Көпірдің болат құрылымының теңіз ортасындағы ұзақ мерзімді тұрақтылығын қалай қамтамасыз ету керек

Теңіз ортасындағы коррозиялық белсенділікті түсіну: Неге көпірдің болат құрылымы C5M ортасында экстремалды бұзылуға ұшырайды

Тұз аэрозолі, теңіз суына батыру және ылғалдылық циклы — көпірдің төменгі құрылымдары үшін үш негізгі коррозияны жеделдетуші фактор

Су қоймаларының жағалау бойында орналасқан ішкі құрылымдары үш негізгі коррозиялық қаупты бір уақытта, бірімен бірі әсерлесіп, төтеп беруі керек. Біріншіден, ауадағы тұз металдың бетіне шөгеді де, біздің барлығымыз білетін электрхимиялық реакцияларды бастайды. Екіншіден, теңіз деңгейінің көтерілуі мен төмендеуі нәтижесінде пайда болатын регулярлық су басу құбылысы инженерлердің «оттегі айырымы бар элементтер» деп атайтын құбылысқа әкеледі, сондықтан болатта қажетсіз шұңқырлар пайда болады. Сонымен қатар, салыстырмалы ылғалдылық 85% асатын тұрақты ылғалдылық деңгейін де ұмытпау керек — бұл барлық беттерде тұрақты түрде электролиттің жұқа қабатын қалдырады. Бұл факторлардың қосындысы коррозияның ішкі аймақтардағыдан 5 есе, ал кейде 10 есе дейін жылдамырақ жүруіне әкеледі. Жылдар бойы жүргізілген теңізде әсер ету сынақтары бұл заңдылықты ISO 9223 стандартында көрсетілген қатал орталарда материалдарды сынау бойынша бағыт-көрсеткіштерге сәйкес тұрақты түрде көрсетті.

ISO 9223 C5M классификациясы түсіндірілген: критикалық көпірдің әсер ету аймақтары үшін хлоридтердің шөгу нормасы — 200 г/м²·ж

ISO 9223 стандарты бойынша теңізде болатын коррозияның қаншалықты ауыр болатыны уақыт өте келе тұзды ауа шөгінділерінің мөлшеріне байланысты. C5M санаты ең ауыр жағдайларды көрсетеді. Жылына 1 шаршы метрге 200 граммнан астам шөгінділердің пайда болуы, әдетте толқындар құрылыстарға соғылатын жерлерде бақыланады, осы кезде шашырау және теңіз деңгейінің өзгерісі аймағындағы көпірлер үшін жағдай аса қауіпті болып табылады. Қорғаныссыз қалған болат жылына тек қана коррозиядан 50–80 микрометр жоғалтады. Бұл түрдегі тозу тек қана қолайсыз ғана емес, сонымен қатар бүкіл құрылымға нағыз қауіп төндіреді. Сондықтан дұрыс коррозияға қарсы қорғаныс жүйелері – бұл тек қана тілекті ғана емес, осы маңызды инфрақұрылым элементтері күтілетін қызмет ету мерзімін толықтай өткізу үшін міндетті түрде қажет.

Теңіз жағдайларындағы көпір болаты үшін коррозияға қарсы бояу жүйелерін оптимизациялау

Көп қабатты жүйенің әсерлілігі: Ұзақ мерзімді C5M әсерінде эпоксид–полиуретанға қарағанда цинк-бай бастапқы қабат–эпоксид

Теңіз көпірлері үшін бояуларды таңдаған кезде, олардың электрохимиялық реакцияларға қаншалықты төзімділігі мен коррозияға қарсы кедергі ретінде әрекет ету қабілетіне назар аудару керек. Салауатты сынақтар көрсеткендей, цинкке бай алғашқы қабаттар мен эпоксидті жоғарғы қабаттардың комбинациясы C5M классификациясымен белгіленген қатаң теңіз жағалауындағы орталарда дәстүрлі эпоксидті-полиуретанды жүйелерге қарағанда тиімдірек болып шықты. ISO 12944-9 стандарттарына ұқсас үдетілген сынақ протоколдарының деректеріне сәйкес, шынығып кеткен теңіз жағдайларында шамамен он жылдан кейін бұл цинкті жүйелер пленканың астындағы коррозияны шамамен 70–75% азайтты. Бұл тиімділіктің себебі цинктің құрбан болатын металл ретінде әрекет етуінде жатыр. Қорғаныс қабатында кішкентай трещиналар пайда болса немесе жабылу аймақтарында саңылаулар болса (осындай қатаң жағдайларда жиі кездесетін мәселелер), цинк катодтық қорғанысты әрі қарай қамтамасыз етеді. Бұл тұз шөгінділері жылына шамамен 200 грамм/квадрат метрден астам жылдамдықпен жиналатын аймақтарда ерекше маңызды болып табылады.

Ылғалмен қатаятын уретандар мен жоғары мырышты бастапқы қабаттар — шашырау және теңіз деңгейіндегі көпір аймақтарында 85% RH-тен жоғары деңгейде жоғары сапалы адгезиялық ұстау қабілеті

Қаптау проблемалары әсіресе ылғалдылық 85% асатын аймақтарда тұрақты түрде пайда болады. Біз көретін негізгі мәселе — бұл қаптаулардың қажетті мерзімнен едәуір ерте ыдырауына әкелетін адгезияның бұзылуы. Сынақ жағдайларында ылғалмен қатаятын уретандар өте жақсы нәтижелер көрсетті. Олар ASTM D4585 стандарты бойынша қайталанып суға батырылғаннан кейін шамамен 94% адгезияны сақтайды. Бұл кәдімгі эпоксидті қаптауларға қарағанда (олардың адгезиясы шамамен 78% құрайды) өте әсерлі көрсеткіш. Бұл уретандар неге осылай жақсы жұмыс істейді? Олар ауадағы ылғалмен әрекеттесіп, берік байланыстар түзеді және температураның өзгеруі мен теңіз құбылыстарынан туындайтын болат құрылымдардың тұрақты қозғалысын да төтеп беретін икемді плёнкалар құрады. 92%-дан астам цинк ұнтағы бар (салмағы бойынша) жоғары сапалы цинк бастапқы қабаттарымен қосылған кезде бұл жүйелер хлорид-иондарына қарсы кедергі тудырады. Сынақтар көрсеткендей, олар жылына шаршы сантиметріне 5 мг-ға дейінгі хлорид пенетрациясына төтеп береді. Мұндай қорғаныс күнделікті теңіз тартылысы мен тұзды ауа әсеріне ұшырайтын көптеген жағалаулы аймақтардың талаптарын қанағаттандырады.

Бетті дайындау стандарттары: Көпірдің боялған қабатының ұзақ мерзімділігі үшін SP10 дәрежесіндегі құммен тазарту міндетті талап болып табылады

Тұзды су аймақтарындағы құрылымдарға бояу қабаттарын салу кезінде бояуға дейін беттердің қаншалықты жақсы дайындалғаны осы бояу қабаттарының қанша уақытқа созылатынын шешеді. Су астында орналасқан немесе теңіз суымен тұрақты шашыратылатын көпірлерге (біз оны C5M жағдайлары деп атаймыз) қазіргі кезде SP10 немесе «Шамамен ақ металлды бастыру» деп аталатын нақты бір стандарт қолданылуы міндетті болып табылады. Бұл процессте металдың бетінде ескі қабаттың 5 пайызынан астамы қалмайды және бояудың мықты ұстап тұруына мүмкіндік беретін болатта кішкентай төбелер мен аңғарлар пайда болады. Біз 2–3 мыңдық дюйм тереңдігіндегі анкерлік профильдер туралы сөйлейміз, бұл қазіргі кезде барлығы қалаған төзімді эпоксидті цинк бояуларымен өте жақсы үйлеседі. Алайда адамдар дұрыс дайындық жұмыстарын өткізбей қалса, көптеген проблемалар туындайды. Саладағы мамандар бояу қабаттарының сәтсіздікке ұшырауының сегізден онда тоғызы бірінші кезекте дұрыс тазарту жасалмағандықтан басталатынын айтады. Қалдық зауыттық қабыршағы, тұз шөгінділері немесе қорғасын ізі жаңа бояу қабатының астында жасырылып қалып, кейіннен болашақта үлкен қиындықтарға әкеледі.

Төменгі дайындық стандарттары өнімділікті радикалды түрде нашарлатады:

Су асты құрылыстарында барлық бояу қабатын алмастыру құны 300 доллар/м²-ден асады, сондықтан SP10 сәйкестігі үшін шекті қосымша шығындар ұзақ мерзімді жөндеу циклдары мен құрылымдық сенімділіктің сақталуы арқылы экспоненциалды ROI береді.

Су асты көпірлеріне арналған коррозияға төзімді болаттың альтернативаларын бағалау

Ауа-райына төзімді болат (Кортен) мүмкіндіктерінің шектеулері: Хлоридке қаныққан көпір ортасында патинаның тұрақсыз түзілуі және шұңқырланудың жылдамдатылуы

Ауа-райына төзімді болат өзінің уақыт өте келе тұрақты шаңғы қабатын түзуге қабілетті болғандықтан жұмыс істейді, бірақ бұл барлық процесс тұзды су ортасына ұшырағанда бұзылады. Тұз шөгінділерінің ISO 9223 C5M стандартын (жылына 1 квадрат метрге 200 грамм) асып түсетін немесе оның шегінде болатын аймақтарды қарастырғанда Corten болатында белгілі бір өзгерістер байқалады. Қорғаныш оксидті қабат біркелкі емес және тесіктерге толы болып қалады, нәтижесінде тұз бөлшектері оның ішінде қалып қояды. Одан кейін ішкі аймақтардағы қолданыстағыдан әдетте 3–5 есе жылдам болатын піттинг коррозиясы қарқынды дамиды. Бұл проблемалар кемінде дәлме-дәл жерлерде — дәнекерленген қосылыстарда, бұрандаларда және компоненттердің арасындағы тар аралықтарда айқын көрінеді. Бұл мәселелерге байланысты инженерлер көбінесе теңіз жағалауына жақын орналасқан көпірлердің негізгі құрылымдық тіреуі ретінде ауа-райына төзімді болатты қолданудан аулақ болады.

Қоспалы жақсартылған болаттар: теңіздегі көпірлердің жоғарғы құрылымдарында сенімді пассивтену үшін ISO 14713-2:2020 бойынша Cr–Cu–Ni–P синергиялық шектері

ISO 14713-2:2020 стандарты бойынша құрамдық шектеріне сай әзірленген, теңіз ортасында болжанатын, ұзақ мерзімді пассивтену қасиетін қамтамасыз ететін қоспалы болаттар. Хром, мыс, никель және фосфордың синергетикалық қосылуы хлоридтік жүктеме кезінде де берік, өзін-өзі қалпына келтіретін оксидтік тұтқыр қабат түзуін қамтамасыз етеді:

Бұл стандарттарға сай болат қорытпалары теңіз деңгейінде батырылған кезде коррозия жылдамдығын жылына 0,1 мм-ден төмен ұстайды, бұл әдеттегі көміртекті болатта бақыланатын көрсеткіштен әлдеқайда жоғары. Бұл материалдарды ерекшелейтін негізгі қасиет — олардың қосылу нүктелері мен кернеу әсерінен тұратын аймақтарда жаңа қорғаныш қабаттарын қалыптастыру қабілеті. Бұл қасиет су үстіндегі көпірлер үшін аса маңызды, өйткені коррозия осындай орындарда шоғырланып, проблемалар туғызады. Теңізде орналасқан көпірлердің жоғарғы құрылымдары осындай локальды зақымдануға қатты қауп-қатерге ұшырайды, себебі бұл тікелей құрылымның жөндеуге дейінгі қызмет ету мерзімін қысқартады және жобалау кезінде қарастырылған жалпы қауіпсіздік шегін төмендетеді.