Риски снижения эксплуатационных свойств крепежа
Риски снижения эксплуатационных свойств крепежа, используемого в металлоконструкциях инфраструктурных объектов.
ООО ЗВК «БЕРВЕЛ» с момента своего основания занимается массовым производством крепежа, который используется при сборке металлоконструкций инфраструктурных сооружений. К таковым традиционно относятся: мостовые сооружения, опоры ЛЭП, мачты и опоры освещения, объекты промышленного и транспортного строительства. Данные виды конструкций в процессе эксплуатации подвергаются высоким статическим и динамическим нагрузкам, нередко в крайне суровых климатических условиях, и их объединяет единое требование: срок службы составляет десятилетия. Весь этот срок конструкция должна отработать по функциональному назначению, обеспечить безопасность эксплуатации и обслуживания. Для этого все составляющие части конструкции должны строго соответствовать рабочей документации. Учитывая опыт поставок ЗВК «БЕРВЕЛ» на соответствующие теме статьи объекты, хотелось бы обозначить возможные риски снижения эксплуатационных свойств крепежа, зачастую не выявляемые в процессе входного контроля продукции при её поставке на объекты инфраструктурного строительства.
Факторы, определяющие требования к крепежу
Проектная документация на перечисленные выше типы конструкций и своды правил традиционно требуют использовать крепёж классов прочности 8.8/8 и 10.9/10. Также в ряде случаев в конструкциях промышленного строительства применяется крепёж класса 12.9/12. Данные факты делают обязательным применение легированных сталей и термической обработки (закалка плюс отпуск) при изготовлении крепежа. Полученные механические свойства позволяют адекватно противостоять нагрузкам, возникающим в процессе эксплуатации инфраструктурных объектов.
Вторым фактором, определяющим надёжность использования крепежа в рассматриваемых конструкциях, является его способность противостоять коррозионным нагрузкам на протяжении срока службы конструкции. В действующей нормативно-технической документации [1] (СП 28.13330.2017 «Защита строительных конструкций от коррозии», таблица Ц.11) указаны справочные данные по скорости проникновения коррозии в защитные цинковые покрытия, нанесённые на крепёж, при различных условиях эксплуатации.
К сожалению, на момент выхода данного стандарта в 2017 году у его разработчиков не было достоверной информации о стойкости цинк-ламельного покрытия [2] при разной степени агрессивности коррозионной среды. Поэтому, исходя из данного документа, мы можем сделать вывод только о высокой стойкости данного покрытия в неагрессивной атмосфере. Наш длительный опыт производства и поставок крепежа с цинк-ламельным покрытием, в первую очередь на объекты монтажа мостовых металлоконструкций, в том числе в приморском климате, свидетельствует о высокой способности данного покрытия противостоять воздействию агрессивной атмосферы и гарантировать длительные сроки службы инфраструктурных конструкций. В подтверждение нашего опыта можно привести данные из вышедшего в 2022 году стандарта ЗАО «ЦНИИПСК им. Мельникова» СТО 02494680-0074-2022 «Конструкции стальные строительные. СОЕДИНЕНИЯ НА ВЫСОКОПРОЧНЫХ БОЛТАХ Технические требования. Методы контроля». В данном стандарте [3] присутствует таблица 9.4, рекомендующая применять цинк-ламельное покрытие вплоть до среднеагрессивных сред в терминах СП28.
Отсутствие в СП28 достоверных данных о стойкости цинк-ламельного покрытия привело к отсутствию упоминания данного высокоэффективного способа защиты крепёжных изделий в ряде стандартов организаций, выполняющих функции конечного заказчика на объектах монтажа инфраструктурных сооружений.
Возьмём в качестве примера инфраструктурной конструкции опору воздушной линии электропередачи. В ПАО «Россети» действует стандарт организации СТО 34.01-2.2-008-2016 «ОПОРЫ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ РЕШЁТЧАТЫЕ Общие технические требования», раздел 5 которого обозначен как «Требования по надежности». Пункт 5.1 данного стандарта определяет срок службы опоры не менее 50 лет. Пункт 3.7 раздела 3 «Требования к материалам» определяет допустимые способы антикоррозионной защиты крепёжных изделий: горячее цинкование и термодиффузионное цинкование [4].
Сопоставим данные таблицы Ц.11 СП28 с данными требованиями. Условия эксплуатации опор ВЛ обычно соответствуют среде «слабоагрессивная-1». По данным СП28 горячий цинк в таких условиях максимально теряет 0,8 мкм в год. Чтобы исключить появление следов красной коррозии во время срока службы конструкции, покрытие должно быть не тоньше 50 х 0,8 = 40 мкм. Что полностью соответствует требованиям действующего ГОСТ Р ISO 10684-2015 на горячее цинкование крепёжных изделий, предписывающего обеспечивать покрытие локальной толщиной 40-80 мкм при средней толщине покрытия не менее 50 мкм [5]. По данным той же таблицы термодиффузионное покрытие потеряет 0,6 мкм в год. Следовательно покрытие должно быть не тоньше 50 х 0,6 = 30 мкм. То есть ТД4 (термодиффузионное покрытие класса 4) 21-30 мкм по ГОСТ 9.316-2006 проходным вариантом уже не является [6]. Данный стандарт предлагает покрытие классом выше – ТД5 40-50 мкм.
Какой крепёж установлен на объектах?
Теперь давайте обратим внимание на то, каким путём крепёж попадает на объекты монтажа инфраструктурных сооружений. В настоящее время в РФ действует 5 предприятий, выпускающих крепёж в условиях массового производства и при этом способных осуществить закалку и последующий отпуск крепёжных изделий в защитной атмосфере, гарантирующей отсутствие обезуглероживания поверхностного слоя резьбы. Заводы эти общеизвестны, и ЗВК «БЕРВЕЛ» является одним из них. Возможности наносить защитные покрытия, подходящие для защиты крепежа в инфраструктурных сооружениях, встроены в технологический процесс только на ЗВК «БЕРВЕЛ». У нас это автоматические линии горячего цинкования и цинк-ламельного покрытия. Остальные коллеги предлагают крепёж на рынок без покрытия либо с защитными покрытиями, не используемыми в силу своих свойств на рассматриваемых объектах. Тем не менее каждый инфраструктурный объект в стране укомплектован крепежом с требуемыми защитными покрытиями. Кто приходит «на помощь» экономике? Ответ кроется в организации системы комплектации конструкций, поступающих на монтаж.
Подрядчик, возводящий объект, будь то нефтеперерабатывающий завод, магистральная линия электропередачи или проект освещения автомагистрали, проводит конкурс на изготовление требуемых ему конструкций. Цель конкурса очевидна - получить требуемое изделие по минимально возможной цене с минимальными организационными издержками. Конкурс выигрывает самый достойный завод металлоконструкций. Изготовление чертежей КМД и чем это всё потом собирать - теперь его задача. И решить её он, естественно, хочет с минимальными издержками. Аванс уходит на закупку металлопроката, о крепеже часто вспоминают, когда пора комплектовать вагоны на отгрузку. И когда вопрос «Как это будет собирать уважаемый заказчик?» встаёт во весь рост, начинаются судорожные поиски нескольких десятков номенклатурных позиций в количестве от нескольких штук до десятков тонн каждой.