Підвищення надійності функціонування воднотранспортних споруд, що схильні до впливу корозійних процесів

© Дідур Л.С., 2014

Україна володіє найпотужнішим портовим потенціалом серед всіх країн Чорного моря. На узбережжі Чорного та Азовського морів знаходиться 18 морських торговельних портів і 12 портопунктів. У свою чергу, гідротехнічні споруди, є елементом системи забезпечення безпеки перебування суден в порту. Однак, як відомо, морські гідротехнічні споруди безперервно піддаються дії агресивного морського середовища. Вона, в свою чергу, сприяє корозії металу - матеріалу більшості гідротехнічних споруд, що очевидно, знижує рівень безпеки в порту.

Загальна довжина причального фронту морських портів України становить близько 43 км, у тому числі: Дунайського регіону - 6,7 км, Чорноморського - близько 21 км, Азовського - 4,7 км. У конструктивному виконанні близько 34,5% причальних споруд представлені типом "больверк", в основному, з металевого шпунту (дані по 13 основних портів).

Для багатьох споруд, у тому числі причальних споруд типу "больверк", технічний стан визначається швидкістю руйнування конструкцій внаслідок морської корозії. Металоконструкції гідротехнічних споруд, з точки зору корозії, працюють у вкрай важких умовах, вони піддаються постійному впливу електрохімічних, хімічних і біологічних факторів, часто в поєднанні з механічним впливом водотоку у вигляді динамічної дії поточної води, стиранню наносами та ін.

На думку вчених Ю.Р. Еванса, Г.В. Акімова, А.В. Рябченкова, Н.Д. Томашева механізм руйнування від корозії представляється в наступному вигляді: процес починається з поверхні металу і при подальшому розвитку поширюється вглиб, при цьому відбувається зміна складу металу і його властивостей. Руйнування зазвичай супроводжується зміною зовнішнього вигляду поверхні металу і відрізняється наступними характерними особливостями: на металі помітні зруйновані ділянки у вигляді неправильних поглиблень, точок, виразок, плям, тріщин і т.д.; в результаті взаємодії з середовищем метал перетворюється на хімічні сполуки – продукти корозії, які частково пристають до поверхні металу.

Одним з головних способів класифікації корозії, який дозволяє найбільш повно охарактеризувати процеси, що протікають при взаємодії матеріалів і корозійних середовищ, є класифікація за механізмом корозійного процесу. За цим методом класифікації корозію прийнято ділити на наступні види: хімічну та електрохімічну.

При проектуванні металевих пальових основ, для оцінки передбачуваного терміну служби вимагається враховувати багато факторів, в тому числі швидкість корозії, знос і вплив механічних навантажень.

Конструкція причальної споруди типу "больверк" з металевого шпунту (рис. 1), як показав досвід його застосування в морських портах, має значну перевагу серед інших типів конструкцій при організації та виконанні робіт, а крім того – незначну трудомісткість, не потребує дорогих кам'яних постель, створює порівняно невеликий вертикальний тиск на основу, і тому може застосовуватися на будь-яких ґрунтах, що допускають занурення шпунту.

Причальні споруди одночасно піддаються впливу великої кількості техногенних факторів і факторів зовнішнього середовища зі змінною інтенсивністю. З корозійної точки зору ці споруди можна розбити на три частини: підводна зона, зона змінного змочування і зона бризок.

Для ефективності протикорозійного системи необхідно зробити аналіз причин, факторів і видів корозії, так як, не знаючи їх, важко визначити можливі місця її виникнення, вірогідність якого залежить від конкретних конструктивних рішень, умов і хімічного складу навколишнього середовища даної конструкції.

Як правило, в основі боротьби з корозією лежать техніко-економічні міркування. З цієї причини питання, пов'язані з корозією, не можуть вирішуватися тільки інженерами і проектувальниками. Необхідно залучати й інших фахівців, в першу чергу економістів, і розглядати виникаючі проблеми в зв'язку з усім комплексом факторів.

Проектування повинно враховувати не тільки вибір міцних матеріалів і стійких покриттів, а ставити своєю метою, поєднати воєдино різноманітні способи, які зможуть утримати корозію на прийнятному, з економічної точки зору, рівні. Шляхом раціонального і компромісного поєднання різних факторів і вимог можна досить просто спроектувати антикорозійну систему причальних споруд.

У зв'язку з інтенсивним освоєнням ресурсів океану для морських споруд розробляються все нові і нові корозійностійкі матеріали. Ці розробки необхідно постійно тримати в полі зору. Однак, основні методи боротьби з корозією, в цілому, залишаються незмінними, і саме їх вдале застосування дозволяє успішно вирішувати виникаючі проблеми, як з технічної, так і з економічної точки зору.

На завершення, можна зробити висновок про те, що в складному комплексі споруд і пристроїв морського порту – причальні споруди мають особливе значення. Довговічність цих споруд визначається якістю проектування і характером впливу середовища, в яких вони експлуатуються. Ці експлуатаційні властивості багато в чому залежать від інтенсивності розвитку процесів корозії металу.

Продовжити терміни експлуатації різних металоконструкцій до їх морального зносу – основна мета розв'язання проблеми корозії металу. Відповідність методів захисту експлуатаційним особливостям гідротехнічних споруд – необхідна умова забезпечення їх довговічності і надійності.

Стосовно досліджуваної причальної споруди типу "больверк" кількісна оцінка впливу корозії матеріалу полягає, зокрема, у встановленні реальних розмірів поперечного перерізу основних несучих конструктивних елементів, зменшених в процесі експлуатації в результаті корозійних процесів, а також у визначенні/прогнозуванні терміну експлуатації причалу для конкретних умов його роботи.

Труднощі запобіганню корозії полягають в тому, що руйнування металу під впливом факторів середовища є природним процесом, спрямованим на збереження рівноваги в природі.

Так як процеси корозії, пов'язані з впливом дії середовища, – незворотні і часто призводять до відмов, їх необхідно виявляти на ранніх стадіях експлуатації,

Рис. 1. Причал типу "больверк" з металевого шпунту

1 – лицьова стінка із шпунту; 2 – відбійний пристрій; 3 – колесовідбійний брус;

4 – анкерний пояс; 5 – анкерна тяга; 6,7 – дерев'яні насадки і схватки;

8,9 – залізобетонні палі

класифікувати, давати кількісну оцінку ефекту ушкодження і прогнозувати виникнення небезпеки у разі невжиття заходів щодо посилення захисту. Тільки встановлення причин корозійного процесу дозволяє правильно вибрати метод вдосконалення захисту та підвищити надійність функціонування воднотранспортних споруд морських портів, і зокрема, причальних споруд типу "больверк".

Література

1. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. – М.:

Госстрой России, 2004. – 21 с.

2. Томашов Н.Д. Теория коррозии и защиты металлов. М.: Изд. АН СССР, 1959. –

591 с.

3. Притула В.А. Защита от коррозии морских гидротехнических сооружений /

В.А. Притула, Г.С. Кесельман. – М.: Транспорт, 1973. – 184 с.

4. Пойзнер М.Б. Техническое состояние портовых причальных сооружений Украины

// Юбилейный сборник докладов научной конференции, посвященной 70-летию

института. – Одесса: Изд-во ЧерноМорНИИпроекта. – 2000. – С.22-26

5. Маркович Р.А., Колгушкин А.В. Коррозия морских гидротехнических сооружений

// Территория НЕФТЕГАЗ. – 2009. – №5. – С.56-59.

Канд. техн. наук, доц. А. О. Канифольский

Одесский национальный морской университет

(Одесса, Украина)