Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

Инновационная марка стали для малообслуживаемых строительных конструкций Коррозия — процесс разрушения металлов вследствие их химического, электрохимического или биохимического взаимодействия с окружающей средой — наносит огромный ущерб экономике. По оценкам, он?составляет около 10% от общего ежегодного производства черных металлов. Более того, вследствие увеличения выпуска металлических конструкций коррозионные потери постоянно растут. Особенно серьезно это касается железнодорожного строительства. К наиболее металлоемким строительным конструкциям на железных дорогах относятся, в частности, элементы верхнего строения пути, пролетные строения мостов. В эту же группу входят и несущие конструкции контактной сети электрифицированных дорог: консоли, опоры, ригели жестких поперечин и др. Согласно действующим нормам, такие конструкции должны окрашиваться не?реже одного раза в 5–6 лет. При?этом окраска выполняется на?высоте, в?условиях повышенной опасности. Более того, окрашивание конструкций контактной сети требует отключения напряжения, что производится обычно в так называемое «окно» — период прекращения движения на линии. Здесь нужно заметить, что стоимость двухчасового «окна», по данным Московской железной дороги, может составлять до 256 тыс. руб. Соображения экономического характера не позволяют обеспечить ка­чественную подготовку поверхности перед окраской, так что фактическая долговечность покрытий не превышает 2–3 лет. В то же время окрасочные работы на мостах наносят ущерб экологии реки из-за попадания в нее остатков разрушившихся покрытий при пескоструйной очистке. В промышленно развитых странах Европы, в США и Японии с целью экономии ресурсов и охраны окружающей среды обеспечение стойкости конструкций против коррозии предусматривается на стадии их?проектирования и изготовления. Применение атмосферостойких строительных ста­лей (АССТ) в?17?европейских стра­нах регулируется с 1993 г. норма­- ­ми EN?10155:1993, разработанными CEN — Европейским комитетом по нормированию. В этих странах до 3% общего количества мостов, изготовленных из АССТ, эксплуатируют не­окрашенными в средах со слабо- и среднеагрессивной степенью воздействия. Образующаяся на поверхности оксигидроксидная пленка оранжевого цвета замедляет процесс коррозии до 5–7 мкм/год, тогда как обычная углеродистая сталь продолжает корродировать со скоростью 25–30 мкм/год. В Германии с 1980-х гг. применяют опоры контактной сети из стали типа «Кортен-А». Для объема электрификации 400 км/год было выполнено сравнение по экономическим показателям использования 80% опор из АССТ и опор из стали обыкновенного качества с дуплексным покрытием из цинка, нанесенного методом горячего цинкования, и?не­скольких слоев полимерных ЛКМ. В результате удалось сэкономить 167 т цинка, 46 т лакокрасочных покрытий при существенном уменьшении расхода стали. Атмосферокоррозионно-стойкая сталь «Кортен-А», разработанная в?1930-е гг. в США, стала известна в?СССР в 1960-е гг. под маркой С345К 10ХНДП. За счет повышенного содержания фосфора она оказалась чувствительной к образованию трещин при сварке элементов толщиной от 6 мм. Разработка и свойства стали марки 14ХГНДЦ Учитывая мировой опыт, институты ВНИИЖТ, ЦНИИЧермет и ЦНИИС совместно с металлургическим комбинатом «Северсталь» (г.?Череповец) разработали новую марку стали С375 14ХГНДЦ (патент РФ №?2230819). Этот материал был создан для применения в мостовых сооружениях, несущих конструкциях контактной сети электрифицированных железных дорог, а также для опор ВЛ, эстакад, зданий и других промышленных объектов. Опытные конструкции разрабатывали по следующим техническим условиям: ТУ?14-105-629-99 «Прокат сортовой и?фасонный из атмосферостойкой стали 14ХГНДЦ»; ТУ 14-105-656-2000 «Про­кат листовой из атмосферостойкой стали 14ХГНДФ для изготовления железнодорожного крепежа». В дальнейшем на заводе «Во­ронежстальмост» были изготовлены неокрашенные пролетные строения мостов длиной 55 м. С?1989?г. они находятся в эксплуатации на следующих железных дорогах: Юго-Восточной через реку Ворону, Южно-Уральской через реку Камышлы-Аят и Восточно-Сибирской через реку Снежную вблизи озера Байкал. Произ­водство толстолистового проката для мостов было освоено в ОАО «МК “Азов­сталь”» и ОАО «НОСТА» (Орско-Халиловским метал­лургическим комбинатом). По?наблюдениям института ВНИИЖТ, в?нас­тоящее время не­окрашенные пролетные строения мостов не?им­еют коррозионных по­вреждений и?отслаивающихся продуктов коррозии. Механические свойства стали 14ХГНДЦ соответствуют классу прочности С375 с расчетным сопротивлением, на 50% большим, чем у?Ст3пс5 (С245) — углеродистой стали обыкновенного качества (см. табл. 1). Кроме того, 14ХГНДЦ имеет вдвое большую ударную вязкость, характеризующую ее хладостойкость. Благодаря высоким механическим свойствам достигается экономия материала. Например, в конструкциях ригелей она составляет 11–19% в зависимости от длины перекрываемого пролета. В связи с меньшей поверхностью ригелей, изготовленных из АССТ, снижаются и нагрузки на них от собственного веса, воздействия гололеда и ветра. Одновременно сокращается расход материалов для антикоррозионных покрытий. При изготовлении конструкций применяются менее энергоемкие технологические процессы, т. к. сталь 14ХГНДЦ лучше, чем 10ХНДП сваривается и обрабатывается. Технико-экономический анализ, выполненный по данным заводов-изготовителей, показывает, что стоимость производства ригелей из стали 14ХГНДЦ без окраски в сравнении с ригелями из Ст3пс5 с горячей оцинковкой снизилась более чем на 4,5 тыс. руб/т. С 2001 г. имеется опыт эксплуатации неокрашенных ригелей жестких поперечин из стали С375 14ХГНДЦ и в области электрификации железных дорог. В частности, на станции Подборовье Октябрьской железной дороги. За весь срок службы эти малообслуживаемые конструкции не потребовали никаких эксплуатационных расходов. Такие же ригели с?лакокрасочным покрытием по типу пленкообразующего находятся в эксплуатации с 2002 г. на участке Саратов–Волгоград–Котельниково–Сальск–Тихорецкая. Аналогичные конструкции установлены и на перегоне Залари–Головинская Восточно-Сибирской железной дороги. На­конец, на участке Идель–Свирь Октябрьской железной дороги установлены опоры контактной сети из стали 14ХГНДЦ. Достоинства материала Перечислим основные преимуще­с­т­ва использования атмосферокоррозионно-стойкой низколегированной стали: 1.?В средах со слабо- и средне­агрессивной степенью воздействия возможно применение стальных строительных конструкций, как не­окрашенных, так и с покрытием по типу пленкообразующего взамен защитного покрытия, нанесенного методом горячей оцинковки, или лакокрасочного цинкосодержащего покрытия. 2.?Конструкции из АССТ, являясь малообслуживаемыми, имеют повышенную надежность и в 1,5 раза более продолжительный срок службы. Так, для конструкций контактной сети он составляет 75 вместо 50 лет. 3.?Процесс изготовления конструкций менее энергоемок. При этом полностью исключается экологически неблагоприятная горячая оцинковка. Подобные качества позволяют говорить о том, что малообслуживаемые строительные конструкции из стали марки С375 14ХГНДЦ должны иметь преимущество на тендерах объектов строительства в районах с?суровыми климатическими условиями и характерным для них дефицитом трудовых и энергетических ресурсов. В частности — в?Забайкалье, Якутии и др. Особо следует отметить, что марка стали С375 14ХГНДЦ была представлена на конкурс инновационных технологий, проходивший в?рамках 2-го Международного форума «Строительство городов ’2008» в?Мос­кве. По результатам конкурса ОАО «ЦНИИС» было награждено дипломом и почетным знаком за внедрение передовых технологий, а сталь С375 14ХГНДЦ была отмечена как инновационная для малообслуживаемых строительных конструкций. * * * В заключение хотелось бы подчеркнуть, что недавно Президент РФ поставил задачу снижения энергоемкости ВВП к 2020 г. не менее чем на 40% по сравнению с 2007 г. В этой связи в сфере электрификации железных дорог особое внимание будет уделяться экономичным, не­энергоемким технологиям защиты металлических конструкций от коррозии. Задачу энергосбережения предполагается решать, в частности, посредством проектирования и изготовления малообслуживаемых конструкций. Строительство будет осуществляться преимущественно в суровых климатических условиях. Это позволяет надеяться на су­щест­венное расширение области применения инновационной марки атмо­сферокоррозионно-стойкой стали С375 14ХГНДЦ. А. И. Шелест, кандидат технических наук