Руководящий документ
по защите от коррозии механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений РД ГМ—01—02
Руководящий документ по защите от коррозии механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений РД ГМ-01-02
жание вредных примесей по границам зерен в удельном объеме стального фрагмента, прокатанного до относительно малых толщин, чем в удельном объеме толстого проката.
Присутствие окалины усиливает язвенный характер коррозии. Средняя скорость коррозии стали в воде без окалины не превышает 0,5-0,7 мм/год. С окалиной скорость коррозии Ст. 3 увеличивается во времени несколько медленнее, чем без окалины, но образовавшиеся язвы могут достигать глубины до 3-4 мм уже через 2-3 года.
2. Учет требований ПКЗ при проектировании МО и СК ГТС. Планирование работ2.1. Общие положения
При проектировании МО и СК для гидросооружений необходимо обеспечить заданную их прочность и максимальную продолжительность безремонтной эксплуатации.
Общий ресурс МО и СК во многом зависит от комплекса противокоррозионных мероприятий, реализованных на стадиях проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации.
К таким мероприятиям относятся:
— правильный выбор проектных и конструкторских решений, позволяющих максимально снизить коррозионную нагрузку на МО и С К, что достигается совместной работой конструкторов и специалистов по коррозии;
— разработка технологии ПКЗ с привлечением специализированной организации; соблюдение технологических требований при строгом контроле со стороны заказчика и авторского надзора при выполнении ПКЗ.
Примечание. Основным конструкционным материалом для изготовления МО и СК ГТС являются углеродистая и низколегированные стали. При проектировании в расчет принимаются только прочностные характеристики сталей и не учитывается их противокоррозионная стойкость.
Практика показывает, что почти все марки применяемых сталей корродируют примерно с одинаковой скоростью, поэтому в РД ГМ-01-02 при выборе схемы ПКЗ МО и СК марки сталей с точки зрения их сравнительной коррозионной стойкости не рассматриваются.
2.2. Основы рационального проектирования
Рациональное проектирование (на стадиях рабочих чертежей КМ и КМД) с целью повышения долговечности МО и СК заключается в том, чтобы изначально в проекте конструкции не было зало-
11
жено причин, способствующих возникновению коррозии и ее развитию, а именно:
— элементы конструкции должны быть спроектированы так, чтобы их формы не создавали потенциально опасных для коррозии участков;
— конструкции должны быть легко обтекаемыми водой (для погруженных в воду постоянно) и хорошо продуваемыми воздухом (для находящихся в атмосфере);
— поверхности МО и СК должны быть доступными для нанесения защитных покрытий;
— поверхности МО и С К, подвергающиеся воздействию агрессивной среды, не должны иметь резких искривлений или острых ребер, на которых трудно сформировать качественные защитные покрытия;
— острые кромки, образующиеся в процессе обработки металла, должны быть закруглены, вокруг отверстий и вдоль обрубленных краев заусенцы удаляются (рис. 2.1);
Острая кромка Скошенная кромка Закругленная кромка
(плохо) (лучше) (хорошо) |
|
Рис. 2.1. Обработка острых кромок. 1 — Металл; 2 — покрытие |
— в конструкциях, перемещающихся относительно друг друга, места контактов должны проектироваться с учетом исключения механических повреждений защитных покрытий;
— при создании конструктивных форм необходимо учитывать, что на элементах конструкций не должны скапливаться гигроскопичная пыль, конденсат, вода, т.е. следует избегать застойных зон, пазух, карманов, щелей и т.д. (рис. 2.2, 2.3)
В элементах конструкций для предотвращения накапливания воды, загрязнений и продуктов коррозии должны применяться дренажные отверстия, желоба и разрывы для стока и максимально возможные зазоры (рис. 2.2В, рис. 2.3 и 2.4);
Отверстие для стока воды
Ребро
|
Рис. 2.2. Уменьшение коррозионных нагрузок на узлы конструкции: А — за счет пространственного расположения элементов конструкций;
Б — выборка в ребре для стока воды; В — отверстие для стока |
|
Рис. 2.3. Предотвращение задерживания воды в соединении “фасон-ка”—уголки |
Плохо
Хорошо |
|
Менее 20 мм Более 20 мм
Рис. 2.4. Увеличение опасных зазоров (щелей) |
Рис. 2.5. а — плохо, б — лучше, в — хорошо
— сварные соединения более предпочтительны, чем болтовые (рис. 2.5)
|
Рис. 2.6. Конструкции сварных соединений: а — плохо, б — хорошо |
— прерывистая и точечная сварка, а также сварка внахлест не должны применяться за исключением тех мест, где риск коррозии незначителен (рис. 2.6);
— следует избегать использования составных сечений из уголков (т.н. спаренные уголки) и швеллеров, в которых образу-
ются щели, недоступные для возобновления защитных покрытий и где возможно возникновение нарастающего давления, вызванного образованием продуктов коррозии, которые могут разрушать фрагмент конструкции (см. рис. 2.4, 2.7, 2.8);
|
Коррозия в элементе из тонколистовой стали (деформация стали)
Рис. 2.7. Некоторые виды коррозионных разрушений |
— элементы, где есть риск развития коррозии и которые после монтажа будут недоступны для осмотра и ремонта, должны быть запроектированы с использованием материалов, устойчивых к коррозии, или при изготовлении должна быть нанесена защитная система покрытий, сохраняющая свою эффективность на все время службы конструкции. Иногда в таких случаях могут применяться и допуски на коррозию;
— узкие промежутки, щели и стыки внахлест — потенциальные места усиленной коррозии, возникающей от скопления влаги и грязи, включая остатки абразивов, которые использовались при подготовке поверхности. Коррозии такого вида можно избежать способом герметизации, например, накладками (рис. 2.8);
15
Рис. 2.8. Герметизация щели в узле со спаренными уголками
~ конструкции сварных швов должны способствовать получению качественной сварки: полный провар, отсутствие пористости, отсутствие зазоров и гладкая поверхность шва (рис. 2.9);
Пленка
краски
Выступающие части (трудно окрашивать)
Гладкая сварная поверхность |
|
Недостаточно плоская сварка
Скопившаяся грязь |
|
Рис. 2.9. Влияние вида поверхности сварного соединения на развитие коррозии |
— выбирая и рассчитывая конструктивную форму, необходимо принимать во внимание не только коррозионную активность
эксплуатационной среды, но также и другие ее особенности, например, скорость потока воды и наличие абразивных частиц;
— выбирая толщину проката (особенно листового), следует учитывать относительно повышенную скорость коррозии стали толщиной менее 12 мм (см. п.1.6);
— избегать усиления конструкций с применением накладок.
2.3. Разработка проекта (технологического регламента) противокоррозионной защиты
Основой для разработки проекта ПКЗ является указание автора проекта МО и С К в виде записи на сборочных чертежах, содержащее основные условия эксплуатации, влияющие на развитие коррозионных процессов, а именно:
— климатический район, в котором находится ГТС;
— характер и интенсивность коррозионного воздействия сред на МО и СК.
Эти условия регламентируются настоящим РД ГМ-01-02 и СНиП 2.03.11-85 “Защита строительных конструкций от коррозии”.
Кроме того, необходимо указывать площадь поверхности защищаемой конструкции.
Данные для разработки проекта ПКЗ в соответствии с РД ГМ-01-02 и СНиП 2.03.11-85
Условия эксплуатации:
Климатический район: тропический район (“Т”)
Воздействие среды:
— пресная вода при больших скоростях потока (IV)
Площадь поверхности окраски одного изделия..............................кв.м
Всех изделий по данному заказу...........................................кв.м
Площадь поверхностей, подлежащих обетонированию, одного изделия.......кв.м
Всех изделий.............................................................кв.м
Пример записи на чертежах:
В соответствии с указанной записью выбирается схема противокоррозионной защиты (см. раздел 5) и разрабатывается проект
2 - 7577
Поскольку каждой записи могут соответствовать несколько схем защитных покрытий, а требования к покрытию не ограничиваются только соответствием его той или иной климатической зоне и воздействию среды, Исполнитель работ с привлечением специализированной организации разрабатывает проект ПКЗ и согласовывает его с Заказчиком.
В проекте ПКЗ учитываются следующие факторы:
— заданная Заказчиком долговечность покрытия;
— сроки выполнения, время года и погодные условия в период производства работ;
— агрессивность эксплуатационной среды (вода или воздух);
— совместимость выбранного покрывного материала с заводской грунтовкой или краской, состояние грунта и краски, наличие коррозии и окалины;
— особенности производственного процесса: работа на высоте с подвесных люлек, стесненность, работа вблизи действующего оборудования и т.п.;
— общий объем и фронт работ;
— наличие на объекте магистрали сжатого воздуха, компрессоров и специального оборудования и абразивного материала;
— особые требования заказчика: защита МО от обрастания, мероприятия по защите окружающей среды, колер покрытия;
— экономическая целесообразность выбираемой схемы ПКЗ и финансовые возможности Заказчика.
18
2.4. Планирование работ по противокоррозионной защите МО и СКА. Планирование противокоррозионных работ на заводе-изготовителе
Проектная организация
Определяет коррозионные факто-^ ры, воздействующие на МО и СКГТС в процессе эксплуатации (климатический район, воздействие среды, условия эксплуатации). |
-►Определяет завод-изготовитель и -►специализированную организацию |по разработке проекта ПКЗ._ |
За казч и к, з авод-из гото витель :
Специализированная организация по ПКЗ |
| |
j Подбирает ЛКМ, определяет степень подготовки поверхности либо выдает схему консервации и последующей расконсервации. В необходимых случаях по договору с за-j водом и (или) заказчиком осуществляет авторский надзор, консуль- |
^ W. |
j тирует исполнителя, решает вопрос ; с поставкой ЛКМ и участвует в составлении гарантийных обязательств. |
|
Составляют график изготовления и поставки МО и СК с указанием способа доставки (ж/д транспортом, морем и т.д.) и определяют время нанесения ПКЗ.
За вод-изготов ител ь
Выполняет работы по подготовке поверхности и нанесению грунтовки или производит консервацию. Предоставляет Заказчику документацию по выполненной ПКЗ и со-ответствующие тарантийные обязательства по качеству.
19
“Руководящий документ по защите от коррозии механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений”
РД ГМ-01-02, Москва, 2002 г.
Авторский коллектив: Редреев С.Е., Бойко И.А., Андреев Э.М., Бабкина З.Ф.
Под общей редакцией Билева Е.А.
Коллектив авторов выражает благодарность специалистам ОАО “Трест Гидромонтаж”, СПКТБ “Ленгидросталъ”, СПКТБ “Мос-гидросталъ”, ОАО “Чеховский завод Гидросталь” и других организаций за помощь в подготовке РД ГМ 01-02, а также лично И.О. Рыбаку, В А. Дмитриеву, С.В. Леенсону и AM. Орловскому за просмотр рукописи и ценные замечания.
Все замечания и предложения по содержанию руководящего документа просим направлять по адресу:
123423, Москва, Карамышевская наб., д. 37, ОАО “Трест Гидромонтаж”, УПТК; тел./факс (095) 946-2839, тел. 191-6575, 191-8172; E-mail: info@uptk.ru.
ISBN 5-85297-062-X
Б. Планирование противокоррозионных работ на строящемся гидротехническом сооружении
Министерство энергетики Российской федерации Акционерное общество открытого типа
«Трест Гидромонтаж»РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ
по защите гидромеханического оборудования и металлоконструкций гидротехнических сооружений от коррозии
РД ГМ-01-02
Начальник Управления иаучно-технатесжого 1 энергстша!
Москва 2002 г
РД ГМ-01-02 “Руководящий документ по защите от коррозии механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений” разработан ОАО “Трест Гидромонтаж” взамен РД ГМ-065-94 с учетом основных положений СНиП 2.03.11-85 “Защита строительных конструкций от коррозии” (с изменениями 1996 г.), СНиП 3.04.03-85 “Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии” и ГОСТ 15150-69 “Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды”.
В РД ГМ-01-02 изложены основные требования и рекомендации по защите механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений от коррозии на стадиях проектирования, изготовления и монтажа, а также восстановления противокоррозионной защиты при ремонтах.
Рекомендации РД ГМ-01-02 базируются на использовании новейших лакокрасочных материалов, технологий и оборудования, появившихся в последние годы. Старые материалы, по которым имеется положительный опыт применения, также рассматриваются в Документе.
РД ГМ-01-02 дает рекомендации по временной защите элементов механического оборудования и специальных стальных конструкций, подлежащих заделке в бетон.
РД ГМ-01-02 предназначен для организаций и предприятий, занимающихся проектированием, изготовлением, монтажом и ремонтом (в период эксплуатации) механического оборудования и специальных стальных конструкций гидротехнических сооружений, а также для специализированных организаций, занимающихся разработкой технологических процессов и проектов противокоррозионной защиты гидротехнических сооружений.
РД ГМ-01-02 может быть также использован любыми другими организациями и предприятиями, которые нуждаются в надежной и долговременной защите от коррозии металлических конструкций и оборудования.
1. Введение1.1. Определения. Термины. Сокращения
В тексте РД приняты следующие сокращения наиболее часто встречающихся терминов:
МО — механическое оборудование
СК — специальные стальные конструкции
ГТС — гидротехнические сооружения
Л КМ — лакокрасочные материалы
ПКЗ — противокоррозионная защита.
Механическое оборудование гидротехнических сооружений — совокупность устройств, необходимых для пропуска воды при эксплуатации ГТС.
Состав МО:
— затворы всех типов, штанги затворов, сороудерживающие решетки, шлюзовые ворота и другие подвижные конструкции;
— закладные части (пазовые конструкции затворов и решеток), другие металлические конструкции и детали, заделываемые в бетон;
— подъемно-транспортные механизмы, предназначенные для маневрирования подвижными конструкциями (подъемные краны, стационарные подъемники, в том числе гидроподъемники).
— захватные балки;
— решеткоочистные машины;
— компенсаторы трубопроводов.
Основные С К:
— трубопроводы, облицовки и уравнительные резервуары;
— эстакады;
— подкрановые балки;
— мосты шоссейные, железнодорожные и служебные;
— металлические каркасы здания ГЭС, других зданий и сооружений.
5
Указанные МО и СК ГТС эксплуатируются, как правило, в условиях повышенной влажности, при постоянном либо периодическом погружении в воду. Вода может иметь различную степень агрессивности и иметь различную скорость потока. Эти условия предъявляют определенные требования к противокоррозионной защите, защите от абразивного износа и обрастания.
Термин противокоррозионная защита (в дальнейшем ПКЗ) подразумевает комплекс мероприятий, направленных на повышение долговечности и надежности МО и СК ГТС при длительной эксплуатации в средах различной агрессивности.
1.2. Понятие об агрессивности среды
Для ГТС основными факторами, определяющими агрессивность среды, являются:
— параметры климата в месте расположения объекта: холодный, умеренный, тропический (ГОСТ 16350-80, ГОСТ 9.039-74 и ГОСТ 24482-80);
— зоны влажности: сухая, нормальная, влажная или мокрая (СНиП II-3-79);
— условия эксплуатации конструкции или оборудования: на воздухе, в воде, в воде и на воздухе попеременно;
— для воздушных сред: агрессивность газов в зависимости от их вида и концентрации, наличие солей, аэрозолей и пыли, степень их гигроскопичности;
— для водных сред: показатель pH, концентрация кислорода, суммарная концентрация сульфатов и хлоридов, жесткость (см. ниже), наличие биологических факторов, скорость потока и наличие в нем абразивных частиц.
На основе анализа перечисленных факторов и их комбинаций можно определить степень агрессивности среды: неагрессивная, слабоагрессивная, среднеагрессивная и сильноагрессивная.
Часть из приведенных факторов относятся к понятию “климатические условия эксплуатации” и обозначаются следующим образом:
— умеренный климат (У);
— умеренный и холодный (УХЛ);
— холодный (ХЛ);
— тропический влажный (ТВ);
— тропический сухой (ТС);
— тропический (Т);
— любой, кроме очень холодного (О);
— умеренный морской (М);
— тропический морской (ТМ);
— тропический морской и умеренно холодный (ОМ);
— любой (В)1.
В РД ГМ-01-02 указанные выше климатические условия усреднены и сведены:
по климату — к трем основным районам (ГОСТ9.104-79):
— районы с умеренным климатом “У”
(колебания температуры от -45 до +45°С)
— районы с холодным климатом “ХЛ”
(колебания температуры от -64 до +38°С)
— районы с тропическим климатом “Т”
(колебания температуры от -9 до +50°С) и по условиям эксплуатации (ГОСТ 9.032-74*), из которых для гидросооружений имеют практическое значение следующие группы:
— группа 1 “Воздействие открытой атмосферы (солнечная радиация, атмосферные осадки)”;
— группа 4/1 “Постоянное воздействие пресной (речной) воды или ее периодическое воздействие (вода-воздух)”;
— группа 4/2 “Воздействие морской воды длительное или периодическое (вода-воздух)”.
Для МО и С К ГТС первостепенное значение имеют условия эксплуатации в пресной воде, имеющей различные параметры, в разной степени активно влияющие на коррозионные процессы стали: жесткость (содержание карбонатов), которая зависит от самых разных причин: дебита притоков промышленных и бытовых загрязнений, характера стока, природы подстилающих пород; показатели жесткости могут изменяться в пределах 250-500 мг/л;
В скобках приводятся условные обозначения.
7
солесодержание пресных вод, которое обычно колеблется в широких пределах (100-1000 мг/л). Значения pH этих вод близки к нейтральному значению;
содержание кислорода повышается летом (5-10 мг/л) и снижается зимой (1,5-5 мг/л). Это связано с уменьшением конвективного перемешивания в зимний период и зависит от солесодержа-ния, а именно: больше хлоридов в воде — меньше кислорода; концентрация ионов С1~ и SO может изменяется от десятков до сотен мг/л;
удельное сопротивление; для пресных вод — в пределах 18-125 Ом/м;
временная жесткость — важнейший коррозионный показатель для естественных вод. Это связано с тем, что при высоком содержании в воде ионов кальция и магния на поверхности металла образуются сплошные плотные и прочные пленки карбоната кальция и гидрата окиси магния, препятствующие доступу кислорода (деполяризатора) к металлу и тормозящие коррозионные процессы. Пониженные концентрации кальция и магния смягчают воду и способствует ускорению коррозии.
1.3. Виды коррозионного разрушения
На МО и СК ГТС наблюдаются практически все основные виды коррозии: атмосферная коррозия в условиях влажной воздушной среды различной агрессивности, подводная коррозия при полном, неполном или переменном погружении, подземная коррозия или разрушение в грунтах.
В особую группу выделяют виды коррозии при воздействии механических нагрузок: коррозию под напряжением при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных нагрузок и коррозионное растрескивание.
Различают и такие специфические виды коррозии:
— коррозия при трении, развивающаяся при одновременном воздействии среды и трения;
— фреттинг-коррозия при колебательном перемещении двух металлических поверхностей относительно друг друга в условиях коррозионной среды;
— коррозионная кавитация или разрушение при ударном воздействии жидкой среды;
— коррозионная эрозия;
— контактная коррозия металлов, имеющих различные потенциалы в данной среде;
— коррозия блуждающими токами за счет посторонних источников постоянного тока.
Как самостоятельный вид коррозии может рассматриваться биокоррозия, инициаторами или стимуляторами которой являются микроорганизмы, грибковые образования, бактерии и пр.
По ГОСТ 5272-80 коррозия подразделяется на ряд видов с характерными особенностями локализации развития.
Местная (неравномерная) коррозия характеризуется разрушением отдельных участков поверхности металла, в т.ч. с образованием питтингов и язв, а сквозная — образованием перфораций.
Подповерхностная (расслаивающая) коррозия начинается с поверхности, но развивается преимущественно в направлении пластической деформации металла (например, вдоль текстуры прокатки).
Ножевая коррозия — локализованное разрушение металла в зоне сплавления и термического влияния сварных соединений, имеющее вид порезов.
Избирательная коррозия характеризуется разрушением одной структурной составляющей или неметаллических включений в стали.
Щелевая коррозия — усиление процесса разрушения стали в зазорах двух металлов или при неплотном контакте стали с коррозионно-инертным материалом.
На скорость и характер протекания коррозионных процессов на стали, кроме среды, оказывают влияние и некоторые металлургические факторы.
Влияние толщины проката на скорость коррозии стали.
Тонколистовая сталь (меньше 12 мм) корродирует с относительно большей скоростью, чем толстолистовая, что подтверждается многочисленными наблюдениями за скоростями коррозии конструкционных сталей на гидросооружениях.
При равных других условиях данное явление можно объяснить относительно большей концентрацией дефектов структуры стали: скопления дислокаций (несовершенств структуры металла), содер-
9