CC BY
57
УДК 624.012
В. П. КОРОЛЬОВ (Приазовський державний техшчний ушверситет, Марiуполь)
О. М. Г1БАЛЕНКО (ТОВ «Укршсталькон ím. В. М. Шимановського», ДонЦТБ)
О. М. ШЕВЧЕНКО (Донбаська нацюнальна академiя будiвництва i архiтектури, Макпвка)
ПРИНЦИПИ УПРАВЛ1ННЯ КОРОЗ1ЙНОЮ НЕБЕЗПЕКОЮ БУД1ВЕЛЬНИХ КОНСТРУКЦ1Й, БУД1ВЕЛЬ ТА СПОРУД
В данш робот розглянуто основш проблеми обгрунтування правильного вибору антикорозшного захис-ту на стадп проектування. Показано необхщшсть оцшки показник1в надшносп ввдповщно до державних норм, беручи до уваги вимоги антикорозiйноï' стшкосп, довгов1чност1 i ремонтопридатносп. Автори наго-лошують, що застосування критерiю корозiйного ризику дае можливiсть зробити економiчне обгрунтування вибору первинного та вторинного захисту конструкцшних характеристик.
Ключовi слова: будiвельна конструкция, споруда, корозiя, безпека, життевий цикл
В данной работе рассматриваются основные проблемы обоснования правильного выбора мер по защите от коррозии на стадии проектирования. Показана необходимость оценки показателей надежности в соответствии с государственными нормами, принимая во внимание требования коррозионной стойкости, долговечности и ремонтопригодности. Авторами сделан вывод, что применение критерия риска коррозии дает возможность сделать экономического обоснования требований к выбору первичной и вторичной защиты конструкционных характеристик.
Ключевые слова: строительная конструкция, сооружение, коррозия, безопасность, жизненный цикл
Procedural problems of justification of the intelligent choice of corrosion protection measures at the design stage are considered in the given work. The paper is aimed at formulating principles of economic management of corrosion protection measures efficiency based on risk assessment according to corrosion hazard criteria. Application of the corrosion risk criterion gives an opportunity to make the economic justification of the requirements to the choice of the primary and secondary protection design characteristics
Keywords: building construction, structure, corrosion, safety, life cycle
Корозiя - загрози i безпека
Промисловi шдприемства, шженерш кому-шкаци, об'екти житлово-комунального госпо-дарства i транспортноï шфраструктури вклю-чають споруди, конструкций машини i устатку-вання, яю при попршенш експлуатацшних вла-стивостей можуть переходити в категорда об'екпв пiдвищеноï небезпеки. Як правило, це стае реальнютю з причин значного рiвня зносу, вщсутносп регламентних термшв оновлення основних фондiв, складного економiчного i ф> нансового стану бшьшосп суб'екпв господар-сько'' дiяльностi. Останнiм часом до перерахо-ваних причин додалися проблеми низько'' якос-тi пiдготовки фахiвцiв, застарша нормативно-технiчна база, якi привели до зниження вико-навсько'' дисциплши та ефективностi технiчно-го обслуговування об'екпв, що експлуатуються в агресивних середовищах [1].
Комплексний i багаточинний процес корози i захисту будiвельних матерiалiв, конструкцiй будiвель та споруд можна умовно роздiлити на три основш рiвнi:
• фундаментальний рiвень пов'язаний з вивченням закономiрностей механоелектрох>
мiчноï кiнетики корозiйних процесiв i мехашз-мiв протикорозiйного захисту;
• загальноiнженерний рiвень включае матерiалознавчi аспекти основних тенденцш розробки корозiйно стшких матерiалiв, засобiв i методiв протикорозшного захисту;
• прикладний рiвень направлений на роз-робку iнженерних заходiв первинного i вторин-ного захисту для подолання величезного спектру явищ, супроводжуючих деградацiйнi проце-си будiвельних матерiалiв i конструкцiй.
Корозiйнi пошкодження викликають збиток, який пов'язаний з попршенням експлуатацшних властивостей, зниженням несучо'' здатносп конструктивних елементiв i додатковими ви-тратами на вщновлення працездатностi будiве-льних об'ектiв в процеш експлуатацiï.
Фiлософ Кун-Фу-Цзи (VI в до н.е.), вiдомий бшьше пiд iм'ям Конфуцiй, на питання, «що б вш зробив, перш за все, якби став правителем?», вiдповiв: «Перш за все, я б переконався у тому, що вш назви правильш». Якщо скорис-татися рекомендацiею китайського мудреця, то можна зробити висновок, що корозiя - це перш за все економiчна проблема. Формування еко-номiчних механiзмiв технiчного регулювання
© Корольов В. П., Пбаленко О. М., Шевченко О. М., 2011
87
ефективносп зaходiв щодо зaхистy вiд коpозiï, в yмовaх обмежених фiнaнсових i мaтеpiaльних pесypсiв, пов'язане з обrpyнтyвaнням кpитеpiïв коpозiйноï небезпеки. У основних галузях еко-номiки коpозiйне pyйнyвaння пpиводить до aвapiйних ситyaцiй, пов'язаних з екологiчним, економiчним збитком, а, в о^емих випадках, мае кaтaстpофiчнi нaслiдки.
Вpaховyючи вaжкi нaслiдки бездiяльностi остaннiх двох десятилiть в гaлyзi технiчного pегyлювaння пpоблеми коpозiï в бyдiвельних об'ектах, pозpобкa основ деpжaвноï полiтики i ново1' концепцiï деpжaвноï пpогpaми захисту вiд коpозiï повинш спиpaтися на пpинципи стpaте-пчного aнтикpизового yпpaвлiння. Пpи такому пiдходi поняття коpозiйноï небезпеки включае певний стан або ситуащю (зaгpозy), ^и яких збiльшyeться вipогiднiсть настання збитку y зв'язку з тим, що даний коpозiйний стан або вщхилення вiд ноpмaльноï експлyaтaцiï е поте-нцiйною пpичиною (зaгpозою) настання небезпеки або того, що може вплинути на pозмip збитку.
Коpоткий aнaлiз стану пpоблеми дозволяе зpобити висновок пpо те, що окpiм pозглянyтих питань важливе значення мае вщмову вiд ^ак-тики у^авлшня i оpгaнiзaцiйних стpyктyp, для яких не встановлеш меж вiдповiдaльностi i не визначеш необхiднi pесypси з пiдтpимки в ^а-цездатному сташ об'eктiв в умовах коpозiйних дш. У обставинах, що склалися, для попеpе-дження aвapiйних ситyaцiй на об'ектах тдви-щено1' небезпеки необхщно пiддaти <фешжиш-pингy» систему заст^ших пpaвил, якi не вщпо-вщають вимогам контpолю за показниками ко-pозiйноï небезпеки.
Вiдомий aмеpикaнський фaхiвець в гaлyзi iнфоpмaцiйних технологiй М. Хaммеp, визна-чаючи суть pеiнжинipингa для оптимально!' по-будови бiзнес пpоцесiв, констатував: «Якщо ми не мiняeмо цi пpaвилa, ми пpосто пеpестaвляe-мо стiльцi на пaлyбi «Тганика».
Життевий цикл конструкцiй та ïx захисних покриттiв
Зaдaчi модеpнiзaцiï виpобництвa i стабшь-ний pозвиток в основних галузях економiки ^аши повиннi бути зaбезпеченi, в чи^ iнших чинникiв, за paхyнок полшшення викоpистовy-вання дiючих основних фоцщв. Значну частину металофонду Укpaïни складають метaлевi констpyкцiï бyдiвель та споpyд, а також техно-логiчне устаткування базових галузей ^омис-ловостi, 75 % якого експлуатуються в сpедньо-i сильноaгpесивних сеpедовищaх. В даний час фонд металевих констpyкцiй введених в екс-
плyaтaцiю в 6G-SG p.p. складае близько Зб млн. т.
Необхiднiсть залучення додаткових мaтеpi-aльно-технiчних pесypсiв для забезпеченш на-дiйностi i довговiчностi бyдiвельних об'eктiв в умовах а^есивних сеpедовищ е основним недолгом металевих констpyкцiй. Вибip стpaтегiï попеpедження i контpолю коpозiï на основi су-часних технологiй пpотикоpозiйного захисту визначаеться ефектившстю yпpaвлiння i зни-ження витpaт на всiх стaдiях життевого циклу констpyкцiй, споpyд, машин i технолопчного устаткування. За вщсутносп цiлеспpямовaного пiдходy до вибоpy зaсобiв i методiв захисту не-об^уш^ват констpyктивнi i технологiчнi pi-шення викликають пеpедчaсне pyйнyвaння i зpостaння експлyaтaцiйних витpaт на вщнов-лення пpaцездaтностi або повну зaмiнy ^обле-мних констpyкцiйних елементiв.
Пiдвищення якост захисту вiд коpозiï включае pозpобкy зaходiв пеpвинного захисту (вимоги з коpозiйноï стiйкостi мaтеpiaлiв несу-чих i огоpоджyючих констpyкцiй) i втоpинного захисту (вимоги щодо довговiчностi захисних похитив i спецiaльного устаткування елекфо-хiмiчного захисту) [2].
Вaжливiсть paцiонaльного пpоектyвaння констpyктивно-технологiчних зaходiв пов'язана з вившьненням фiнaнсових i мaтеpiaльних pе-сypсiв, якi фоpмyють витpaтний мехашзм пpи виготовленнi i технiчномy обслуговуванш бу-дiвельних констpyкцiй в pезyльтaтi пеpедчaсно-го зносу i зниження теpмiнiв служби пpи дiях арестного сеpедовищa. Тpивaлiсть мiжpемон-тного пеpiодy констpyкцiй в сpедньо- i сильно-aгpесивних сеpедовищaх складае вiд 1 до 3 pо-кiв. Тому кожш 3 pоки необхiдно вщновлювати зaхиснi покpиття на 5 G % метaлоконстpyкцiй i виpобляти зaмiнy 1G...2G % констpyктивних елементiв в pезyльтaтi коpозiйного зносу.
Зaвеpшaльним етапом життевого циклу ме-тaлоконстpyкцiй, схильних до коpозiйного py^ нування, е утатзащя, яка здiйснюeться вщпо-вiдно до поpядкy, визначеного Законом Укpaï-ни «^о метaлобpyхт» (N 619-XIV, ^ийнятий 5 тpaвня 1999 p.). За даними експеpтних оцiнок в Укpaïнi втpaти вiд коpозiï складають 1G...15 % всього виpобленого металу. ^и по-казниках виpобництвa стaлi 29,S млн. т в 2GG9 p. втpaти в pезyльтaтi коpозiйних pyйнy-вань могли складати вiд 2,9 до 4, 5 млн. т. У 2GG9 p. метaлypгiйнi шд^иемства У^аши закупили 1G,6 млн. т лому чоpних метaлiв. Частка метaлоконстpyкцiй, що пеpейшли в кaтегоpiю метaлобpyхтy в pезyльтaтi коpозiï, змшюеться в межах 27.42 %. На початку 2G1G p. закутве-льна щна 1 т лому чоpних метaлiв мapки 2А
склала в середньому 2,5 тис. грн. Тому, npHMi збитки вщ корози за поворотною вартiстю об'ему продажiв металобрухту в 2009 р. скла-дають 9,25 млрд. грн.
Представлений спрощений розрахунок «прибутку» вiд утитзаци металобрухту не до-зволяе одержати картину реального збитку на об'ектах, виведених з експлуатаци при корозш-ному зносi в промисловому секторi економiки. Але навiть при найоптимютичшших европей-ських витратах економiка Украши не може «працювати на корозда», вкладаючи щорiчно 37 млрд. грн., виходячи з ВВП 2008 р. Незапе-речним е той факт, що при збереженш юнуючо-го рiвня корозшно! небезпеки значна частина несучих i захищаючих конструкцiй виробничих будiвель i споруд вже незабаром буде не прида-тна для подальшо! експлуатаци i дозволить зб> льшити закупiвлi на ринку вторинних металiв.
Принципи управлiння корозiйною небезпе-кою включають координуючу, нормативну, ко-нтрольну та iнвестицiйно-технологiчну складо-вi безаварiйноl експлуатаци будiвельних об'ектiв в умовах агресивних природних i виробничих дш. Використовування рацiонального проектування протикорозiйного захисту на всiх стащях життевого циклу металоконструкцiй будiвель та споруд забезпечуе зниження щорiч-них витрат на 25.. .30 % тшьки за рахунок вдос-коналення оргашзаци робiт з захисту конструк-цш вiд корози.
Усувати причину, а не боротися з результатом
Найефектившшим способом запобтання корози конструкцiй будiвель та споруд е зниження ступеня агресивностi експлуатацiйного середовища. За ддачими в Украш нормами CHin 2.03.11-85* «Захист будiвельних конс-трукцш вiд корози» агресивнi середовища ма-ють наступнi класифiкацiйнi ознаки за показ-никами корозшно! стiйкостi (K, мм/рш), що характеризують втрати товщини перетинiв ме-талопрокату з маловуглецево! сталi В Ст3: не-агресивнi середовища (K < 0,01); слабкоагре-сивне (0,01 < K < 0,05); середньоагресивш (0,1 < K < 0,5); сильноагресивне (K > 0,5). До-пустимi iнтервальнi оцiнки корозшних втрат за CHin 2.03.11-85* для умов природних i техно-лопчних дiй в Украш перевищують вимоги до вщповщних показникiв европейських стандарта EN ISO 12944 в середньому в 2.3 рази.
В даний час спостер^аеться тенденщя зб> льшення металобудiвництва в секторах еконо-мiки, де ще 10.20 роюв тому були сильнi по-зицп залiзобетону, який завдяки можливостям
самого бетону виконувати функцiю захисту сталево! арматури вiд корози, забезпечував тд-вищення довговiчностi будiвельних конструк-цш в агресивних середовищах. Розширення функщонального застосування металу в будiв-ницга, пiдвищення архтектурно! виразностi будiвель та споруд визначають необхiднiсть вдосконалення вимог до засобiв i методiв про-тикорозiйного захисту конструкцiй. Для об'ек-тiв житлово-комунального господарства, де обсяги використовування металопрокату зрос-ли в десятки разiв, забезпечення якосп проти-корозiйного захисту е головним напрямом зниження високого рiвня корозшно! небезпеки.
Показники корозшно! стшкосп i довговiч-ностi конструкцiй повинш вiдповiдати ступеню агресивностi дiй режиму експлуатаци будiвель та споруд. Для тдтвердження вiдповiдностi захисних покриттiв встановленим термшам технiчного обслуговування i ремонпв доцiльно використовувати наявнi данi незалежно! комплексно! еколопчно! експертизи промислових пiдприемств.
Практика пiдтверджуе, що для ращонально-го вибору термiну служби конструкцiй i !х захисних покритпв необхiдна розробка шформа-цшно-анаттичних систем:
• Баз даних класифшацшних ознак складу i iнтенсивностi агресивних дш, що дозволяють виконувати розрахункову ощнку показникiв корозшно! стiйкостi конструкцш для однорщ-них зон експлуатаци промислових шдприемств.
• Розрахункових комплекшв для дiагнос-тики i мошторингу корозiйних пошкоджень, оцiнки !х впливу на несучу здатнють i залиш-ковий ресурс роботи об'ектiв шфраструктури i виробничих фондiв.
• Баз даних сертифшацшних випробувань i ощнки експлуатацiйних властивостей первин-ного i вторинного захисту будiвельних об'ектiв.
Мехашзм управлiння i зниження корозшно'! небезпеки будiвельних конструкцiй
Для Донецького регюну проблема корози пов'язана з щорiчними прямими витратами 6,6.7,2 млрд. грн.., з яких 1,3.1,4 млрд. грн. складають втрати, пов'язанi вiдсутнiстю регла-ментних вимог до оцiнки корозшно! небезпеки i правильного використовування засобiв i мето-дiв захисту вщ корозi!.
В даний час в Донбас на об'ектному рiвнi накопичений позитивний досвщ управлiння технологiчною безпекою, науково-технiчного супроводу оцiнки i продовження ресурсу об'ек-тiв на основi розробки стандартiв пiдприемств рiзного призначення, якi регламентують вимоги
щодо безаваршно! експлуатацп конструкцiй будiвель та споруд за вимогами ISO 9001:2000. На шдприемствах ЗАТ «Донецьксталь - мета-лургiйний завод» упроваджена система мошто-рингу для попередження аваршних ситуацiй на основi пiдходiв OHSAS 18001:1999 з викорис-танням автоматизовано! анал^ично! бази даних «Ресурс». У ot^^í Мiнрегiонбуду Укра!ни на б^ ДонЦТБ ВАТ «Укрiнсталькон iм. В. М. Шимановського» створена експери-ментальна база з контролю якостi протикоро-зiйних покриттiв за вимогами мiжнародних стандартiв (EN ISO). Обгрунтований порядок розрахунюв на корозiйну стiйкiсть, довговiч-нiсть i ремонтопридатнiсть за граничними станами для завдання регламентних вимог до ресурсу будiвельних об'eктiв за показниками рiв-ня корозшно! небезпеки. Розроблена система ощнювання ризику при продовженш ресурсу сталевих конструкцiй включае характеристики рiвня уразливостi та загроз, груп вщповщаль-ностi об'ектiв по технолопчнш безпецi [3]. Для ухвалення рiшення про можливiсть подальшо! експлуатацп за розрахунковим термiном служ-би встановлеш регламентнi процедури дiагно-стики i мошторингу будiвельних конструкцiй в агресивних середовищах. Для створення единого тдходу до державно! системи пiдготовки, перепiдготовки i атестаци фахiвцiв - експертiв з питань технолопчно! безпеки конструкцiй будiвель виконуеться розробка навчально-методичного забезпечення на базi кафедри «Бу-дiвництво, технiчна експлуатащя i реконструк-цiя» Приазовського державного техшчного уш-верситету (м. Марiуполь).
Практичний досвiд реалiзацil Державно! програми «Ресурс» в Донбасi дозволяе сформу-вати регiональну концепцiю захисту металоко-нструкцiй будiвель та споруд вщ корози, що включае наступнi основш етапи:
1. Встановлення контрольних функцш державних органiв для об'ектiв шфраструктури i виробничих фондiв за рiвнями корозiйно! небезпеки в галузi забезпечення якостi протико-
розiйного захисту конструкцш будiвель та споруд.
2. Переклад наглядових функцiй на прин-ципи добровiльного пiдтвердження власником (декларащя вiдповiдностi) якостi будiвельних об'екта i технологiчно! безпеки виробничих фондiв на основi загальноприйнятих пiдходiв управлшня якiстю стандартiв 1СО.
3. Побудова системи територiальних (кор-поративних) нормативних документа у формi технiчних регламента з технолопчно! безпеки i застосуванням, розроблених власником на доб-
ровшьнш основ^ стандартiв пiдприeмств i до-кументованих процедур з технiчного обслуго-вування конструкцiй будiвель i споруд за фак-тичним станом з урахуванням встановлених рiвнiв корозiйноi небезпеки.
4. Регулювання якостi продукцii, будiве-льних об'eктiв i безпеки виробничих фондiв саморегульованими органiзацiями (корпоращ-ями), створюваними бiзнесом для запобiгання корозшним втратам, пiдвищенню ефективностi заходiв щодо продовження ресурсу i захисту вщ корозii конструкцiй, будiвель i споруд.
5. Створення iнновацiйно-iнвестицiйного механiзму регулювання ринку матерiалiв i тех-нологш, заснованого на управлiннi якiстю про-тикорозiйного захисту за критерieм корозiйноi небезпеки, проектно-розрахунковому обгрун-туваннi заходiв первинного i вторинного захисту з використанням пiдходiв методу граничних станiв.
6. Розробку iнформацiйно-аналiтичних систем i баз даних з дiагностики i монiторингу корозiйних руйнувань, рацюнальному проекту-ванню засобiв i методiв протикорозiйного захисту.
7. Створення eдиноi державноi системи шдготовки, перепiдготовки i атестацii кадрiв з технолопчно!' безпеки i захисту вщ корозii об'eктiв iнфраструктури i виробничих фоцщв.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Корольов, В. П., Удосконалення нормативних вимог до засоб1в 1 метод1в протикорозшного захисту буд1вельних металоконструкцш [Текст] /
B. П. Корольов, О. М. Пбаленко, О. М. Шевченко // Буд1вництво Украши. -2003. - № 7. -
C. 19-23.
2. Корольов, В. П., Пбаленко О.М., Шевченко О.М. Оцшка надшносп та виб1р засоб1в захисту в1д корози стальних конструкцш на стади виго-товлення [Текст] / В. П. Корольов, О. М. Пбаленко, О. М. Шевченко // Мехашка 1 ф1зика руй-нування буд1вельних матер1ал1в та конструкцш: зб. наук. праць. - Вип. 8. - Льв1в: Каменяр, 2009. - С. 23-34.
3. Корольов, В. Оцшка та управлшня ризиками корозшно! небезпеки за даними мошторшгу стану протикорозшного захисту конструкцш буд1вель та споруд [Текст] / В. Корольов, О. П-баленко, П. Корольов, В. Суярко. - (Проблеми корози та протикорозшного захисту матер1ал1в) // Ф1зико-х1м1чна мехашка матер1ал1в. - Вип. 8, т.2. - Льв1в, 2010. - С. 575-580.
Надшшла до редколеги 12.06.2011. Прийнята до друку 17.06.2011.
