CC BY
9УДК 624.042
И.Г. ОВЧИННИКОВ, д-р техн. наук, М.Ю. ШПРАНКЕЛЬ, инженер, Саратовский государственный технический университет
Прогнозирование долговечности защитных антикоррозионных покрытий мостовых и дорожных металлоконструкций
Мостовые металлоконструкции, а также металлические конструкции обстановки пути автомобильных дорог в процессе эксплуатации подвергаются воздействию не только нагрузок, температуры, но и различных агрессивных сред, вызывающих их разрушение, то есть коррозию. В большинстве случаев эти факторы действуют совместно, что вызывает ускорение процесса коррозионного разрушения и приводит к достаточно быстрому уменьшению несущей способности и значительному сокращению долговечности конструкций, эксплуатируемых в агрессивной среде. На рисунке приведен пример коррозионных дефектов Троицкого моста в Санкт-Петербурге, которые были обнаружены в процессе обследования.
Нормами проектирования предусмотрено обязательное выполнение антикоррозионной защиты металлоконструкций в зависимости от степени агрессивности эксплуатационной среды (СНиП 2.03.11—85). Поэтому при расчете напряженно-деформированного состояния и долговечности конструкций с защитными покрытиями необходимо учитывать срок службы защитных покрытий, то есть моделировать кинетику изменения коррозионной стойкости защитных покрытий. В табл. 1 приведены некоторые модели, используемые для описания экспериментальных данных по коррозионной стойкости защитных покрытий металлоконструкций.
Таблица1
Вид модели
Д = а1 (1 - ехр (-а2г)) , г/м2
т, = У(1 + и, (УоУ )) , г
М = а + Кг, К = К0е ', г/мм2
у = 2,75 + 0,75 х1 + 0,25 х2 + 0,25 х3 --0,5х2х3 - 0,25х1 х3 - 0,25х1 х2х3
5 = аг2, мм
Дк = ы(о2 + л1 С2 +1 + тД 0)
Дк = мм п
Где: а1, а2, V, и, У, а, К, х1, х2, х3, Ь, с, т, I, В, п - параметры; г - время, а - напряжение; А, б0, М, Дк, Д0, б - характеристики коррозионной стойкости защитных покрытий.
Для оценки долговечности защитных покрытий можно использовать различные подходы. Анализ экспериментальных данных и исследований по работе защитных покрытий [1, 2] показывает, что потеря работоспособности может произойти вследствие нарушения сплошности, достижения напряжениями в покрытии предельных значений или же потери адгезии его к поверхности защищаемой конструкции.
Рассмотрим задачу построения и анализа моделей снижения защитных свойств покрытий при нарушении их сплошности.
В этом случае для описания сплошности вводится специальный параметр сплошности V, изменяющийся от 1 в начальном состоянии до некоторого предельного значения в конечном состоянии. От известного параметра сплошности в теории длительной прочности, предложенного Л.М. Качановым [3], данный параметр отличает то, что параметр сплошности Л.М. Качанова относится к точке материала, а предлагаемый параметр сплошности относится к точке поверхности защитного покрытия и характеризует его сплошность в данной точке по всей толщине покрытия.
Кинетические зависимости, описывающие изменение сплошности защитных покрытий, могут быть приняты в следующем виде.
Зависимость 1:
— = -а(1 + кот) , У(0)=1.
сН
(1)
Здесь а — коэффициент, учитывающий влияние вида, толщины защитного покрытия и характер агрессивной
Вид на ферму в зоне замкового шарнира. На нижней поверхности горизонтального листа нижнего пояса видны потеки воды и ржавчины, что привело к распучиванию пакета листов и интенсивной коррозии металла свеса
а
мм
2
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал (""ЭЙ ^ Г Г Iг ! 13
"~36 октябрь 2010
Таблица 2
Время, сут ХС-068 ГФ-0119 Сурик Сурик+ БТ-577 Состав 1 Состав 1+ БТ-577
12 0,481 0,531 0,823 0,82 0,887 0,884
34 0,206 0,226 0,378 0,732 0,536 0,809
66 0,178 0,125 0,251 0,653 0,471 0,749
Таблица 3
Время, сут ФЛ-03К ФЛ-03К +2% сост. 2 ФЛ-03К +5% сост. 2 ГФ-0119 ГФ-0119 +2% сост. 2 ГФ-0119 +5% сост. 2 БТ-577 БТ-577 +2% сост. 2 БТ-577 +5% сост. 2
16 0,877 0,981 0,981 0,917 0,967 0,967 0,901 0,703 0,73
24 0,871 0,935 0,881 0,917 0,796 0,967 0,841 0,523 0,712
40 0,691 0,857 0,745 0,851 0,785 0,691 0,512 0,505 0,671
60 0,659 0,857 0,655 0,785 0,701 0,581 0,391 0,401 0,671
76 0,647 0,851 0,631 0,555 0,669 0,581 0,259 0,236 0,585
среды; к, m — коэффициенты, учитывающие влияние уровня напряженного состояния на кинетику снижения защитных свойств покрытия; ст — эквивалентное напряжение.
При постоянном напряжении интеграл уравнения будет:
¥ = 1 -а(1 + кот) и (2)
Зависимость 2:
d ¥
= -а(1 + кот) ¥(0)=1.
(3)
При постоянном напряжении интеграл уравнения будет: а^ + ко")^ (4)
¥ = 1 —
Ь +1
где а, Ь, к, т — коэффициенты.
Зависимость 3:
а¥ а(1 + ко т ) Ь1 dt ~
1 +
аГ
, ¥(0)=1.
(5)
При постоянном напряжении интеграл уравнения будет:
1 (6)
1 + а(1 + кот )
Г
В работе [4] приведены некоторые экспериментальные данные по снижению защитной способности ряда покрытий при испытании в различных агрессивных средах. При этом в качестве параметра, характеризую-
Таблица 4
Покрытие Зависимость 1 Зависимость 2 Зависимость 3
а, 10-3 к а, 10-2 Ь к а, 10-2 Ь К
ХС-068 15,5 0 7,53 -0,718 0 11,7 0,89 0
ГФ-0119 15,9 0 7,15 -0,624 0 5,28 1,22 0
Сурик 12,9 0 1,92 -0,122 0 0,751 1,58 0
Сурик + БТ-577 6 0 2,66 -0,615 0 3,13 0,52 0
Состав 1 9,2 0 1,15 -0,055 0 0,726 1,33 0
Состав 1 + БТ-577 4,3 0 1,71 -0,545 0 1,84 0,55 0
Таблица 5
Покрытие Зависимость 1 (1) Зависимость 2 (3) Зависимость 3 (5)
а, 10-3 К а, 10-3 Ь к а, 10-3 Ь К
ФЛ-03К 5,5 0 12,2 -0,1 0 7,45 1 0
ФЛ-03К + 2% сост. 2 2,3 0 1,18 0,3 0 0,946 1,4 0
ФЛ-03К + 5% сост. 2 5,3 0 0,45 0,8 0 0,234 2,1 0
ГФ-0119 4,7 0 3,7 0 0 2,39 1,3 0
ГФ-0119 + 2% сост. 2 4,8 0 2,39 0,3 0 1,67 1,5 0
ГФ-0119 + 5% сост. 2 6 0 0,25 1 0 0,094 2,3 0
БТ-577 10 0 3,47 0,4 0 0,547 2,2 0
БТ-577 +2% сост. 2 11 0 41 -0,5 0 24,6 1,1 0
БТ-577 +2% сост. 2 6,4 0 27,1 -0,8 0 54,1 0,4 0
Ы- ' : ■ ■ ■ ®
научно-технический и производственный журнал www.rifsm.ru
октябрь 2010 37
щего снижение защитных свойств покрытия, принят обобщенный показатель качества защитного покрытия К,. Исследования защитных свойств покрытий проводили в соответствии с ГОСТ 9.042-75 и ГОСТ 9.074-77, в процессе испытаний учитывали образование пузырей, растрескивание покрытий, отслаивание, наличие коррозионных пятен, размеры повреждения. Оценку защитных свойств покрытий проводили по методике М.И. Карякиной [5], согласно которой обобщенный показатель качества Кз определяется по формуле:
К з = 0,Ц, + 0,1а, + 0,3^к + 0,3арп + 0,1 а' (7)
где ап, ар, ак, арп — относительные оценки степени разрушения в результате пузырей, растрескивания, коррозии, отслаивания; аот — относительная оценка размера повреждения. Полученные в эксперименте значения обобщенного показателя качества защитного покрытия К в разные моменты времени для разных покрытий и сред приведены в табл. 2 (при испытаниях в промышленной атмосфере) и 3 (при испытаниях в растворе №С1). В табл. 4 приведены значения коэффициентов зависимостей 1, 2 и 3 снижения защитных свойств для первой группы покрытий. В табл. 2, 3, 4, 5 — ХС, ГФ, БТ, ФЛ — условные обозначения защитных покрытий. В табл. 5 приведены значения коэффициентов зависимостей 1, 2 и 3 снижения защитных свойств для второй группы покрытий.
Как видно, в экспериментах в качестве агрессивных сред использовали «промышленную атмосферу» и 3% раствор №С1. Для проверки применимости вышеприведенных зависимостей описания снижения защитных свойств покрытий была проведена идентификация зависимостей (без учета влияния напряженного состояния, так как в экспериментах этот эффект не анализировали) по экспериментальным данным из вышеприведенных таблиц. Результаты идентификации
предложенных зависимостей для первой группы покрытий, испытываемых в условиях промышленной атмосферы, приведены в табл. 4, а для второй группы покрытий, испытанных в 3% растворе №С1, — в табл. 5.
Сопоставление экспериментальных данных и результатов расчета с использованием предложенных моделей с найденными значениями коэффициентов показало, что отличие во всех случаях не превышает 7,3%.
Ключевые слова: антикоррозионное покрытие, мостовое сооружение, обстановка пути, коррозия металлоконструкций.
Список литературы
1. Овчинников И.Г., Кудайбергенов Н.Б., Гатауллин И.Г. Прогнозирование работоспособности защитных покрытий и элементов конструкций с защитными покрытиями // Обзор. Ч. 1. Деп. в ВИНИТИ 13.11.92. № 3257-В92. / Сарат. политехн. ин-т, 1992. 38 с.
2. Овчинников И.Г., Кудайбергенов Н.Б., Гатауллин И.Г. Прогнозирование работоспособности защитных покрытий и элементов конструкций с защитными покрытиями // Обзор. Ч. 2. Деп. в ВИНИТИ 13.11.92. № 3256-В92. / Сарат. политехн. ин-т. 1992. 32 с.
3. Петров В.В., Овчинников И.Г., Шихов Ю.М. Расчет элементов конструкций, взаимодействующих с агрессивной средой. Сарат. ун-т, 1987. 288 с.
5. Горохов Е.В., Высоцкий Ю.Б., Доня А.П. и др. О прогнозировании времени жизни антикоррозионных покрытий по стали Ст. 3 // Защита металлов. 1994. Т. 30. № 2. С. 191—195.
6. Карякина М.И. Физико-химические основы процессов формирования и старения покрытий. М.: Химия, 1980. 198 с.
Активато
Российские промышленные! эллиптические шаровые мельницы "Активатор" интенсивного помола. ^
Activator-СЮО Activator-C500 Activator-d ООО Activator-CSOOO
произэ-сть 100 кг/ч 500 кг/ч 1000 кг/ч 5000 кг/ч
тонина ломола 1-3 мкм 4-7 мкм 20-50 мкм 50-70 мкм
потребляемая мощность 5,5 кВт/ч 11 кВт/ч 30 кВт/ч 75 кВт/ч
габариты, мм 1020»570к1230 1122«750-1500 1710-925*1815 2350»1700»2950
Результаты активации цемента и помола материалов -на нашем сайте.
• Все мельницы прохздйт испытания на Мельницы "Активатор" производятся только Вашем материале, а дисперсный состав по оригинальным чертежам разработчика и помолотый порошков тестируется в защищены Патентами РФ Мй1Ё501, N533037, лаборатории. на полезные модели. Патентообладатель:4
ЗАО "Аетиватор".
www.activator.ru »
Новосибирск, Софийская 18, оф 107 630056, Новосибирск 56, а/я 141 Факс: 8 (383) 325-18-49 Тел: 8 913 942 94 81 e-mail: beiyaev@activator.ru
подготовка
ШИХТЫ ДЛЯ
керамической
плитки помол
пимоп активация смешение
пигментов получение цемента компонентов сухих смесей пенобетона
Реклама
www.rifsm.ru научно-технический и производственный журнал (""ЭЙ ^ Г Г Iг ! 13
""38 октябрь 2010
