О менеджменте качества противокоррозионной защиты металлических конструкций

Александр Рыженков, ОАО «Конструкция», г. Донецк Владимир Королёв, УкрНИИПроектстальконструкция им. В.Н. Шимановского

О менеджменте качества противокоррозионной защиты металлических конструкций

Расширение функциональных воз­можностей применения металла в строительстве, повышение архи­тектурной выразительности зданий и сооружений определяют необходимость совершенствования требований к сред­ствам и методам противокоррозионной за­щиты конструкций.

Защитные покрытия как элемент качества

Нормативные требования, определяю­щие показатели качества и долговечности строительных металлоконструкций в корро­зионных средах, устанавливают порядок применения действующих стандартов Еди­ной системы защиты от коррозии, старения и биоповреждений (ЕСЗКС).

В состав ЕСЗКС входят организацион­но-методические и общетехнические стан­дарты, стандарты технических требований, правил приемки и методов контроля, стан­дарты типовых технологических процессов.

Анализ требований отечественных и меж­дународных норм подтверждает важность контроля декоративных и защитных свойств покрытий для улучшения потребительский качеств металлопродукции.

Отечественным законодательством опре­делен порядок, при котором производитель обязан обеспечить возможность использо­вания продукции по назначению на протя­жении срока службы, установленного нормативным документом, либо по требованиям технического задания, а в случае их отсут­ствия, в течение 10 лет. Гарантии произво­дителя, предусмотренные договорными от­ношениями, должны обеспечивать требова­ния безопасности при выполнении техниче­ского обслуживания и ремонта. Необходимо отметить, что действующие нормативные до­кументы, в частности СНиП III-18-75 «Прави­ла производства и приемки работ. Металли­ческие конструкции», не предусматривают требований к гарантированным срокам службы строительных металлоконструкций. Вместе с этим практика работ с заказчиками подтверждает, что гарантии производителя на срок эксплуатации являются одним из ос­новных показателей в тендерных условиях на изготовление металлоконструкций.

Условия обеспечения гарантированных показателей долговечности при выборе си­стем противокоррозионной защиты опреде­лены международным стандартом ИСО 12944, устанавливающим признаки класси­фикации коррозионных воздействий, систем защитных покрытий, требования по лабора­торным методам испытаний, контроля каче­ства при нанесении покрытий и в процессе технического обслуживания конструкций.

Выбор эффективных средств и методов противокоррозионной защиты, повышение эксплуатационных характеристик зданий и сооружений является важнейшим факто­ром управления технологической безопасностью. Анализ причин возникновения ава­рий и чрезвычайных ситуаций техногенного характера за последние годы показал, что более 50% случаев связаны с неудовлетво­рительным состоянием объектов при кор­розионных воздействиях. Вместе с этим ра­боты по защите от коррозии и продлению остаточного ресурса не обеспечены необ­ходимой нормативно-технической докумен­тацией, технологическими регламентами, учитывающими свойства защитных и защит­но-декоративных материалов в средах с различной степенью агрессивности воз­действий. Важное значение для обеспече­ния качества имеет нормоконтроль испы­тательных лабораторий, определяющих ка­чество материалов и услуг при проведении противокоррозионных работ. Подтвержде­ние показателей качества мер противокоррозионной защиты создает благоприятные условия для стабильности выполнения про­изводственных программ, обеспечения тех­нологической безопасности эксплуатации конструкций зданий и сооружений.

Нормативные требования к защите от коррозии

В соответствии с принятой номенклату­рой показателей качества строительных ме­таллоконструкций установлены следующие характеристики долговечности:

·                     коррозионная стойкость (степень воздей­ствия среды) К, мм/год или балл;

·                     срок службы защитных покрытий Тз, год.

Действующий до настоящего времени по­рядок функционирования организацион­но-методических и нормативных требова­ний, определяющих показатели долговеч­ности противокоррозионной защиты, сфор­мулирован в нормативных документах. Кро­ме этого, квалификационные требования норм, пособий, государственных стандар­тов определяют различные характеристики физико-механических и химических свойств защитных покрытий, не связанные с рас­четными показателями режима эксплуата­ции конструктивных элементов.

В соответствии с современными пред­ставлениями технологические требования к средствам и методам противокоррозион­ной защиты включают:

·                     применение высокоэффективных атмо­сферно- и химстойких быстросохнущих ла­кокрасочных материалов, способных обес­печивать высокие защитные свойства при минимальном количестве слоев;

·                     правильный подбор грунтовочных, про­межуточных и лакокрасочных материа­лов, обуславливающих долговечность комплексных систем защитных покрытий;

·                     применение высокопроизводительного оборудования для подготовки поверхно­сти металлоконструкций и нанесения ла­кокрасочных материалов;

·                     выполнение всех работ по противокор­розионной защите на заводах металло­конструкций.

В соответствии с требованиями норм ос­новные способы защиты стальных конструк­ций в слабо- и среднеагрессивных средах включают:

·                     горячее цинкование;

·                     газотермическое напыление цинка или алюминия с последующим окрашивани­ем лакокрасочными материалами;

·                     окрашивание лакокрасочными материа­лами;

·                     изоляционные покрытия с электрохимиче­ской защитой (для конструкций в грунтах).

При выборе системы защитного покры­тия стальных конструкций руководствуются следующими основными положениями.

Во-первых, покрытие должно отвечать своему техническому назначению и защи­щать конструкции в течение заданного про­межутка времени.

Во-вторых, соответствовать требовани­ям технологической рациональности и эко­номической целесообразности.

Исходными данными для определения ра­циональной системы защитного покрытия являются состав и концентрация коррозионноактивных агентов, степень агрессив­ности воздействий эксплуатационной среды и показатели коррозионной стойкости кон­структивной формы.

К конструкциям с защитой от коррозии пол­ной заводской готовности следует относить:

·                     конструкции с металлическим покрыти­ем (горячее цинкование, газотермичес­кое напыление цинка или алюминия);

·                     конструкции с лакокрасочным покрыти­ем, не требующие на монтаже окраски слоем, кроме мест, поврежденных при хранении, транспортировке и монтаже.

Выполнение противокоррозионных работ производится на основании проектных ма­териалов, содержащих выбор и обоснова­ние мероприятий по защите от коррозий с учетом установленной расчетной ситуации обеспечения долговечности на всех стади­ях существования строительных металло­конструкций.

Высокое качество и долговечность про­мышленных зданий и сооружений должны быть определены на стадии разработки ра­бочей документации за счет рационально­го сочетания средств и методов противо­коррозионной защиты, всестороннего рас­смотрения требований изготовления, мон­тажа и эксплуатации стальных конструкций.

Использование методов экономико-ма­тематического моделирования режима экс­плуатации конструктивных элементов явля­ется значительным резервом повышения эффективности противокоррозионных ме­роприятий, сокращения трудоемкости и сто­имости работ по защите стальных конструк­ций от коррозии.

Состав покрытий устанавливается с уче­том условий эксплуатации и степени агрес­сивности воздействий на конструктивные элементы зданий и сооружений. Выбор спо­соба защиты от коррозии определяет последовательность технологических опера­ций, обеспечивающих качество и долговеч­ность стальных конструкций при изготовле­нии, монтаже и эксплуатации.

Противокоррозионная защита строитель­ных стальных конструкций выполняется на заводах-изготовителях в соответствии с ВСН 446-84 / ММСС.

Технологический процесс противокорро­зионной защиты стальных строительных конструкций предусматривает в общем слу­чае выполнение следующих работ:

·                     подготовка поверхности для повышения адгезионной прочности защитного по­крытия;

·                     металлизация поверхности за счет пред­варительного нанесения слоя цинка или алюминия;

·                     последовательное нанесение грунтовоч­ных и покрывных слоев, соответствующих проектной системе защитного покрытия;

·                     междуслойная сушка и выдержка готово­го покрытия согласно требованиям тех­нических стандартов на применяемые материалы.

Требования технологической рациональ­ности и экономической эффективности оп­ределяют последовательность операций в зависимости от состава покрытия, органи­зации работ по противокоррозионной за­щите стальных конструкций на заводах-из­готовителях и при выполнении строитель­но-монтажных работ.

Наиболее целесообразным решением яв­ляется выполнение противокоррозионной защиты в заводских условиях, где может быть достигнут высокий уровень механиза­ции и автоматизации, обеспечено высокое качество подготовки поверхности и получе­ния проектной системы защитного покры­тия. Полностью окрашенные на заводе кон­струкции должны предохраняться от нару­шения сплошности покрытия при складиро­вании, погрузо-разгрузочных работах, на стадиях транспортировки и монтажа.

Технологические операции противокорро­зионной защиты на строительно-монтажной площадке определяются степенью завод­ской готовности конструктивных элементов. Для окрашенных в заводских условиях конструкций выполняется зачистка, грунтовка и окраска монтажных соединений, а также восстановление дефектных участков защит­ного покрытия. Загрунтованные конструкции подлежат зачистке и грунтовке в местах уст­ройства соединений и последующей окраске согласно принятой технологической схемы нанесения лакокрасочных материалов в пе­риод монтажа. При изготовлении стальных конструкций на месте предусматривается обязательное выполнение всех операций противокоррозионной защиты в условиях строительно-монтажной площадки.

Правильный выбор системы защитного покрытия и соблюдение технологических норм подготовки поверхности под окраску, нанесение и отверждение лакокрасочных материалов во многом определяют эксплуатационные характеристики и показатели долговечности строительных металлокон­струкций. Технологическая рациональность конструктивной формы, включая требова­ния противокоррозионной защиты, отража­ет технологичность стальных конструкций с точки зрения соответствия проектных ре­шений условиям изготовления, монтажа и эксплуатации.

Обеспечение технологичности конструк­тивных элементов включает:

·                     технологический контроль конструктор­ской документации;

·                     отработку показателей технологичности при проектировании, технологической подготовке и изготовлении;

·                     совершенствование условий и повыше­ние качества выполнения работ при мон­таже, эксплуатации и реконструкции;

·                     количественную оценку показателей тех­нологичности;

·                     внесение изменений и корректировку технических требований на всех стадиях разработки и эксплуатации конструкций.

Выбор средств и методов защиты от кор­розии должен производиться на основе тре­бований технологической рациональности, оптимальной конструктивной и технологи­ческой преемственности технических реше­ний с учетом следующих основных задач:

·                     снижение трудоемкости и себестоимости изготовления и монтажа стальных кон­струкций;

·                     снижение трудоемкости, стоимости и про­должительности ремонтно-окрасочных работ;

·                     снижение общей материалоемкости кон­структивных элементов при изготовле­нии, монтаже и эксплуатации.

Основными направлениями технической политики для долговременной защиты ме­таллоконструкций является реализация сле­дующих мероприятий:

·                     повышение качества подготовки поверх­ности под окраску за счет внедрения дробеметных установок для очистки листо­вого и профильного проката;

·                     применение автоматизированных линий для окраски металлоконструкций с при­менением роботов и манипуляторов;

·                     производство стального листа с алюминированным и алюмоцинковым покры­тием.

Существующий опыт разработки средств и методов повышения долговечности лег­ких металлоконструкций требует тщатель­ного анализа с учетом эффективности тех­нических решений противокоррозионной защиты, наличия сырьевых и материальных ресурсов, регионального размещения про­изводственных мощностей по выпуску ла­кокрасочных материалов, средств техноло­гического оснащения заводов металлокон­струкций в Украине.

Развитие производственной базы по вы­пуску легких металлоконструкций с учетом требований гарантированной долговечнос­ти включает следующие основные направ­ления:

·                     создание новых и внедрение существую­щих атмосферостойких сталей для полу­чения проката различного назначения;

·                     развитие нормативной базы для расчетно-экспериментальной оценки показате­лей долговечности ЛМК на стадии проек­тирования;

·                     разработка и усовершенствование тех­нологий противокоррозионной защиты при изготовлении, монтаже, эксплуата­ции и реконструкции;

·                     обеспечение технологической рацио­нальности средств и методов противокор­розионной защиты на основе оптимизации технико-экономических показателей эффективности.

Расчетно-экспериментальная оценка показателей долговечности

В соответствии с приказом №53 от 28 ян­варя 2005г. в структуре Донбасского центра технологической безопасности (ДонЦТБ) ОАО «УкрНИИПроектстальконструкция им. В.Н. Ши-мановского» создана испытательная лабора­тория средств и методов противокоррозион­ной защиты (ИЛ СМПЗ «Антикор-Дон»). В на­стоящее время проводится работа по аккре­дитации данной лаборатории в Националь­ном агентстве Украины на соответствие тре­бованиям EN17025.

Методологическая база и кадровый потен­циал ДонЦТБ созданы в процессе взаимодей­ствия Органа по сертификации строительной продукции «ЦентрСЕПРОбудметал» и НПИЛ «Антикор-Дон» Донбасской национальной ака­демии строительства и архитектуры, аккреди­тованной в Системе сертификации УкрСЕПРО 01 февраля 1995г. (аттестат аккредитации №211) в соответствии с требованиями КНД 50-002-93. Имеется опыт повторных аккре­дитаций, проведенных в 1998г. (аттестат №UA6/001.Т244 от 19.10.98) и в 2001г. (аттестат №UA 6/001.Т244 от 21.09.01г.) в соответ­ствии с требованиями ДСТУ 3410-96.

Разработанный с учетом международных требований методический подход опреде­ления гарантированных показателей дол­говечности на основе принципов обеспе­чения надежности в расчетах по предель­ным состояниям обеспечивает:

·                     расчетно-аналитическую оценку коэффи­циента надежности противокоррозион­ной защиты yznна стадии проектирова­ния, выявление закономерностей изме­нения отношения резерва надежности в зависимости от установленного срока службы конструктивного элемента и ва­рианта системы защитного покрытия;

·                     определение срока службы защитных по­крытий стальных конструкций на основе статистических данных ускоренных испы­таний для заданных условий эксплуата­ции по признакам предельных состояний IIгруппы.

Анализ причин низкого качества окрасоч­ных работ свидетельствует об имеющих мес­то нарушениях проектных и технологических норм противокоррозионной защиты. Напри­мер, в результате нарушения норм СНиП 2.03.11-85 при реконструкции покрытия ли­тейного цеха в течение одного года после про­изводства работ пришли в негодность ограж­дающие конструкции кровли. Отсутствие вход­ного контроля качества материалов приводит к убыткам, связанным с необходимостью уда­ления некачественных покрытий, и возобнов­лению противокоррозионной защиты кон­струкций по рекламациям заказчика.

Для регламентации требований качест­ва в соответствии с порядком, установлен­ным ИСО 12944, специалистами ДонЦТБ выполняется разработка ДБН, обеспечи­вающих учет нормативных и расчетных значений агрессивных воздействий в рас­четах на коррозийную стойкость и долго­вечность:

·                     ДБН «Защита от коррозии в строительст­ве. Защита металлических конструкций от коррозии»;

·                     ДБН «Защита от коррозии в строительст­ве. Диагностика коррозионного состоя­ния и продления нормативного ресурса металлических конструкций»;

·                     ДБН «Техническая эксплуатация строитель­ных конструкций зданий и сооружений.

Оценка технического состояния и ресур­са, эксплуатация и инженерная защита». Выполненные испытания более чем 50 систем защитных покрытий обеспечили воз­можность использования материалов и тех­нологий долгосрочной защиты, которая раз­решает снизить эксплуатационные затраты за счет увеличения заводской стоимости противокоррозионной защиты конструкций в процессе изготовления.

Установленные принципы обеспечивают возможность нормирования коэффициента надежности первичной защиты yzkи вторич­ной защиты yznот коррозии для расчета стро­ительных металлоконструкций на коррозионную стойкость и долговечность на стадии проектирования. Коэффициенты надежнос­ти противокоррозионной защиты (yzk, yzn) ус­танавливают возможные отклонения проч­ностных, деформационных, эксплуатацион­ных характеристик конструктивных элемен­тов, определенные для типовой модели экс­плуатации объекта и заданного срока службы (Tef, год), от расчетных значений параме­тров, полученных по критериям предельных состояний І и ІІ группы без учета показате­лей гарантированной долговечности.

При этом используются заданные характе­ристики коэффициента надежности противо­коррозионной защиты yzkпо показателю кор­розионной стойкости (первичная защита) и коэффициенту надежности противокорро­зионной защиты yznпо гарантированной дол­говечности (вторичная защита). Разработка рабочих чертежей антикоррозионной защиты (стадия АЗ) производится с учетом требова­ний ГОСТ 21.513 к первичной защите (повы­шение коррозионной стойкости конструктив­ной формы) и вторичной защите (повышение долговечности средств и методов противо­коррозионной защиты). В проекте необходи­мо приводить данные о зонировании режима эксплуатации по составу и интенсивности аг­рессивных воздействий, классификации кор­розионных сред, требования к срокам служ­бы и возобновления защитных покрытий.

Требования к показателям надежности противокоррозионной защиты по критериям предельных состояний
Конструктивные и эксплуатационные характеристики по СНиП 2.03.11-85			Расчетные значения Уzn/yzk, при сроке службы Тн, год
Степень коррозионной агрессивности среды (СКАС)	Способы первичной защиты конструкции	Методы вторичной защиты (МВЗ)	10	30	50	100
СКАС 1	Углеродистые и низколегированные стали без вторичной защиты	МВ3 1	0,99	0,99	0,98	0,95
СКАС 2	Атмосферостойкие стали без вторичной защиты	МВ3 2	0,99	0,96	0,94	0,91
	Углеродистые и низколегированные стали с ЛКП	МВ3 1.2	0,97   0,99	0,86 0,99	0,77   0,98	0,74   0,99
СКАС 3	Углеродистые и низколегированные оцинкованные стали	МВ3 1.1	0,99 0,99	0,95 0,99	0,92 0,98	0,91   0,95
	Углеродистые и низколегированные стали с ЛКП	МВ3 1.2	0,89 0,99	0,88 0,98	0,84 0,95	0,83   0,90
СКАС 4	Углеродистые, низколегированные, оцинкованные стали с ЛКП	МВ3 1.3	0,95 0,99	0,90 0,98	0,92 0,95	0,92   0,90
	Углеродистые и низколегированные стали с ЛКП	МВ3 1.2	0,86 0,98	0,89 0,95	0,89   0,90	0,88   0,85
СКАС 5	Углеродистые и низколегированные стали с ЛКП	МВ3 1.2	0,85 0,95	0,87   0,90	0,88 0,85	0,91   0,80
	Углеродистые, низколегированные, оцинкованные стали с ЛКП	МВ3 1.3	0,92 0,98	0,93 0,95	0,91   0,90	0,93   0,85