• Сегодня: Воскресенье, Июль 23, 2017

Мнение: о противокоррозионной защите трубчатых опор Керченского моста

Строительства моста через Керченский пролив

Автор:

Евгений Борисович Кабанов
ООО «НПЦ мостов», д.т.н.


Проект строительства Керченского моста, разработанный АО «Гипрострой мост — Санкт –Петербург», предполагает различные конструктивные и технологические решения, направленные на решение вопросов его противокоррозионной защиты. Проект учитывает, что природные условия могут производить на подводные конструкции моста следующие воздействия:

  • активное коррозионное воздействие морской воды, имеющей соленость на стыке Азовского и Черного морей от 12 до 15 промилей;
  • воздействие морских течений, движущихся со скоростью до 2,5 м/с;
  • штормовое волнение до 5 баллов;
  • ледовую нагрузку в зимний и весенний периоды.

Помимо этого мостовые конструкции должны выдерживать воздействие землетрясений до 8,5 баллов, а также весовую и динамическую нагрузку от воздействия автомобильного транспорта до 40000 единиц в сутки и железнодорожного транспорта до 47 пар в сутки.

Авторы проекта предлагают для этих целей устанавливать морские опоры на трубчатых сваях, забиваемых в грунт на глубину до 94 м при глубине судоходного канала не более 10 м и толщине слоя ила до 70 м. Сваи представляют собой стальные трубы диаметром 1420 мм с толщиной стенки 16 и 20 мм. Изнутри к стенкам труб приваривается обвязанная стальная арматура. После забивки труб в грунт они заполняются бетонным раствором, что обеспечивает монолитность сваи. Снаружи трубы перед монтажом обжигаются в печи для удаления жировых загрязнений, подвергаются дробеструйной очистке, хроматируются и покрываются износостойким лакокрасочным покрытием «Инерта 160» со сроком службы до 15 лет при условии периодического восстановления эксплуатационных повреждений.

По литературным данным скорость коррозии стали в морской воде соленостью до 15 промилей составляет 0.14 мм\г. Таким образом авторы проекта считают, что даже в случае полного разрушения лакокрасочного покрытия металлическая труба сваи со стенкой толщиной 16 мм прослужит более 100 лет, а в дальнейшем прочность сваи обеспечит железобетон внутри трубы.

При реальной эксплуатации процесс коррозионного износа будет происходить по более негативному сценарию. Опыт применения эпоксидной краски «Инерта 160» в судостроении для защиты корпусов ледоколов и судов ледового плавания свидетельствует, что указанное покрытие достаточно износостойко в течение указанного срока при условии восстановления его (в местах неизбежных повреждений от соприкосновений со льдом) с периодичностью не реже чем раз в два года при постановке судов в док. Поскольку докование не приемлемо для мостовых опор, через 2-3 года от воздействия ледовой нагрузки в приповерхностном слое воды на трубных опорах неизбежно появятся повреждения лакокрасочного покрытия. Оголившийся металл (сталь) в морской воде имеет стационарный электропотенциал, равный — 0 ,427 В. Вся остальная покрытая краской поверхность трубы имеет потенциал, равный нулю. В результате разности потенциалов оголившийся металл станет анодом, и возникнет процесс электрохимической неравномерной локальной язвенной коррозии стали. Скорость развития такой коррозии может быть сопоставима со скоростью коррозии металла корпусов судов ледового плавания при периодическом воздействии льда, которая составляет уже 0,6-0,85 мм\г (при наличии протекторной защиты). При совокупном воздействии морской воды, существующих в Керченском проливе морских течений со скоростью до 2,5 м/с, волнения до 5 баллов при штормах, ледовой нагрузки, высокой температуры морской воды в летнее время средняя скорость коррозии стали может возрасти до 1,5 мм/г. Таким образом, через 15-17 лет коррозионное состояние трубных опор станет критическим. Более того, поскольку замоноличенная бетоном стальная арматура внутри труб касается к стальной поверхности труб, ( т. к. трудно представить возможность укладки арматуры внутри труб после забивки свай под углом изолированно от стенки трубы) при сквозном поражении труб начнется коррозия арматуры, причем не только в местах контакта с трубой, но и внутри бетона. Даже лучшие сорта бетона имеют водопроницаемость не менее 4 %. Опыт эксплуатации железобетонных конструкций морских приливных электростанций и плавучих доков свидетельствует о коррозии арматуры внутри монолитного бетона. Объем продуктов железа в 10-14 раз больше объема монолитного металла, поэтому при коррозии арматуры начнет крошиться бетон, что при дополнительном динамическом воздействии транспортной нагрузки и при возможных землетрясениях может привести к непоправимым последствиям.

В практике судостроения давно имеется в наличии эффективный и сравнительно недорогой способ противокоррозионной защиты стальных корпусов судов, эксплуатирующихся в подобных условиях. Такой способ защиты заключается в присоединении к стальной поверхности труб расходных протекторов из сплавов, имеющих в морской воде стационарный рабочий электропотенциал — 1,0-1,2 В. За счет переполяризации оголенная стальная поверхность превращается в катод, а протекторы начинают медленно растворяться, жертвуя собой и защищая тем самым основной металл труб и арматуры. Для слабосоленой морской воды наилучшее применение находят протекторы из магниево-алюминиевых сплавов. Протекторы следует устанавливать на образующей сваи, обращенной в сторону Черного моря ниже нижней кромки льда, чтобы не подвергать их силовому воздействию подвижного льда. Срок службы таких протекторов составляет 50 лет, что в сочетании с лакокрасочным покрытием обеспечит длительную противокоррозионную защиту металла свай. Протектора легче устанавливать в береговых условиях, но возможно отслеживать их состояние и при необходимости заменять с применением водолазных работ. Применение протекторной защиты в любом случае существенно увеличит долговечность трубных оболочек морских опор и позволит безаварийно эксплуатировать Керченский мост в течении требуемого срока службы не менее 100 лет.

Стоимость выполнения протекторной защиты сваи в приповерхностном слое воды составляет ориентировочно 50 000 тыс. руб. После ознакомления с проектом монтажа опор следует оценить общее количество протекторов, необходимых для их противокоррозионной защиты. Установка протекторов потребует также разработки типового проекта их монтажа на опорах и технического сопровождения по проведению монтажных работ, что ориентировочно составит около 1.5 млн. руб. Таким образом, в целом весь комплекс работ по противокоррозионной защите морских опор Керченского моста не превысит нескольких тысячных долей процента от его проектной стоимости но позволит обеспечить его противокоррозионную защиту на весь необходимый срок службы. Опыт эксплуатации железобетонных конструкций буровых комплексов на Штокманском газоконденсатном месторождении также свидетельствует о необходимости установки протекторной защиты, что и применяется широко ОАО «Стройгазмонтаж», являющимся основным подрядчиком строительства Керченского моста. Поэтому удивляет отказ от этого эффективного и недорого метода противокоррозионной защиты для столь важного объекта. Считаю, что экспертиза проекта моста по данному направлению была выполнена неверно.

Учитывая изложенное, необходимо осуществить установку протекторной защиты в ближайшее время, т.к. монтаж морских опор уже начался. Для защиты уже установленных морских опор возможно применение подвесных протекторов на стальных тросах, замкнутых на арматуру ростверков опор.

Автор настоящего обращения готов с участием производителей протекторов содействовать внедрению протекторной защиты для мостовых опор Керченского моста.


Использованные источники:

  1. Антикоррозионная защита металлических свай Керченского моста
  2. Интервью зам. Директора АО «Гипростроймост-Санкт-Петербург» Виктора Галаса журналу «Инженерная защита»: Как организована инженерная защита Керченского моста
  3. Коррозия и защита судов. Справочник, под редакцией д.т.н. Люблинского Е.Я. и д.т.н. Пирогова В.Д., Ленинград, «Судостроение», 1987
  4. ОСТ 5.9522-86 ЕСЗКС. Протекторная защита корпусов судов. Типовой технологический процесс монтажа
  5. С.С. Толстов, С.А. Швец, К.Л. Шамшетдинов, ДОАО «Газпром», «Коррозия морских сооружений». Противокоррозионная защита объектов высокоширотных морских месторождений (на примере Штокмановского газоконденсатного месторождения)

На фото: Керченский мост, сентябрь 2016.
Источник: официальный информационный сайт строительства Крымского моста.

Евгений Кабанов

ООО «НПЦ мостов», д.т.н.