаги, агрессивных газов и жидкостей, состоят, как правило, из слоев грунтовки и покрывных материалов, адгезионно связанных с защищаемой поверхностью. Помимо своего прямого назначения, антикоррозионные лаки и краски облегчают надзор за состоянием конструкций, выявлением дефектов. Особенно "информативны" покрытия светлого тона. На них отчетливей видны потеки ржавчины, позволяющие выявлять трещины, слабые заклепки, не затянутые болты и т.п. (А вот, например, ходовой железный сурик маскирует такие дефекты.)

Светлые покрытия ослабляют температурные воздействия на конструкции. Разница в нагреве солнцем темных и светлых поверхностей может составлять десятки градусов, что чревато температурными деформациями до нескольких миллиметров.

До конца 1980-х годов мосты окрашивали, как правило, белой или светло-серой краской. Позднее, в связи с дефицитом лакокрасочных материалов и отсутствием жестких требований в нормативных документах, конструкции ниже уровня проезда (нередко и целиком) все-таки покрывали красно-коричневым суриком.

Нынешние нормативы предписывают использовать светлые тона, однако кое-где по-прежнему предпочитают цвета, делающие "незаметными" загрязнения и ржавчину.

Не стоит забывать, что лакокрасочное покрытие выполняет и декоративные функции, делая мосты красивее, а в городах они - броский элемент пейзажа.

КАК ЗАЩИЩЕНЫ МОСТЫ СЕГОДНЯ

К сожалению, самые качественные лакокрасочные покрытия стареют, теряя защитные свойства. В них начинаются процессы деструкции и полимеризации, меняющие физико-механические свойства. Появляются разрывы макромолекул пленкообразователя, как следствие - трещины или утоньшение покрытия с последующим разрушением. Покрытие приходит в негодность, требует восстановления.

При несоблюдении требований технологии окрашивания срок службы покрытия резко сокращается. Важную роль в поддержании его долговечности играет правильный уход за ЛКП в ходе эксплуатации. Перевозимый по дороге щебень, окатыши руды и т.п. скалывают краску, обнажая металл. Грязь задерживает влагу, прокладывая путь коррозии...

Без локальной подкраски между ремонтами не обойтись, если не хочешь чрезмерных трат на кардинальные восстановительные работы и сокращения жизни сооружения в целом.

Попробуем оценить сегодняшнее состояние антикоррозионной защиты металлических пролетных строений железнодорожных мостов.

Большинство из них (за исключением части окрашенных в 2001-2003 годах) покрыто красками на основе масляных и алкидных (пентафталевых и глифталевых) олиф. Масляные краски - старейшие материалы, широко используемые до сих пор. Долгое время в качестве грунтовок использовали свинцовый или железный сурик, для покрывных слоев - цинковые или свинцовые белила, в которые иногда добавляли алюминиевую пудру. До конца 1990-х этими материалами окрашивались практически все мосты.

Как показали экспериментальные исследования, проведенные в свое время на атмосферно-коррозионных станциях ЦНИИ-ЦП МПС, деструкция описанного покрытия происходит за несколько лет одновременно с полимеризацией, повышающей его твердость и хрупкость. Установлено: межремонтный срок таких ЛКП составляет 3-6 лет.

Действующие нормативы рекомендуют применять только полимерные лакокрасочные материалы. Срок их службы до 10 лет. Они быстро сохнут (в отличие от масляных), что снижает вероятность нарушения пленки покрытия при попадании в него загрязнений или влаги.

В течение десяти последних лет нами были проведены работы по обследованию защитных покрытий более сотни металлических пролетных строений мостов на сети Октябрьской, Приволжской, Куйбышевской, Юго-Восточной, Московской и Северной железных дорог, а также некоторых автодорожных мостов в Московской, Рязанской, Омской и Нижегородской областях.

Чаще всего подготовка поверхности при ремонтной окраске заключалась только в удалении пластов рыхлых продуктов коррозии, да и то только в доступных местах. На все поверхности металлоконструкций наносился один-два слоя масляной краски МА-15 или пентафталевой эмали ПФ-115. Толщина покрытия составляет 300-800 мкм, а адгезия ЛКП с металлом отсутствовала в результате полной деструкции первичных слоев краски даже на поверхностях, выглядящих благополучно.

Мы выяснили, что возраст нижележащих слоев старого покрытия 30 и более лет. При окраске без удаления этих слоев покрытие полностью исчерпывает свои защитные свойства задолго до наступления нормативного срока окрашивания. Трещины в старых слоях инициируют растрескивание новых в первые же месяцы. Особо отметим: нанесение масляной краски на деструктурированные слои не всегда приводит к замедлению коррозии, зачастую, наоборот, ускоряет ее, так как затрудняется испарение влаги. Многократное окрашивание приводит к чрезмерному утолщению покрытия. При увеличении этого показателя более чем на 500-700 мкм нарушается совместность деформаций металла и краски под нагрузкой. ЛКП начинает работать отдельно от металла, растрескивается и отслаивается. На начальной стадии подпленочную коррозию обнаружить трудно - поверхность кажется благополучной, дефекты не видны.

Низкое качество лакокрасочной защиты большинства российских мостов связано с нарушениями требований отраслевых нормативных документов и с желанием "удешевить" борьбу с коррозией. Ремонтные работы нередко ведутся силами дистанций пути или организаций, не обладающих ни квалифицированным персоналом, ни необходимым оборудованием. Стоит ли удивляться, что нормативные межремонтные сроки не выдерживаются?!

Подметили мы и положительную тенденцию: в последнее время качество окраски мостов растет. Не удивительно, ведь она все чаще выполняется специализированными организациями, использующими полимерные материалы. И все же в большинстве случаев ЛКП не полностью удовлетворяют нормативным требованиям.

Окраска металлических строений мостов на федеральных автодорогах производится либо по специальным проектам, либо согласно технологическим регламентам, разработанным в соответствии с нормативными документами. В регламентах отражены требования к очистке поверхности, система покрытия и требуемая толщина его слоев, технология приготовления рабочих составов, даны указания по производству работ; методы контроля и т.п.

Для оптимизации защиты стремятся обеспечить одинаковый срок службы всех поверхностей металлоконструкций. Для этого применяются разные системы покрытий для разных частей строений в зависимости от степени коррозионного воздействия на них. Некоторые поверхности покрывают более стойкими материалами, другие - слоем потолще. Дифференцированный подход экономит средства, не сокращая продолжительности службы покрытия.

Система покрытия выбирается из нескольких альтернативных вариантов. Определяющим фактором служит эффективность вложения капитала, суммарные затраты (включающие в себя как прямые, так и приведенные на определенный период). В стоимости окрасочных работ на долю материалов приходится в среднем 20-45 процентов. За счет низких приведенных затрат экономическая эффективность долговечных покрытий выше. Расходы на высококачественные материалы, а также на предремонтные обследования, разработку регламента и обеспечение контроля в период эксплуатации окупаются с лихвой.

КОГДА И ЧЕМ КРАСИТЬ

Согласно технологическим условиям на проведение планово-предупредительных ремонтов ЦП-622 периодичность окраски металлоконструкций железнодорожных мостов составляет от 6 до 10 лет в обычных условиях и от 3 до 5 лет на участках перевозки солей и минеральных удобрений.

Для определения момента, когда необходимо обновить антикоррозионное покрытие, должна проводится оценка состояния ЛКП на основе классификации по соответствующим нормам. Назовем самые характерные дефекты, по размерам которых определяют, насколько покрытие способно еще выполнять свои основные функции. Это - растрескивание и отслаивание от металла или нижележащего слоя, подпленочная коррозия, неудовлетворительная адгезия, пузыри, шелушение, размягчение, механические повреждения и др.

Общая оценка сохранившихся защитных свойств дается в соответствии с обобщенной шкалой ГОСТ 9.407. В зависимости от нее и с учетом уровня внешних воздействий и выбирается вид ремонта:

- при оценке до 2 баллов спецремонт не проводится, отдельные дефекты устраняются организацией, отвечающей за содержание моста;

- при 3 (не выше!) баллах - нужен частичный ремонт на участках конструкции, особо подверженных воздействию влаги и соли;

- на хорошо проветриваемых участках, где прямое воздействие агрессивной среды исключено, частичный ремонт рекомендуется проводить, если состояние ЛКП оценивается 3-4 баллами;

- при 4 баллах для элементов с повышенной коррозионной опасностью или при 5 - для остальных необходим капитальный ремонт либо полная замена покрытия.

Верная оценка состояния ЛКП - основа принятия правильных технических и экономических решений.

Чтобы межремонтный срок был максимальным, должны соблюдаться требования Технологических указаний ЦПИ 6/32 по подготовке поверхности и параметрам нанесения лакокрасочных материалов. Надо использовать рекомендованные полимерные лаки и краски, либо иные, обеспечивающие достаточный срок службы покрытия. Применение масляных красок нежелательно (допустимо только для поверхностей, прежде окрашенных ими, если не требуется удаления старого покрытия).

Сейчас на наших дорогах продолжается замена старых пролетных строений на новые - из мостовых сталей. На стройплощадку элементы конструкций поступают покрытые грунтовкой (как правило, ГФ-021 или Фл-03К). Окончательное защитное покрытие создается после сборки пролетов. К сожалению, еще не редки случаи нарушения при окраске нормативных требований, и ЛКП изначально не обладает расчетной долговечностью. К слову, чтобы избежать аналогичного результата, не следует покрывать новые пролетные строения масляными красками.

15 и более лет простоят без подкраски мосты, защищенные трехслойными системами на основе современных долговечных материалов. Первый или первый и промежуточный слои следует наносить непосредственно на металл на заводе-изготовителе. После сборки пролета по полной схеме окрашиваются только монтажные стыки, заключительный слой покрытия наносится на смонтированную конструкцию.

Полноценную пятнадцатилетнюю сохраность металла обеспечивают полиуретановые композиции. В Германии, Финляндии и некоторых других европейских странах окраска полиуретановыми материалами стала стандартной схемой защиты от коррозии. Эти материалы быстро отверждаются влагой воздуха, ложатся на мокрый металл, с ними можно работать при температурах около 0 0С и влажности до 98%. На российском рынке появились их отечественные аналоги, которые успешно испытаны строителями автодорожных мостов.

ВТОРОЕ СЛАГАЕМОЕ УСПЕХА - ТОЧНОЕ СОБЛЮДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Использование высококачественных лаков и красок - не единственное условие долгой службы покрытия. Гарантировать ее можно при строгом соблюдении технологии нанесения ЛКП (особенно - подготовительных операций) и контроле качества на каждом этапе работ. Пренебрежение правилами окраски и небрежность чреваты тем, что вся многосложная и дорогостоящая работа может пойти насмарку.

Экономия на материалах и в подготовке поверхности под окраску недопустима: она оборачивается нерациональным расходом материальных ресурсов, удорожанием эксплуатации сооружения. Другими словами, это вовсе не экономия. Беда, если придется латать старые дыры (а придется обязательно!): нанесение дополнительных слоев на некачественное покрытие, основа которого выработала свой ресурс, даст несравнимо более низкое качество покрытия, чем у защиты из тех же материалов, но положенных на правильно подготовленную поверхность.

Подготовка под окраску заключается в удалении с поверхности металла дефектного слоя старой краски, ржавчины, масляных пятен, пыли и прочих загрязнений. При неполном устранении продуктов коррозии она продолжится под покрытием, что приводит к его отслаиванию, снижает прочность сцепления с металлом. Технологические указания по окраске металлических конструкций эксплуатируемых железнодорожных мостов ЦПИ 6/32 предписывают: если старая краска выветрилась, растрескалась и отслаивается, пузырится или покрыта сыпью, она должна удаляться полностью, до металла.

Высокую химическую и механическую прочность имеет покрытие, нанесенное непосредственно на стальную поверхность, очищенную путем струйно-абразивной обработки до высокой степени чистоты (Sa 2 по ИСО, что соответствует 2-й степени очистки от окислов по ГОСТ 9.402.). При ручной обработке даже с использованием пневмо- и электроинструмента получить такую чистую поверхность невозможно. Кроме того, при правильном подборе фракции песка подготавливаемая поверхность приобретает оптимальную с точки зрения обеспечения адгезии лакокрасочного материала шероховатость (Rz 30-50 мкм).

При наличии коррозионных повреждений металла применение пескоструйной очистки обязательно, так как этот метод позволяет практически полностью удалить продукты коррозии. Потребный объем пескоструйной очистки зависит от состояния каждого конкретного объекта и напрямую связан со степенью корродированности металлоконструкций.

Как показывает опыт эксплуатации, коррозионные повреждения возникают и развиваются прежде всего в слабо проветриваемых местах и там, где возможно скопление грязи и застой воды, а также в местах контакта древесины с металлом, например, под мостовыми брусьями и деревянными настилами. Высокой интенсивностью коррозионных повреждений характеризуются места прикрепления продольных связей к поясам главных ферм, продольных и поперечных балок. Обычно коррозия распространяется и вдоль нижних поясов продольных и поперечных балок проезжей части и на прочих горизонтальных поверхностях, расположенных ниже уровня проезда, в нижних узлах главных ферм и т.п.

Осмотры пролетных строений железнодорожных мостов, защищаемых масляными и алкидными красками с ограниченной водостойкостью, показали: в местах, наиболее подверженных коррозии в силу их конструктивного расположения, отдельные следы повреждений наблюдаются через один-два года эксплуатации даже при полной пескоструйной очистке поверхности перед ремонтной окраской. Если пескоструйная очистка не проводилась, ржавчина проступает сквозь ЛКП уже в первые месяцы.

При постоянном применении масляных красок через 20 лет эксплуатации металлоконструкций необходимый объем пескоструйной обработки с удалением старой краски может достигать 20-30 процентов всей подлежащей окраске площади при каждом ремонтном окрашивании. В случае использования эффективных современных систем покрытия, включающих в себя цинкосодержащие грунтовки, старую краску целесообразно удалять полностью со всей поверхности с помощью пескоструйных установок.

Важен и способ нанесения лакокрасочных материалов. Наиболее эффективным признан сегодня метод безвоздушного распыления, основанный на дроблении краски на мельчайшие капли при выдавливании через малое отверстие сопла. Распыленная под большим давлением краска сохраняет мелкодисперсность и высокую скорость при соприкосновении с поверхностью. Безвоздушное распыление позволяет наносить слой большой толщины за один проход. Покрытие обладает малой пористостью и хорошими адгезионными свойствами за счет большей кинетической энергии мелкодисперсных частиц.

Выполнение всего комплекса работ по окраске предполагает высокий профессиональный уровень и ответственность руководителей и исполнителей. Учитывая специфику нанесения антикоррозийных покрытий на конструкции железнодорожных мостов (в частности, требования по обеспечению безопасности движения поездов во время ремонных работ), к окраске мостов следует привлекать специализированные организации, имеющие необходимый практический опыт.

* * *

Результаты проведенных нами и нашими коллегами обследований позволяют сформулировать следующие выводы.

Для обеспечения надежной эксплуатации мостов на протяжении всего расчетного срока их службы необходимо периодическое окрашивание металлических конструкций. Периодичность зависит от долговечности примененной системы покрытия с учетом конкретных условий эксплуатации. Потребность в ремонте должна определяться на основании регулярных обследований с привлечением инструментальных методов контроля. Ремонт защитных покрытий мостов по "стандартным" схемам без учета состояния старой окраски и конструктивных особенностей сооружения чреват лишними расходами и сокращением срока эксплуатации. Противокоррозионную защиту металлоконструкций средних и больших мостов целесообразно выполнять по специальным проектам при строгом соблюдении требований технологических регламентов.

Нормативную долговечность ЛКП гарантируют полимерные материалы и тщательность подготовки поверхностей в соответствии с действующими нормативами. Любые нарушения (скажем, использование масляных красок, неудаление дефектного старого покрытия и т.п.) сокращают сроки межремонтной эксплуатации. Снижение качества и отступление от разработанных норм в конечном счете бьют недальновидного хозяина по карману.

© Евразия Вести VI 2004







VI 2004

Евразия Вести VI 2004

Система "колесо-рельс": оптимальное взаимодействие

Содержание и ремонт грузового вагонного парка: проблемы, задачи, перспективы

Микропроцессоры для макроуправления

Государственное регулирование и управление на транспорте в условиях административной реформы

Система образования и реальные потребности рынка

Актуальные проблемы кадрового обеспечения транспортной стратегии стран СНГ и Балтии

По российским железным дорогам в поезде истории

Эффективная замена традиционным смазкам

Высокий профессионализм = высокая безопасность

Информационно-аналитическая система на службе безопасности движения

"Микроакустика" обеспечивает надежный контроль

Под маркой "General Electric"

"Робокон": нужная продукция не должна лежать на складе

К решению проблем железнодорожной отрасли путем сотрудничества

Не медлить с внедрением комплексных решений наболевших проблем

Ульяновский завод тяжелых и уникальных станков надежный партнер ОАО "РЖД"

Георешетки "ПРУДОН-494": заслуженное признание у строителей транспортных объектов

Логистика - основа транспортной интеграции

"ИНТЕРПОЛИТЕХ-2004"

Поставка, ремонт и модернизация оборудования для железных дорог

PDF-формат



 

Copyright © 2003-2016 "Евразия Вести"
Разработка: интернет-студия "ОРИЕНС"

Евразия Вести