Формирование проектных требований на основе управления коррозионной защищенностью стальных конструкций Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 620.19:624.01:69.003 DOI: 10.22227/1997-0935.2020.4.518-532

Формирование проектных требований на основе управления коррозионной защищенностью стальных конструкций

В.П. Королев, Г.А. Герман

Приазовский государственный технический университет (ПГТУ); г. Мариуполь, Украина АННОТАЦИЯ

Введение. В мировой практике продвижение стальных конструкций для реализации эффективных проектов строительства зданий и сооружений связано с инновационным внедрением новых материалов и технологий. Этот процесс определяется нормативными требованиями к надежности строительных объектов, которые включают показатели несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности. Приоритетное направление — предотвращение коррозионного разрушения на основе анализа конструктивной приспособленности и обеспечения качества мер противокоррозионной защиты. Цель исследования — обоснование технико-экономических параметров коррозионной защищенности при проектировании стальных конструкций с учетом требуемого уровня надежности стальных конструкций. Материалы и методы. На основе принципов проектирования по предельным состояниям проанализированы нормативные требования к средствам и методам защиты от коррозии стальных конструкций. Рассмотрены особенности процессного подхода применительно к подтверждению соответствия показателей коррозионной защищенности стальных конструкций. Установлены условия, позволяющие выполнять статистический контроль и математическое моделирование расчетных критериев несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности. Определены номенклатура, показатели и методы офлайн и онлайн контроля определяющих параметров коррозионного состояния конструктивных элементов.

Результаты. Действующие нормативные требования, основанные на интервальной оценке показателей коррози-О О онной стойкости и сроке службы защитных покрытий, характеризуют условия проектирования средств защиты как

О О состояние или ситуацию, связанные с коррозионной опасностью. Коррозионная защищенность определяет условия

N N К Ш

проектирования мер защиты от коррозии по заданным расчетным критериям эксплуатационной пригодности и долговечности. При этом обоснование проектных решений первичной и вторичной защиты выполняется путем расчетного

О з или расчетно-измерительного подтверждения соответствия показателей качества и надежности средств защиты. ^ ю

с Ю Выводы. Расчетные характеристики коррозионной стойкости и долговечности, полученные при офлайн и онлайн

щ контроле определяющих параметров коррозионного состояния конструктивных элементов, обеспечивают инжиниринг

in

качества противокоррозионной защиты. Управление показателями качества и надежности по признакам коррозион-Л ной защищенности создает условия для робастного проектирования мер долговременной технико-экономической

!| з защиты строительных объектов.

ф <u

о О

ю со

СП

о

i

СП СП

(Л

ю

(Л (9

S х ï С

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: стальные конструкции, показатели качества, надежность, долговечность, коррозионная стойкость, срок службы защитного покрытия, коррозионная опасность, коррозионная защищенность, процессный

£ подход, подтверждение соответствия

О ф —■ ^

о

о сэ Благодарности. Авторы выражают искреннюю дань памяти профессору Е.И. Беленя, доценту Ю.Л. Вольбергу, профес-

со ^ сору А.И. Голубеву за ценные рекомендации и критические замечания, высказанные в 1980-1982 гг. при научном кон-

§ § сультировании по проблеме прогнозирования и повышения долговечности стальных конструкций в коррозионных средах.

™ о

2 ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Королев В.П., Герман Г.А. Формирование проектных требовании на основе управле-

ОТ 5 ния коррозионной защищенностью стальных конструкций // Вестник МГСУ. 2020. Т. 15. Вып. 4. С. 518-532. DOI:

10.22227/1997-0935.2020.4.518-532

Current issues of improving the pricing system in construction

in the transition period

Vladimir P. Korolyov1, Galina A. German2

Priazovsky State Technical University; Mariupol, Ukraine

¡É B ABSTRACT

Introduction. In the world practice, promotion of structural steel for execution of new effective projects for building and

¡¡J installation construction is linked with innovative introduction of new materials and technologies. This process is specified by

® JD the regulatory requirements for reliability of building facilities including indices of load capacity, serviceability and durability.

© В.П. Королев, Г.А. Герман, 2020 Распространяется на основании Creative Commons Attribution Non-Commercial (CC BY-NC)

At the same time, the priority is to prevent corrosion damages based on the analysis of the design consideration and assurance of quality of corrosion protection measures. However, for today the possibilities of the concept of limit states as the main instrument for eliminating uncertainty of corrosion protectability parameters are not fully unveiled. The aim of the study is to justify the technical and economic parameters of corrosion protectability in the course of structural steel designing taking into account the required level of structural steel reliability.

Materials and methods. The regulatory requirements for means and methods of corrosion protection of structural steel are analyzed on the basis of limit state design principles. Considered are the features of the process approach for affirming compliance of corrosion protectability indices of structural steel. Established are the conditions that allow carrying out the static check and mathematical modeling of design criteria for load capacity, serviceability and durability. Determined are the nomenclature, indices and methods of offline and online monitoring of the constitutive parameters of corrosion state of structural elements.

Results. The regulations in force based on the interval estimation of indices of corrosion resistance and life of protective coatings describe conditions of protective means designing as a state or case linked with corrosion hazard. Corrosion protectability defines conditions for designing the corrosion protection measures based on the specified design criteria for serviceability and durability. At that, design decisions of primary and secondary protection are justified by means of computational or computational-measuring verification of compliance of quality and reliability indices of protection means Conclusions. Design characteristics of corrosion resistance and durability obtained by offline and online monitoring of the constitutive parameters of corrosion state of structural elements provide engineering of corrosion protection quality. Management of quality and reliability indices based on corrosion protectability signs lays the groundwork for robust designing measures for the long-term technical and economic protection of building facilities

KEYWORDS: structural steel, quality indices, reliability, durability, corrosion resistance, protective coating life, corrosion hazard, corrosion protectability, process approach, compliance affirmation

FOR CITATION: Korolyov V.P., German G.A. Formation of design requirements based on the management of structural steel corrosion protectability. Vestnik MGSU [Monthly Journal on Construction and Architecture]. 2020; 15(4):518-532. DOI: 10.22227/1997-0935.2020.4.518-532 (rus.).

ВВЕДЕНИЕ

Расширение функциональных возможностей применения стальных конструкций в строительстве, повышение архитектурной выразительности зданий и сооружений определяют необходимость совершенствования проектных требований к обеспечению качества и надежности на основе критериев предельных состояний. Среди показателей качества стальных конструкций, применяемых в зданиях и сооружениях различного назначения, стандартом ГОСТ 4.253 установлены критерии долговечности: коррозионная стойкость (степень агрессивности среды), мм/год или балл; срок службы защитных покрытий, год. Наряду с непрерывным совершенствованием нормативной базы проектирования стальных конструкций, в отечественных и зарубежных правилах отсутствуют расчетные положения, обосновывающие безопасность, эксплуатационную пригодность и долговечность с учетом технико-экономических аспектов противокоррозионной защиты.

Как известно, нормы, требования и методы контроля показателей качества устанавливаются в зависимости от вида решаемых задач. Период 1950-1970 гг. связан с жесткой регламентацией экономного использования стали и рекомендуемых групп лакокрасочных покрытий для объектов строительства. Систематические исследования в области долговечности начаты на кафедре металлических

конструкций МИСИ им. В.В. Куйбышева (ныне — Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет) под руководством профессора Н.С. Стрелецкого1, профессора А.И. Кикина2 и продолжены в Новосибирском инженерно-строительном институте им. В.В. Куйбышева (ныне — Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет) профессором И.И. Кошиным. Выполнение работ в данном направлении обеспечило приоритетное рассмотрение влияния конструктивных факторов, что позволило оценить устойчивость конструктивных форм против коррозии в требованиях СНиП 11-28-73. Стремление к экономии и регламентированию области применения стальных конструкций было закреплено в технических правилах ТП 101-81.

Главным приоритетом периода 1980 годов стал комплексный подход к организации противокоррозионной службы согласно Постановлению Совета Министров от 12.07.1978 № 597. Определен порядок ведения учета потерь от коррозии и затрат на противокоррозионную защиту по форме статистической отчетности № 1-кор, что способствовало объективному анализу экономической эффектив-

< п

ф е t о

i H k l s, G Г СС

У

o n

I D

y 1

J со I

n

DD 3 o

=¡ ( о? n

E CO

n 2

n g

D 6

r 6 t (

CD )

<D

01

1 Стрелецкий Н.С. Избранные труды / под ред. Е.И. Беле-ня. М. : Стройиздат, 1975. 422 с.

2 Кикин А.И., Васильев А.А., Кошутин Б.Н. и др. Повышение долговечности металлических конструкций промышленных зданий. 2-е изд. М. : Стройиздат, 1984. 301 с.

№ П

■ Т

s S

s у с о (D *

JJ JJ

M M

о о 10 10 о о

О О сч N о о

сч сч * *

К (V

U 3

> (Л

С И

m in

j

ф Ф

о £ —■

о о

со <т 8 «

от от

о О

ю со

СП

о

i

СП СП

от от

с w Г

О to Ф Ф СО >

ности средств защиты. Благодаря концентрации усилий при решении отраслевой научно-технической проблемы 0.55.16.101 «Разработать и внедрить эффективные методы и средства антикоррозионной защиты строительных конструкций» была выполнена систематизация экспериментальных данных исследований: степени агрессивности воздействий, коррозионной стойкости конструкций и их защитных покрытий, эффективности новых материалов и технологий защиты от коррозии. Методической основой для совершенствования качества стали стандарты ЕСЗКС, устанавливающие единые требования по защите изделий и материалов от коррозии, старения и биоповреждений на всех стадиях жизненного цикла (ЖЦ) стальных конструкций. Кроме разработки новых норм СНиП 2.03.11-85, вопросы проектирования мер по защите от коррозии получили развитие в Рекомендациях3, а контроль коррозионного состояния нашел отражение в Пособии4, подготовленном ЦНИИПроектстальконструкция им. Н.П. Мельникова.

События 1990 годов внесли существенные изменения в постановку организационно-методических задач, решаемых в области строительного проектирования. Нормативное обеспечение эксплуатационной надежности и долговечности зданий и сооружений в постсоветский период усложнилось проблемами структурных изменений в отраслях промышленности, изменением форм собственности основных фондов предприятий. Нерегулируемость вопросов в значительной мере компенсируется большим объемом экспериментальных исследований, позволяющих использовать временную зависимость коррозионного разрушения для прогнозирования долговечности стальных конструкций в условиях строительных объектов различного назначения. Вместе с этим считается, что фактор коррозии не имеет приемлемого аналитического описания. Таким образом, в целях упрощения расчетной модели влияние коррозионных воздействий предлагается не учитывать прямым путем, а запас прочности увеличивать соответствующим значением коэффициента условий работы5. Важным приоритетом при построении математических моделей, описывающих процесс взаимодействия элементов конструкции

с агрессивной средой, является оптимизация затрат при проектировании тонкостенных конструкций6.

Нестабильный период функционирования и развития экономики, условия формирования рыночных отношений и конкурентной среды потребовали проведения гармонизации нормативных актов с требованиями европейских стандартов (hEN) Ев-рокодов и принципами всеобщего управления качеством (TQM). Требования адаптации национальных норм к системе европейских и международных стандартов повлияли на развитие системных методов обеспечения долговечности7. Стандартом ISO 9001 определена процедура «процессного подхода», которая способствовала переходу на модели управления качеством в процессе всего ЖЦ конструкций. В этой связи качественные и количественные критерии долговечности конструкций и их защитных покрытий приобретают новое содержание благодаря сертификации продукции, услуг и систем качества предприятий8. Оценка остаточного ресурса зданий и сооружений направлена на выявление условий исчерпания несущей способности конструкций в результате коррозионного разрушения [1-3].

В зарубежной практике проектирования стальных конструкций управление надежностью при воздействии коррозионных сред достигается путем создания запасов прочности, долговечности стальных конструкций, соответствующего контроля и технического обслуживания строительных объектов [4, 5]. При этом потенциальные причины потери несущей способности и эксплуатационной пригодности определены как изменения геометрических характеристик сечений при сплошной (равномерной или местной) коррозии, а также механических свойств в результате коррозионного растрескивания стали. Принято, что требуемая надежность достигается расчетными методами с допуском на коррозию или путем нанесения защитных покрытий [6, 7]. Проектные спецификации систем лакокрасочных покрытий разрабатывают по требованиям ISO 12944. Однако установленные стандартом ISO 12944-1 интервалы срока службы не являются «гарантированной долговечностью» защитных покрытий, их назначение ориентировано на формирование мер технического обслуживания.

3 Рекомендации по проектированию защиты от коррозии строительных металлических конструкций. М. : ЦНИИПроектстальконструкция им. Мельникова, 1988. 166 с.

4 Голубев А.И., Горохов Е.В., Королев В.П. и др. Пособие по контролю состояния строительных металлических конструкций зданий и сооружений в агрессивных средах, проведению обследований и проектированию восстановления защиты конструкций от коррозии (к СНиП 2.03.11-85). М. : Стройиздат, 1989. 51 с.

5 Райзер В.Д. Расчет и нормирование надежности строительных конструкций. М. : Стройиздат, 1995. 352 с.

6 Овчинников И.Г., Почтман ЮМ. Тонкостенные конструкции в условиях коррозионного износа: расчет и оптимизация: мон. Днепропетровск : ДДУ, 1995. 190 с.

7 Gorochov E.V., Korolev V.P., Balkema A.A. Durability of Steel Structures Under Reconstruction. Rotterdam : Brook-field, 1999. 305 p.

8 Долговечность и защита конструкций от коррозии. Строительство, реконструкция (теория, исследования, практика, ресурсосбережение и экология, оценка качества, сертификация): мат. междунар. конф., 25-27 мая 1999 г М., 1999. 352 с.

В соответствии с данными тенденциями заслуживают особенного внимания работы, направленные на сравнительную оценку экономической эффективности новых материалов и технологий [8, 9] с учетом реальных коррозионных потерь [10]. Программа обеспечения надежности в течение всего ЖЦ должна соответствовать уровню ответственности его конструктивных элементов, обеспечивать контроль технических параметров и мониторинг регламентных требований спецификации проекта [11]. Выбор оптимального варианта технико-экономической защиты предполагает учет статистически значимых критериев долговечности, оценивание которых позволяет снижать инновационные и инвестиционные риски, вызванные возможными отклонениями от расчетных ситуаций [12, 13]. Это, в свою очередь, повышает конкурентоспособность и способствует ресурсосбережению, определяет актуальность, новизну и практическую значимость формирования требований регулирования коррозионной защищенности стальных конструкций [14], исходя из анализа глобального уровня угроз [15, 16].

Выполненный краткий обзор информационных материалов и научных методов обеспечения надежности в строительстве позволяет обозначить цель исследования — определить проектные требования к эксплуатационной пригодности и долговечности на основе принципов процессного подхода к оценке технико-экономических параметров коррозионной защищенности.

Реализация поставленной цели предполагает решение следующих задач:

• уточнить критерии эксплуатационной пригодности и долговечности, связанные с условиями коррозионной опасности и коррозионной защищенности;

• обосновать коэффициенты надежности, расчетные модели и методы контроля показателей долговечности;

• экспериментально подтвердить соответствие проектных значений коррозионной стойкости и срока службы защитных покрытий стальных конструкций.

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

Рассмотренные выше технико-экономические аспекты обеспечения долговечности определили необходимость систематизации качественных и количественных требований технического регулирования соответствия средств защиты от коррозии стальных конструкций требуемому уровню надежности здания или сооружения. Стандартом ДСТУ Б В.2.6-193 (далее — стандарт) усовершенствованы понятия и категории в части обеспечения конструктивной приспособленности и качества защитных покрытий при проектировании металлических кон-

струкций. Разработка данного документа выполнена с учетом требования оценивания показателей качества первичной и вторичной защиты исходя из функционального назначения, надежности и технологической безопасности конструкций [17]. При этом меры первичной защиты связаны с повышением коррозионной стойкости за счет формирования необходимых параметров конструктивной приспособленности. Меры вторичной защиты установлены исходя из требуемого срока службы защитных покрытий. Комплексная характеристика ремонтопригодности задана в виде коэффициента готовности мер первичной и вторичной защиты. Поэтому стандартом долговечность определена, как способность конструкций и их защитных покрытий выполнять необходимые функции до момента наступления предельного состояния при заданной системе технического обслуживания и ремонта.

Особенностью стандарта ДСТУ Б В.2.6-193 является положение (п. 4.2), согласно которому обеспечение качества материалов и конструкций, сокращение коррозионных потерь и выбор эффективных средств и методов защиты от коррозии должны предусматривать процессный подход к управлению ресурсами на основе технико-экономических параметров коррозионной защищенности [18, 19]. С точки зрения контроля эффективности проектных решений и достижения заданных эксплуатационных характеристик в документе зафиксирована необходимость выполнения регламентных процедур подтверждения соответствия мер первичной и вторичной защиты показателям гарантированной долговечности. В работе [20] сформулированы достаточные условия безаварийной эксплуатации конструкций в виде классификационных признаков уровня коррозионной опасности (KI-KV) для условий применения метода предельных состояний. Следует особо подчеркнуть, что коррозионная опасность включает определенное состояние или ситуацию (угрозу), при которой увеличивается вероятность наступления ущерба в связи с тем, что данное коррозионное состояние или отклонение от нормальной эксплуатации являются потенциальной причиной (угрозой) наступления опасности или того, что может повлиять на размер ущерба. В связи с этим предложена методика оценки работоспособности корродирующих конструкций с учетом требований процессного подхода к управлению качеством и безопасностью на основе принципов DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve, Control) [21]. К сожалению, в действующем стандарте положения DMAIC имеют ограниченное толкование, что не позволяет выполнять оценивание коррозионной защищенности по условиям эксплуатационной пригодности и долговечности.

< п

ф е t с

i G Г

сС

У

0 со § со

1 z у 1

j со

^ i

n °

dd. 3 o

=! (

о §

E w

§ 2

n 0

D 6

A CD

Г 6 t (

CD ) i

<D

01

« DO

■ T

(Л У

с о

<D X ,,

О О 10 10 О О

О О сч N о о

N N *

К <D U 3 > (Л С И

to in

¡1 ф ф

о £

о

о _

§<

о со

™ О

о

го

о

о

о

Исходя из актуальности и практической значимости формирования технико-экономических показателей долговечности стальных конструкций, рассмотрим особенности проектного обоснования системы противокоррозионной защиты конструкций (СПЗК) в зависимости от требуемого уровня коррозионной защищенности (21-2^). Область применения проектных положений, связанных с оцениванием условий коррозионной опасности (защищенности), включает обоснование сроков службы мер первичной и вторичной защиты, долговечности и управления техническим обслуживанием в течение всего ЖЦ конструкций (табл. 1).

Задание надежности СПЗК производится с учетом технико-экономических параметров, определяющих уровень коррозионной опасности (защищенности), категории ответственности средств защиты, класса опасности, степени риска, характеристики потерь и размера потенциального ущерба (вход системы) [21]. Эффективность СПЗК подтверждается установленной процедурой контроля определяющих параметров коррозионного состояния (ОПКС), уровнем технологической безопасности, признаками цикла развития противокоррозионной защиты (выход системы). В работе [14] требования к качеству, надежности и безопасности СПЗК представлены квалитативными условиями антикризисного (цикл Q1), затратного (цикл Q2), стимулирующего (цикл Q3) или сбалансированного (цикл Q4) регулирования. Использование и управление уровнем надежности СПЗК путем преобразования входов в выходы делает возможным оценку долговечности на основе дифференцированного анализа параметров коррозионной опасности (защищенности) с учетом критериев предельных состояний, реализуемых совместно с методом парциальных коэффициентов надежности.

Систематизация условий оценивания предельных состояний по признакам коррозионной опасности (защищенности) представлена в табл. 2.

В постановке задач обоснования проектных решений СПЗК используются критерии надежности I уровня при раздельном рассмотрении нагрузок, воздействий и несущей способности [20]. Изменчивость воздействий учитывается путем выбора наиболее неблагоприятного сочетания экстремальных значений факторов агрессивной среды уд. Состав и интенсивность коррозионных воздействий устанавливаются по данным строительной климатологии, нормативным параметрам коррозионной агрессивности атмосферы, результатам статистической оценки эксплуатационных воздействий рабочих сред Ak, г/м2год. Случайный характер показателей коррозионной стойкости, связанный с природой металлургических факторов, рассматривается для строительных сталей на основе нормального распределения Чть обеспечивающего точность оценки параметров процессов износа и старения. Коэффициенты надежности первичной у^ и вторичной защиты у2И учитывают конструктивную приспособленность, а также допустимые отклонения эксплуатационных характеристик конструктивных элементов в зависимости от категории ответственности СПЗК. Коэффициент надежности коррозионного состояния у2/ устанавливает изменение параметров однородных конструктивных элементов. Формирование расчетных моделей и расчетных ситуаций осуществляется топологическими методами по данным анализа причинно-следственных связей СПЗК. Управление технологической безопасностью выполняется на основе анализа рисков К, балл, и диагностики живучести Ткп, год, с учетом коэффициента обратной связи ^ негативных внешних воздействий.

Необходимо отметить, что управление проектными решениями включает отработку спецификаций с учетом заданного уровня надежности СПЗК и результатов подтверждения соответствия ОПКС по данным онлайн и офлайн контроля с использова-

Табл. 1. Обобщенная матрица выбора уровня надежности СПЗК Table 1. Generalized matrix of choosing the level of reliability index of SCPS

ю

CO

о о

i

en

СП

(Л

ю

Степень агрессивности воздействий K, мм/год / Degree of exposure corrosive-

Интервальные оценки коэффициента готовности противокоррозионной защиты Kg / Range estimates of corrosion protection availability factor Kg

ness K, mm per year 0 < Kg < 0,1 0,1 < Kg < 0,3 0,3 < Kg < 0,5 0,5 < Kg < 0,7 0,7 < Kg < 1,0

Слабоагрессивная / Weak-level corrosive environment, 0,01 < K < 0,05 KI ZIV ZIII ZII ZI

Низкоагрессивная / Low-level corrosive environment, 0,05 < K < 0,15 KII KI ZIV ZIII ZII

Высокоагрессивная / High-level corrosive environment, 0,15 < K < 0,30 KIII KII KI ZIV ZIII

Очень высокоагрессивная / Very highlevel corrosive environment, 0,30 < K < 0,50 KIV KIII KII KI ZIV

Сильноагрессивная / Strong-level corrosive environment, K > 0,50 KV KIV KIII KII KI

¡1 w

"S

Г

ïl

О tn ф ф

со >

Табл. 2. Расчетные показатели обоснования проектных решений по уровню надежности СПЗК Table 2. Design indicators for justifying the design solutions based on the SCPS reliability level

Критическ состояния Группа/ Group ие предельные Ultimate limit tate Требования безопасности / Safety requirements Уровень надежности СПЗК / SCPS reliability level Параметры регулирования расчетных ситуаций / Parameters of regulation of design cases Обозначение параметра/ Parameter designation Расчетные п Design in Коэффициенты надежности / Reliability factors оказатели*/ dicators* Эффекты воздействий / Exposure effects

Первая / First Обеспечение несущей способности / Assurance of load capacity KI-KV Конструктивная приспособленность / Structural suitability Ikc Yfk, Ymk, YzK Ak

Коррозионное разрушение / Corrosive failure Ikw Yzf —

Живучесть / Survivability Ikr Vm Tkn

Вторая / Second Эксплуатационная пригодность / Serviceability ZI-ZIV Долговечность / Durability 2kd "fzn TkY / TZY

Технологическая безопасность / Process safety 2ks - R 1

Ремонтопригодность / Repair-ability 2km - Kg

* Примечание: В таблице использованы обозначения:

коэффициентов надежности — по воздействиям (f); по коррозионной стойкости материала (у,^); первичной защиты (yzK); вторичной защиты (yz„); коррозионного состояния (yz/); обратной связи (vm);

эффектов воздействий — расчетных годовых потерь конструктивного элемента (Ak, г/м2год ); ресурса по критерию живучести (T^); проектного (гарантированного) срока службы первичной/вторичной защиты (TkY / Т год); уровня риска технологической безопасности (R1, балл); коэффициента готовности (Kg).

* Note: The following symbols are used in the table:

reliability factors — based on attacks (y^); based on corrosion resistance of material (ymk); primary protection (yzK); secondary protection (yz„); corrosion state (yz/); feedback (vm);

effects of attacks — of design annual losses of structural elements (Ak, gm per sq.m per year); of life based on survivability criterion (Tkn); of design (guaranteed) service life of primary/secondary protection (TtJ TZY, year); of level of process safety risk (R number); of availability factor (Kg). '

< DO

<d е t с

i G Г

сС

У

нием стандартных методов испытании и измерении (табл. 3).

В целом, согласно условиям EN 1990 (см. С3.2), численные значения коэффициентов надежности и эффекты воздействий могут быть определены одним из двух способов на основе данных: а) многолетнего опыта проектирования; б) статистического анализа экспериментальных результатов и полевых наблюдений.

Анализ требований конструктивной приспособленности произведен методами планирования эксперимента9. Параметрическое описание входов и выходов в задаче статистического моделирования коррозионного разрушения выполнено для установления причинно-следственных отношений факторов агрессивности воздействий и конструктивной формы элементов. Реализация ускоренных коррозионных испытаний с использованием дробной реплики 215-10 позволила выявить эффекты взаимодействия факторов коррозионной среды и конструктивных параметров в форме топологической модели

9 Королев В.П. Теоретические основы инженерных расчетов стальных конструкций на коррозионную стойкость и долговечность // Научные труды ДГАСА. № 1-95. Макеевка, 1995. 110 с.

показателя коррозионной стойкости А/ г/м2рж):

I=Nj=L /

А, 1 = ао XXа,) Тк, (!)

I =0 1=0 /

где а0 — коррозионные потери образцов стали С235 (г/м2); а1(/) — весовые характеристики эффектов взаимодействия г-го фактора коррозионных воздействий и/-го параметра конструктивной формы; Тк — промежуток времени, соответствующий установившимся значениям коррозионных потерь (год).

Задача оценки технико-экономических показателей долговечности первичной и вторичной защиты (Тку / Т2у, год) в течение продолжительного периода времени не имела приемлемого аналитического описания. Управление средствами и методами защиты по требованиям СНиП 2.03.11 осуществлялось путем изменения качественных характеристик категорий размещения конструкций и групп лакокрасочных материалов по назначению.

Разработанный подход к проектированию СПЗК с учетом показателей живучести и долговечности первичной защиты (Тку, год) изложен в работе [20]. Оценивание условия коррозионной защищенности для лакокрасочных покрытий (Т2у, год), как

o со

n СО

У 1

J со

^ I

n ° o

=! ( o?

о n

СЛ

It —

о CO

n 2

CO

о > §

о

О

0)

о

on

ф ) i

<D

01

« DO

■ T s □

s У с о <D Ж ,,

О О 10 10 О О

Табл. 3. Этапы и методы подтверждения соответствия качества СПЗК Table 3. Stages and methods of conformation of compliance of SCPS quality

Этап / Stage

Методы контроля / Methods of monitoring

Типы испытаний / Types of tests

Стандарты / Standards

Результат/ Results

о о

N N

О О

сч сч

Ч1 к

о >

с 00

1П ^

о H

Проектирование / Designing

Робастный подход к проектированию, планирование эксперимента DoE / Robust Design, design of

experiments DoE

Расчетно-измери-тельный офлайн контроль / Calculation and measurement ofline control

Определение коррозионной стойкости металлов и покрытий / Determination of corrosion resistance of metals and coatings ISO 12944 ГОСТ 13819 / GOST 13819 ГОСТ 9.908 / GOST 9.908 ДСТУ Б В.2.6-193 / DSTU B V.2.6-193 СП 28.13330 / SP 28.13330

Определительные испытания несущей способности / Load capacity determination tests ДСТУ Б В.2.6-10 / DSTU B V.2.6-10

Проверка соответствия физико-механических свойств покрытий / Verification of conformity of physical and mechanical properties of coatings ISO 12944-6 ISO 2409 ГОСТ 9.032 / GOST 9.032 ГОСТ 6806 / GOST 6806 ГОСТ 4765 / GOST 4765 ГОСТ 15140 / GOST 15140 ГОСТ 9.403 / GOST 9.403 ГОСТ 21513 / GOST 21513

Ускоренные испытания на коррозионную стойкость и долговечность / Accelerated corrosion resistance and durability tests ISO 7384 ГОСТ 9.401 / GOST 9.401 ГОСТ 9.308 / GOST 9.308

Выбор средств первичной и вторичной защиты на основе подтверждения соответствия допусков вблизи номинальных значений коррозионной стойкости и долговечности заданному уровню надежности СПЗК / The choice of measures of primary and secondary protection based on the confirmation of compliance of tolerances to the specified level of reliability of SCPS closed to the nominal values of corrosion resistance and durability

<U <u

О S —'

о

О cj CD <f

d ro с о

■+J

о

о О

ю со

СП

о

i

СП СП

(Л

ю

О (П ф ф

СО >

Контроль факторов агрессивных воздействий / Monitoring of exposure corrosiveness factors

Развертывание функции качества QFD / Quality function deployment QFD

Регистрационный, расчетно-измери-тельный онлайн контроль / Registration, calculation and measurement online control

Оценка степени агрессивности воздействий / Assessment of exposure corrosiveness degree

Определение коррозионных потерь / Determination of corrosion losses Определение стойкости покрытий в атмосферных условиях / Determination of coating resistance in the atmospheric conditions

Проверка параметров технического состояния / Check-out of technical state parameters

Оценка внешнего вида /

Assessment of appearance

Контроль состояния в агрессивных средах / Monitoring of structural state in corrosive environments

ISO 12944-2

ГОСТ 9.039 / GOST 9.039 ГОСТ 9.104 / GOST 9.104 ДСТУ Б В.2.6-193 / DSTU B V.2.6-193 СП 28.13330

ГОСТ 9.040 / GOST 9.040

ISO 6270

ГОСТ 6992 / GOST 6992 ГОСТ 9.909 / GOST 9.909 ISO 12944-8

Идентификация факторов коррозионной агрессивности на основе рас-четно-измерительного контроля коррозионных потерь / Identification of factors of corrosiveness based on calculation and measurement control of corrosion losses

ISO 4628 ISO 12944-7

ГОСТ 9.301 / GOST 9.301 ГОСТ 9.302 / GOST 9.302 ГОСТ 9.307 / GOST 9.307 ГОСТ 9.407 / GOST 9.407 ГОСТ 9.311 / GOST 9.311 Пособие к СНиП 2.03.11 / Manual for SNiP 2.03.11

Мониторинг технико-экономических рисков и усовершенствование проектных спецификаций путем вариации параметров входа и выхода процесса технического обслуживания СПЗК / Monitoring of technical and economic risks and improvement of design specifications by varying the inlet and outlet parameters of the SCPS maintenance process

критерия эксплуатационной пригодности, основывается на физических моделях потери работоспособности в результате отказа защитных свойств по признакам коррозионной опасности. Регистрационную оценку защитных свойств лакокрасочных покрытий рекомендуется выполнять статистическими методами для аналогичных (однородных) конструктивных элементов в пределах однородных по составу и интенсивности воздействий, зон эксплуатации промышленных и гражданских объектов. Квалиметри-ческий контроль технического состояния вторичной защиты производится по обобщенному показателю защитных свойств А2 с учетом зависимости:

A = £ Bixi

(2)

где В1 — коэффициент весомости вида разрушения; X1 — относительная оценка 1-го вида разрушения; 1 — число видов разрушений.

По нормам ISO 12944-1 уровень разрушения покрытия до первого полного ремонтного окрашивания должен быть согласован между заинтересованными сторонами и подвергнут оценке в соответствии со стандартом с ISO 4628. Согласно установленным требованиям, долговечность противокоррозионной защиты имеет три интервала нормативных значений срока службы покрытий Tzn, год: низкий от 2 до 5 лет; средний от 5 до 15 лет; высокий свыше 15.

На основе вышеизложенного, очевидной становится необходимость использования допустимых

отклонений первичной и вторичной защиты при выявлении предельных состояний по признакам коррозионной опасности (защищенности), представленных в табл. 2. Поэтому, согласно требованиям стандарта ДСТУ Б В.2.6-193, вводятся четыре категории ответственности конструкций и их защитных покрытий (П1-П4), связанные с характером последствий коррозионных воздействий. Параметрическое проектирование по заданному уровню надежности предлагается выполнять на основе допусков изменения признаков соответствия эксплуатационной пригодности (табл. 4).

Таким образом, эксплуатационную пригодность по уровню коррозионной защищенности целесообразно устанавливать расчетно-измеритель-ным, регистрационным офлайн контролем (оценкой соответствия) СПЗК с учетом проектных требований спецификации базовых (характеристических) параметров коррозионной стойкости и долговечности. В данном случае основанием для принятия решения о выборе СПЗК является протокол испытаний (заявление поставщика о соответствии). Результаты регистрационного онлайн контроля нацелены на мониторинг уровня риска технологической безопасности и подтверждение соответствия проектных мер технического обслуживания. Расчет-но-измерительный онлайн контроль, как правило, связан с критическими ОПКС, вызывает дополнительные затраты на риск-диагностику технического состояния с привлечением специализированных организаций.

Табл. 4. Допуски предельных отклонений ОПКС для категорий ответственности по коррозионной защищенности стальных конструкций

Table 4. Permissible limit deviations of DFCS for categories of criticality based on corrosion protectability of structural steel

Обозначе- Признаки соответствия категории ответствен- Параметры работоспособности / Parameters of

ние катего- ности параметрам работоспособности / Signs of serviceability

рии conformity of criticality category with serviceability Класс Критерий отказа за- Коэффициент

ответственности / Designation parameters риска СПЗК / SCPS risk щитных покрытий / Criterion of protective coating failure надежности / Reliability factor

of criticality category class А hk, мкм Tzn fzK

П1 / P1 Допускает снижение декоративных свойств вто- 3 0,85 - 0,99 0,95

ричной защиты / Allows degradation of decorative features of secondary protection 4 0,90 1,00 0,99

П2 / P2 Не допускает снижения защитных свойств 3 0,55 - 0,95 0,90

вторичной защиты / Does not allow degradation of 4 0,60 0,99 0,95

protective features of secondary protection

П 3/ P3 Допускает снижение защитных свойств вторич- 3 0,40 50 0,90 0,85

ной защиты / Allows degradation of protective features of secondary protection 4 0,45 30 0,95 0,90

П4 / P4 Допускает снижение характеристик первичной 3 0,30 100 0,85 0,80

защиты / Allows degradation of features of primary 4 0,35 70 0,90 0,85

protection

< DO

<d е t о

i

G Г сС

У

o

n CO

l 2 y 1

J to I

n °

2 3 o

zs ( o?

n

)

СЛ I

о

n 2

CO

о

2 § > §

о

О

0)

о

on

CD ) jj

<D

01

« DO ■

s □

s у с о <D Ж

22 О о 10 10 о о

О О сч N о о

сч сч * *

К (V

U 3

> (Л

С И

m in

j

ф Ф

о ё

о

о _

8<

о со

™ О

о

го

о

о

о

ю со

СП

о

i

СП СП

(Л

ю

Приоритет в научно-методических вопросах исследования коррозионной стойкости и долговечности стальных конструкций принадлежит организованной в 1961 г. по инициативе профессора Н.С. Стрелецкого лаборатории стойкости металлических конструкций при кафедре металлических конструкций МИСИ им. В.В. Куйбышева. Данное направление получило развитие в научно-производственной испытательной лаборатории (НПИЛ) «АнтикорДон» [13], созданной под руководством профессора Е.В. Горохова в Донбасской национальной академии строительства и архитектуры в 1994 г (аттестат аккредитации № 211 в Системе сертификации УкрСЕПРО).

Материалы исследований авторов данной статьи отражают результаты работы испытательной лаборатории (ИЛ) «Антикор-Дон» Донбасского центра технологической безопасности (г. Макеевка) ООО «УкрНИИпроектстальконструкция им. В.Н. Шимановского», аккредитованной по требованиям ДСТУ ВО/ШС 17025 (сертификат № 2Т 773).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В контексте требований качества, надежности и безопасности строительных металлоконструкций [14] первостепенное значение приобретает оценивание расчетных критериев несущей способности (Шс, \км, 1кг) [20] и эксплуатационной пригодности (2Ы, 2к^, 2^) [21], среди которых наибольшую сложность вызывают методические вопросы анализа долговечности вторичной защиты [19]. Указанное обстоятельство напрямую связано с широким ассортиментом лакокрасочной продукции и возрастающими запросами потребителей в отношении гарантийных обязательств в металлостроительстве. Проектный срок службы (Т2у, год) и коэффициент готовности (К) СПЗК во многом зависят от достоверности результатов определительных (ускоренных, стендовых) испытаний защитных покрытий. Вместе с этим действующие стандартные методики, ориентированные на способ измерения, не отражают принципы статистических оценок расчетных характеристик предельных состояний. Принимая во внимание важность данного положения, рас-

смотрим конкретный пример оценки соответствия долговечности защитных покрытий требованиям проектного уровня надежности СПЗК.

Объектом исследования являлись защитные покрытия на основе протекторного спецсостава ZINTEC® (ТУ У 20.3-38168926-001), ускоренные коррозионные испытания которых выполнены ИЛ «Антикор-Дон» в соответствии с заявкой ООО «НПЦ Теплоантикорзащита» на проведение сертификации продукции по требованиям СНиП 2.03.11 (п.п. 5.16, 5.19, табл. 29, Приложение 14). Покрытие ZINTEC® — тонкопленочное покрытие холодного цинкования, предназначенное для противокоррозионной защиты наружных и внутренних поверхностей промышленного оборудования и металлических конструкций, обеспечивает одновременно активную (катодную) и пассивную (барьерную) защиту от коррозии.

Программой испытаний определены три системы защитных покрытий ZINTEC® в соответствии с условиями маркировки табл. 29 СНиП 2.03.11: СПЗК1 — один слой материала (40-60 мкм), [IIa-2 (55)]; СПЗК2 — два слоя (70-90 мкм), [IIa, IIIa-3 (80)]; СПЗК3 — три слоя (100-120 мкм), [IIa-4 (110)]. Оценка долговечности систем покрытий на основе состава ZINTEC® выполнялась в соответствии с ISO 12944-2. Задание условий и продолжительность испытаний покрытий на основе ZINTEC® представлены в табл. 5.

Согласно ISO 12944-6 воздействия в камере непрерывной конденсации осуществлялись при температуре 40 ± 3 °С и относительной влажности 100 %. В испытательной камере соляного тумана STS-9MS распыление 5%-го раствора хлористого натрия выполнялось при температуре 35 ± 2 °С, относительной влажности 95-98 % (рис. 1, а). Циклическое воздействие в аппарате искусственного старения производилось с помощью устройства для подачи двуокиси серы с концентрацией 5 мг/м3 (рис. 1, b).

Контроль степени агрессивности воздействий выполнялся гравиметрическим методом на образцах-«свидетелях» из стали С235 в соответствии с указаниями ГОСТ 9.908-85. Определение

Табл. 5. Режим офлайн контроля долговечности защитных покрытий по ISO 12944-6 Table 5. Mode of ofline control of protective coating durability according to ISO 12944-6

Коррозионная категория по ISO 12944-2 / Corrosion category according to ISO 12944-2 Срок службы / Service life Продолжительность, час / Duration, hour

Камера влаги, непрерывная конденсация, ISO 6270 / Humidity chamber, continuous condensation, ISO 6270 Камера соляного тумана, ISO 7253 / Salt fog chamber, ISO 7253 Камера сернистого газа ISO 3231 / Sulfurous gas chamber ISO 3231

С5-1 Высокий (длительный) / Long-term (extended) 720 1440 720 (30 циклов) / (30 cycles)

ÏX

i!

О tn Ф Ш

ta >

Рис. 1. Ускоренные испытания на искусственное старение защитных покрытий при воздействии: а — соляного тумана; b — двуокиси серы

Fig. 1. Accelerated tests for artificial ageing of protective coatings under exposure to: a — salt fog; b — sulfur dioxide

степени разрушения окрашенной поверхности производилось по ISO 4628. Определение адгезии выполнено методом решетчатых надрезов по ISO 2409. Классификация класса долговечности СПЗК по экспериментальным данным минимальных значений защитных свойств и адгезии, полученным после искусственного старения покрытий, представлена в табл. 6.

Обоснование допусков предельных отклонений ОПКС (см. табл. 4) позволяет назначать критерии отказов, связанные с исчерпанием защитных свойств покрытий для приемлемых категорий ответственности по коррозионной защищенности и уровню надежности СПЗК. Как известно, процесс физико-химической деструкции покрытий зависит

от группы лакокрасочных материалов (системы покрытия) и определяется промежутками времени проникновения коррозионных агентов к стальной поверхности, задержки (ингибирования) и достижения критического значения отказа защитных свойств, см. формулу (2).

Рассмотрим возможности EN1990 в части проектирования с применением коэффициентов и методов надежности первого порядка (FORM) для анализа коррозионной защищенности стальных конструкций. Проектные решения рассматриваются как достаточные, если расчетный критерий долговечности не превышает срок службы покрытий, установленный в результате определительных (ускоренных, стендовых) испытаний. Это положение может быть

Табл. 6. Результаты офлайн контроля проектных требований к защитным покрытиям ZINTEC® классу долговечности по ISO 12944-1

Table 6. Results of ofline control of compliance of ZINTEC® protective coatings with design requirements by durability class according to ISO 12944-1

Категория Класс долговечности по ISO 12944-1 / Durability class according to ISO 12944-1

коррозионной Обозначение СПЗК / Designation of SCPS

активности по ISO Маркировка по требованиям СНиП 2.03.11 (табл. 29) / Marking according to SNiP 2.03.11 (table 29)

12944-2 / Corrosiv- СПЗЮЛМ (55) / СПЗКЗЛ^, IIIa-3 (80) / СПЗКЗЛ^ (110) /

ity category according to ISO 12944-2 SCPS1/IIa-2 (55) SCPS2/IIa, IIIa-3 (80) SCPS3/IIa-4 (110)

С2 Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years)

С3 Средний (5-15 лет) / Medium (5-15 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years)

С4 Низкий (2-5 лет) / Low (2-5 years) Средний (5-15 лет) / Medium (5-15 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years)

С5-1 - Низкий (2-5 лет) / Low (2-5 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years)

С5М - Низкий (2-5 лет) / Low (2-5 years) Высокий (свыше 15 лет) / High (over 15 years)

< DO

<d е

t с

i H

G Г сС

У

0 с/з n с/з

1 z У 1

J to

^ I

n °

dd. 3 o

=! ( o?

о n

СЛ

It —

о с/3

n 2

CO

о

r § о

о

0)

о

on

CD ) jj

<D

01

« DO

■ T

s У

с о

<D *

2 2

О О

2 2

О О

ф Ф

О £ —■

о

о cj со <т

s «

<Л (Л

о О

ю со

СП

о

i

СП СП

(Л

(л

Г

О in Ф Ф СО >

записано следующим образом:

Тzn — Тzy Yzn (3)

где Тш — нормативный срок службы защитных покрытий (год); Т2у — гарантированный проектный срок службы защитных покрытий (год) с доверительной вероятностью у = 0,95; Тг — характеристическое значение срока службы защитных покрытий по данным определительных испытаний (год); У™ — коэффициент надежности противокоррозионной защиты.

Ниже приводится методика определения гарантированного срока службы (Тч, год) для покрытий СПЗК2/[Па, Ша-3 (80)] на основе расчетно-измери-тельной оценки коррозионной защищенности при проведении стендовых испытаний (рис. 2).

Рис. 2. Стендовые определительные испытания на долговечность СПЗК в промышленной атмосфере Fig. 2. Bench determinative tests for SPCS durability in the industrial environment

Оценка результатов онлайн контроля долговечности (табл. 7) производилась статистическими методами с учетом нормального распределения, кото-

рое использовалось для анализа репрезентативных характеристик коррозионной стойкости (Лт, г/м2) и обобщенного показателя защитных свойств Аг.

Определительные (ускоренные, стендовые) испытания позволяют получить статистические данные изменения коррозионной защищенности, установленные в момент отказа покрытий, назначенного с учетом допусков предельных отклонений ОПКС путем оценки контрольного норматива коррозионных потерь на эталонных образцах незащищенной стали С235. Сущность разработанной методики анализа коррозионной защищенности заключается в аналитическом описании ОПКС, что создает возможность обоснования контрольного норматива коррозионных потерь (Кр, г/м2) и гарантированного проектного срока службы (Т ) для заданной категории ответственности и уровня надежности СПЗК. При определении характеристики режима испытаний (Лиг, г/м2) во внимание принимаются относительная погрешность, размер выборки, доверительная вероятность и значение коэффициента вариации репрезентативных данных.

В целом, разработанная методика оценивания эксплуатационной пригодности и долговечности регламентирует условия расчетно-измерительного контроля коэффициентов надежности (уж у^), степени агрессивности (Ли„ г/м2) и контрольного норматива отказа системы защитного покрытия (Кр, г/м2) с учетом требований определительных (ускоренных по ГОСТ 9.401, стендовых по ГОСТ 6992) испытаний.

Таким образом, характеристическое значение срока службы защитных покрытий по данным определительных испытаний (Т„, год) можно представить в виде зависимости:

Tzr = exp[(lnKp -lnAn)/c],

(4)

где с — коэффициент кинетики коррозионного разрушения стали С235.

Очевидным является понимание того, что гарантированный (проектный) срок службы отражает

Табл. 7. Режим онлайн контроля долговечности защитных покрытий по ГОСТ 6992 Table 7. Mode of online control of protective coating durability according to GOST 6992

Степень агрессивности воздействий по СНиП 2.03.11 / Degree of exposure corrosive-ness according to SNiP 2.03.11 Характеристическое значение годовых коррозионных потерь стали С235, A„, г/м2 / Characteristic value of annual corrosion losses of steel С235,

A„, gm per sq.m Среднеагрессивная / Mediumlevel corrosive environment 400-3900

Продолжительность стендовых испытаний, Tr, год / Duration of bench tests, Tr, year

Параметры коррозионной защищенности: метод оценки / Parameters of corrosion protectability: estimation method / Функция изменения показателя / Function of indicator changing

Степень агрессивности режима испытаний (коррозионная стойкость), Anr, г/м2 / Degree of corrosiveness of test mode (corrosion resistance), Anr, gm per sq.m

ГОСТ 9.908 / GOST 9.908 Anr = 1250 T,0'55

Обобщенный показатель защитных свойств, А/ Generalized indicator of protective properties, А

ГОСТ 9.407 / GOST 9.407 Av = 1 - 0,27 ln Tr

5

требования подтверждения соответствия заданных показателей качества и надежности, а гарантийный (контрактный) срок обуславливает договорные обязательства сторон при выполнении противокоррозионных работ. Практический пример, основанный на результатах онлайн контроля долговечности покрытий ZINTEC®, при проведении стендовых испытаний коррозионной защищенности СПЗК2 — два слоя (70-90 мкм) [IIa, IIIa-3 (80)] представлен в табл. 8.

Сравнительный анализ данных офлайн (см. табл. 6) и онлайн (см. табл. 8) контроля подтверждает достаточную близость результатов определительных испытаний показателей коррозионной защищенности. Гарантированный проектный срок службы (Т , год), обоснованный расчетным методом с использованием характеристических значений (Tzr, год) и заданных коррозионных воздействий (A, г/м2) для СПЗК2 [IIa, IIIa-3 (80)], устраняет неопределенность интервальной оценки нормативного срока (2 < Tzn < 5) для среднеагрессивных сред (400 < An < 3900) согласно рекомендациям ДСТУ Б В.2.6-193 (табл. К1). Указанные обстоятельства повышают эффективность мер по мониторингу и диагностике коррозионного состояния в процессе технического обслуживания строительных объектов. Вместе с этим допуски предельных отклонений ОПКС (методы оценки по ГОСТ 9.908, ГОСТ 9.407) позволяют управлять расчетным сроком службы покрытий путем задания критериев отказа по категории ответственности СПЗК. Использование при

проектировании СПЗК характеристических значений годовых коррозионных потерь стали С235 (А„г, г/м2) и срока службы покрытий (Т2„ год) обеспечивает уровень надежности, требуемый для заданных параметров регулирования расчетной ситуации по признакам предельных состояний.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБСУЖДЕНИЕ

Разработана методика обоснования проектных решений по защите от коррозии с учетом уровня надежности стальных конструкций и их защитных покрытий. Предложены расчетные критерии офлайн и онлайн контроля параметров эксплуатационной пригодности и долговечности, гармонизированные с положениями национальных и международных стандартов. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доказали возможность регулирования коррозионной защищенности на основе признаков предельных состояний, исходя из конструктивной прочности, эксплуатационной пригодности и долговечности. Рассмотрены практические примеры средств и методов подтверждения соответствия качества и надежности систем противокоррозионной защиты конструкций.

Параметрическое проектирование мер первичной и вторичной защиты от коррозии обеспечивает процессный подход к управлению циклами технико-экономической защищенности [14], устраняет угрозы коррозионного разрушения стальных конструкций и способствует реализации задач внедре-

Табл. 8. Расчетные критерии онлайн контроля эксплуатационной пригодности и долговечности СПЗК2 [IIa, IIIa-3 (80)] Tab. 8. Design criteria of online control of serviceability and durability SCPS2 [IIa, IIIa-3 (80)]

< DO

0 е t с

1 H

G Г сС

У

0 с/з n с/з

1 z y 1

J CD

^ I

n °

S 3 o

=s ( O?

о n

СЯ

It —

О œ

Степень агрессивности воздействий по ДСТУ Б В.2.6-193 / Degree of exposure corrosiveness according to DSTU B V.2.6-193 Характеристическое значение годовых коррозионных потерь стали С235 A„, г/м2 / Characteristic value of annual corrosion losses of steel C235 A„, gm per sq. m Категория ответственности СПЗК / Criti-cality category ofSCPS Проектные показатели долговечности СПЗК

Контрольный норматив отказа СПЗК Kp, г/м2 / Benchmark of SCPS failure Kp, gm per sq.m Расчетное значение коррозионных потерь A, г/м2 / Design value of corrosion losses A, gm per sq.m Коэффициент надежности / Reliability factors Характеристическое значение срока службы покрытий Тг, год / Characteristic value of coating service life Т^, year Нормативный срок Tzn, год, по ДСТУ Б В.2.6-193 / Rated service life Tzn, year, according to DSTU B V.2.6-193

Yzk Yzn

Низкоагрессивная среда / Low-level corrosive environment 400-650 П4 / P4 4750 625 0,85 0,90 27 2 < Tzn < 5

Высокоагрессивная среда / High level corrosive environment 650-1500 1300 11 2 < T„ < 5

Очень высокоагрессивная среда / Very high-level corrosive environment 1500-3900 1900 5 2 < TZn < 5

n m

со о

SS 6

r § О

о

О)

о

on

SS ) i

<D

(Л

№ DO ■ т

s У с о

(D X ,,

M 2 О О 10 10 О О

ния ресурсосберегающих материалов и технологий. Практическая ценность результатов связана с разработкой регламентных процедур, позволяющих производить информационно-аналитическую обработку данных коррозионной защищенности на всех стадиях жизненного цикла строительных объектов. Внедрение принципов процессного подхода позво-

лит сократить потери от коррозии на 5-15 %, создаст условия конкурентоспособности для малого и среднего бизнеса, ограничит неопределенность противоправного использования финансовых, материальных и производственных ресурсов, повысит эффективность защитных механизмов поддержки качества, надежности и безопасности строительных объектов.

ЛИТЕРАТУРА

о о

N N О О

СЧ СЧ * *

К (V U 3 > (Л

с и

он in

j

ф ф

о % —■

о

о у со <т

8 «

<Л (Л

о О

ю со

О)

о

I

О) О)

(Л

ю

Г

í!

О (О ф ф

ta >

1. Korolov V., Vysotsky Y., Gibalenko O., Korolov P. Estimation of steel structure corrosion risk level // EUR0C0RR-2010. Moscow, 2010. 534 p.

2. Коряков А.С., Евстафьева Е.Б. Современное состояние светопрозрачных конструкций Шухова // Вестник МГСУ. 2013. № 12. С. 84-92. DOI: 10.22227/1997-0935.2013.12.84-92

3. Филиппов В.В., Бережное К.П. Оценка долговечности металлических конструкций производственных зданий с учетом деградации механических свойств сталей из-за коррозии // Наука и образование. 2016. № 4. С. 83-88.

4. Nowak A.S., KozikowskiM., LutomirskaM. Risk mitigation for highway and railway bridges // Report # MATC-UNL: 224 Final Report. Department of Civil Engineering University of Nebraska-Lincoln, 2009. 24 p.

5. Helsel J.L., Reina M, Lanterman R. Expected service life and cost considerations for maintenance and new construction protective coating work // CORROSION 2014. Paper 4088. NACE International. Houston, TX.

6. ZhongX.P., Zhu J., Yuan C.B., Jin W.L., Xia J. Durability design based on serviceability stage for corroded reinforced concrete structures // Sixth International Conference on Durability of Concrete Struc-tures. Paper Number DDS01. University of Leeds, Leeds, West Yorkshire, LS2 9JT, United Kingdom, 2018.

7. Perneta H., Correia M.J, Salta M. Corrosion protection of steel structures // ICDS12- International Conference Durable Structures. Lisbon, Portugal, 2012. URL: https://www.researchgate.net/publica-tion/268522000

8. Hegyi A., Constantinescu H, Cazan O., Barbos G. Comparative analysis of costs for the corrosion protection over the whole service life of steel structures // Bulletin of the Transilvania University of Bra§ov. Series I: Engineering Sciences. 2015. Vol. 8 (57). No. 1. Pp. 51-58.

9. Kere K.J., Huang Q. Life-Cycle Cost Comparison of Corrosion Management Strategies for Steel Bridges // Journal of Bridge Engineering. 2019. Vol. 24. Issue 4. P. 04019007. DOI: 10.1061/(ASCE) BE.1943-5592.0001361

10. Cost of Corrosion. URL: https://www. rustbullet.com/.../cost-of-corrosion

11. Kowalski D, Grzyl B., Kristowski A. The Cost Analysis of Corrosion Protection Solutions for Steel Components in Terms of the Object Life Cycle Cost // Civil and Environmental Engineering Reports. 2017. Vol. 26. Issue 3. Pp. 5-13 DOI: 10.1515/ceer-2017-0031

12. Arriba-Rodriguez L., Villanueva-Balsera J., Ortega-Fernandez F., Rodriguez-Perez F. Meth-ods to Evaluate Corrosion in Buried Steel Structures: A Review // Metals. 2018. Vol. 8. Issue 5. P. 334. DOI: 10.3390/met8050334

13. Логанина В.И., Учаева Т.В. Статистическая оценка риска причинения вреда при несо-от-ветствии качества лакокрасочных покрытий // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 11. С. 1449-1455. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.11.1449-1455

14. Королев В.П. Требования качества, надежности и безопасности для управления коррозионной защищенностью металлоконструкций и сооружений // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2018. Т. 4. № 3. С. 24-32. URL: http://vestnik-nauki.ru/ wp-content/uploads/2018/08/2018-N3-Korolov.pdf

15. Теличенко В.И. Комплексная безопасность строительства // Вестник МГСУ. 2010. № 4-1. С. 10 -17.

16. Шимановский А.В. и др. Техническая диагностика и предупреждение аварийных ситуаций конструкций зданий и сооружений. К. : Сталь, 2008. 463 с.

17. Рыженков А.А., Королев В.П. Требуется защита. О менеджменте качества противокоррозионной защиты металлических конструкций // Металл. 2006. № 9 (81). С. 32-37. URL: https://readmetal. com/?p=12795

18. Korolov V., Vysotsky Yu., Filatov Yu., Korolov P. Risk Assesment and Quolity Assuranse of Corrosion Protection for Steel Structures of Industrial Facilities // EUR0C0RR-2013. Paper 1207. Estoril, Portugal, 2013. 719 p.

19. Korolov V., Filatov Yu., Magunova N., Korolov P. Management of the Quality of Corrosion Protection of Structural Steel Based on Corrosion Risk Level // Journal of Materials Science and Engineering B. 2013. Vol. 3. Issue 11. DOI: 10.17265/21616221/2013.11.008

20. Королев В.П., Кущенко И.В. Нормативное регулирование надежности и безопасности систем противокоррозионной защиты металлоконструк-

ций // Промышленное и гражданское строительство. в условиях коррозионной опасности // Строитель-

2016. № 1. С. 37-42. ство и реконструкция. 2019. № 4 (84). С. 70-82. DOI:

21. Королев В.П. Методический подход к обе- 10.33979/2073-7416-2019-84-4-70-82 спечению работоспособности металлоконструкций

Поступила в редакцию 17 февраля 2020 г. Принята в доработанном виде 7 марта 2020 г. Одобрена для публикации 29 марта 2020 г.

Об авторах: Владимир Петрович Королев — доктор технических наук, профессор, научный руководитель Научно-образовательного центра (НОЦ) «Техноресурс»; Приазовский государственный технический университет (I П ТУ): 87500, Украина, г. Мариуполь, ул. Университетская, д. 7,; center_sts@ukr.net;

Галина Анатольевна Герман — кандидат технических наук, член подкомитета ПК-4 «Противокоррозионная защита в металлостроительстве» технического комитета ТК-301 «Металлостроительство»; Приазовский государственный технический университет (ПГТУ); 87500, Украина, г Мариуполь, ул. Университетская, д. 7; center_sts@ukr.net.

REFERENCES

1. Korolov V., Vysotsky Y., Gibalenko O., Koro-lov P. Estimation of steel structure corrosion risk level. EUROCORR-2010. Moscow, 2010; 534.

2. Koryakov A.S., Evstafeva E.B. Modern State of Shukhov's Translucent structures. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013; 12:84-92. DOI: 10.22227/19970935.2013.12.84-92 (rus.).

3. Filippov V.V., Berezhnov K.P. Assessment of durability of metal constructions of industrial build-ings with taking into account corrosion-related degradation of mechanical properties of steel. Science and Education. 2016; 4:83-88. (rus.).

4. Nowak A.S., Kozikowski M., Lutomirska M. Risk Mitigation for highway and railway bridges. Report # MATC-UNL: 224 Final Report. Department of Civil Engineering University of Nebraska-Lincoln, 2009; 24.

5. Helsel J.L., Reina M., Lanterman R. Expected service life and cost considerations for maintenance and new construction protective coating work. CORROSION 2014. Paper 4088. NACE International. Houston, TX.

6. Zhong X.P., Zhu J., Yuan C.B., Jin W.L., Xia J. Durability design based on serviceability stage for corroded reinforced concrete structures. Sixth International Conference on Durability of Concrete Structures. Paper Number DDS01. University of Leeds, Leeds, West Yorkshire, LS2 9JT, United Kingdom, 2018.

7. Perneta H., Correia M.J., Salta M. Corrosion protection of steel structures. ICDS12 — Durable Structures. Lisbon, Portugal, 2012. URL: https://www.re-searchgate.net/publication/268522000

8. Hegyi A., Constantinescu H., Cazan O., Barbos G. Comparative analysis of costs for the corrosion protection over the whole service life of steel structures.

Bulletin of the Transilvania University of Bra§ov. Series I: Engineering Sciences. 2015; 8(57)(1):51-58.

9. Kere K.J., Huang Q. Life-cycle cost comparison of corrosion management strategies for steel bridges. Journal of Bridge Engineering. 2019; 24(4):04019007. DOI: 10.1061/(ASCE)BE.1943-5592.0001361

10. Cost of corrosion. URL: https://www.rustbul-let.com/.../cost-of-corrosion

11. Kowalski D., Grzyl B., Kristowski A. The cost analysis of corrosion protection solutions for steel components in terms of the object life cycle cost. Civil and Environmental Engineering Reports. 2017; 26(3):5-13. DOI: 10.1515/ceer-2017-0031

12. Arriba-Rodriguez L., Villanueva-Balsera J., Ortega-Fernandez F., Rodriguez-Perez F. Methods to evaluate corrosion in buried steel structures: A Review. Metals. 2018; 8(5):334. DOI: 10.3390/met8050334

13. Loganina V.I., Uchaeva T.V. Statistical assessment of damnification risk due to inconformity of paint coating quality. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2019; 14(11):1449-1455. DOI: 10.22227/19970935.2019.11.1449-1455 (rus.).

14. Korolov V.P. Quality, reliability and safety requirements for management of corrosion protection of structural steel and installations. Journal of Science and Education of North-West Russia. 2018; 4(3):24-32. URL: http://vestnik-nauki.ru/wp-content/ uploads/2018/08/2018-N3-Korolov.pdf (rus.).

15. Telichenko V.I. Complex safety of building. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2010; 4-1:10-17. (rus.).

16. Shimanovsky A.V. et al. Technical diagnostics and prevention of accident cases for buildings and in-stallations. Steel Publishing House, 2008. 462. (rus.).

< DO

<d е

t с

i H

G Г сС

У

0 с/з § с/з

1 z y 1

J со

^ I

n °

ü 3 o

=¡ ( oi

o §

E w § 2

n 0

Г 6 t (

ü ) г

<D

OI

« DO ■ £

s □

s У с о

<D X ,,

2 2 О О 2 2 О О

I

o iñ

o o

ta >

17. Korolov V.P., Ryzhenkov A.A. Protection is needed. On management of quality of structural steel corrosion protection. Metal. 2006; 9(81):32-37. URL: https://readmetal.com/?p=12795 (rus.).

18. Korolov V., Vysotsky Y., Filatov Y., Korolov P. Risk Assesment and quolity assuranse of corrosion protection for steel structures of industrial fasilities. EUROCORR-2013. Paper 1207. Estoril, Portugal, 2013; 719.

19. Korolov V., Filatov Yu., Magunova N., Korolov P. Management of the quality of corrosion protec-

tion of structural steel based on corrosion risk level. Journal of Materials Science and Engineering B. 2013; 3(11). DOI: 10.17265/2161-6221/2013.11.008

20. Korolov V.P. Kushchenko I.V. Standard regulation of reliability and safety of corrosion protection systems of metal structures. Industrial and Civil Engineering. 2016; 1:37-42. (rus.).

21. Korolov V.P. Methocal approach to assuring structural steel servicability under corrosion hazard. Building and Reconstruction. 2019; 4(84):70-82. DOI: 10.33979 / 2073-7416-2019-84-4-70-82 (rus.).

o o

N N

o o

N N

* (V

U 3

> in

E M

on in

m 0 j

<D <u

o ë

---' "t^

o

o cj

CD <f

S =

cm g

ÍD

o

o

Ln CO CD

o

I

CD CD

ÍD

Received February 17, 2020.

Adopted in a revised form on March 7, 2020.

Approved for publication March 29, 2020.

Bionotes: Vladimir P. Korolyov — Doctor of Technical Sciences, Professor, Research Manager of "Tekhnoryesurs" Research and Educational Center; Priazovsky State Technical University; 7 Universitetckaya st., Mariupol, 87500, Ukraine; center_sts@ukr.net;

Galina A. German — Candidate of Technical Sciences, member of PK-4 Corrosion Protection in Metal Construction of Technical Committee TC-301 Metal Construction; Priazovsky State Technical University; 7 Universitetckaya st., Mariupol, 87500, Ukraine; center_sts@ukr.net.