АНАЛИТИКА

Равиль Галеев, руководитель экспертно-консультационного центра «Диагностика и Контроль», инженер-строитель, кандидат экономических наук, эксперт по ПБ

Химическая коррозия представляет собой процесс непрерывный во времени, обусловливающий скорость коррозии и, как следствие, агрессивность среды эксплуатации. Например, скорость коррозии стали более 0,5 мм/год нормируется как сильно агрессивная среда. Непрерывное изменение физико-технических свойств конструкционных материалов (их деструкция) вследствие их коррозии зачастую приводит здания и сооружения к аварийному состоянию. Анализ статистических данных, представленных в альманахе «Аварии зданий и сооружений на территории РФ за период 1995-1999 гг.» (2) главной инспекции Госархстройнадзора, Госстрой РФ, позволил установить, что на долю коррозии приходится 30-35% аварий промышленных объектов.

Следует отметить (3), что удельный вес строительных конструкций, эксплуатируемых в химических агрессивных средах, для предприятий химической промышленности достигает 70% . К этому также можно добавить химические производства, действующие на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности, черной и цветной металлургии, лесоперерабатывающей промышленности, коксохимических комбинатах, минеральных удобрений и др.

Таблица 1

Тн = 100/1,5хW,

где W – амортизационные отчисления на реновацию.

В то же время анализ состояния строительных конструкций зданий и сооружений на предприятиях химической, нефтехимической промышленностей, коксохимических комбинатов, предприятий минеральных удобрений и других отраслей, связанных с химическим производством, проведенный институтом «Проектхимзащита» Минмонтажспецстрой СССР в 1982 г., показал, что имеют место случаи, когда фактический срок службы конструкций в 2-3 раза ниже нормативного (5).

Кроме того, ежегодно в процессе эксплуатации зданий и сооружений вследствие воздействия химической коррозии в промышленности и в строительстве безвозвратно теряется значительное количество материалов. Подсчитано, что в результате коррозии конструкционных материалов в промышленно развитых странах мира, включая Россию, ежегодно теряется 100 млн тонн стали (6). Потери черного металла из-за коррозии в нашей стране в 1982 г. составили 10 млн тонн, то есть 10% всех мировых потерь.

Народнохозяйственные потери от коррозии не ограничиваются лишь стоимостью ежегодных потерь от коррозии металла, а складываются из затрат на защиту основного технологического оборудования, строительных конструкций и связанных с ними дополнительных капитальных вложений, повышенных расходов на ремонтно-восстановительные работы. Сюда относятся потери, связанные с простоем основных производственных фондов предприятия, а также величина снижения выпуска продукции во время проведения ремонтов и восстановления защиты от коррозии. Полная потеря от коррозии в промышленности развитых стран приведена в таблице 1 (6).

Таблица 2

В США ущерб от коррозии в 1978 г. возрос до 70 млрд долл.; в СССР ущерб от коррозии по стране, с учетом косвенных потерь, в 1982 г. составил 40,8 млрд руб., из которых 12-18% приходится на строительные конструкции. При учете разрушающего влияния химической коррозии на другие виды материалов (дерево, алюминий, кирпичные кладки) потери неконтролируемо увеличиваются. К сожалению, в настоящее время статистический учет в целом по стране не проводится; отсутствует также единая методика учета потерь от коррозии. Согласно отчету ПХЗ в 1982 г., потери от коррозии в химической и нефтехимической промышленности (с учетом затрат на защиту от коррозии) составили 15-20% от общих потерь. В ходе натурных обследований пяти химических предприятий, проведенных НИИЖБ Госстроя СССР совместно с институтом Гипропласт, установлено также, что работы по капитальному ремонту и восстановлению антикоррозионной защиты строительных конструкций, в основном, носят формальный характер. Так, согласно таблице 2, установлено, что по первым трем обследуемым объектам (Щекинский химкомбинат, Нижне-Тагильский завод пластмасс, Рошальский химкомбинат) фактические среднегодовые затраты на проведение капитальных ремонтов и восстановление антикоррозионной защиты составляют менее 1%; для двух других (Охтинский химкомбинат, Северодонецкий химкомбинат), соответственно 5,87 и 2,6%.

При этом здания Щекинского, Нижне-Тагильского и Рошальского химкомбинатов к моменту обследования проработали всего от 3-х до 6-ти лет, а строительные конструкции в этих зданиях подверглись наиболее серьезным коррозионным разрушениям, требующим значительных дополнительных средств на восстановление их эксплуатационной способности.

Известно, что промышленное строительство с конца 60-х и начала 70-х годов 20 столетия осуществлялось на базе типовых проектов, которые представлены в «Общесоюзном каталоге индустриальных изделий для промышленного и гражданского строительства» Госстроя СССР (1973). По прогнозу НИИЖБ, из общего количества сборных железобетонных конструкций около 25% их эксплуатируются в агрессивных средах (7). Опыт показал, что несущие железобетонные конструкции серии 1,420-12, вып. 0-1, 0-2, 0-3, серии 1,420-6, вып. 0-1 и серии 1.420.1-14, вып. 0, в основном, удовлетворяют требованиям норм к конструкциям, применяемым в слабо- и среднеагрессивных средах (8). В сильноагрессивных средах требуется специальная антикоррозионная защита. Стальные несущие конструкции в условиях агрессивных сред любой степени без специальной коррозионной защиты к эксплуатации не допускаются.

Анализ отчетов многочисленных обследований научно-исследовательскими организациями показал, что типовые железобетонные и металлические конструкции, эксплуатирующиеся на предприятиях химической и нефтехимической промышленности в агрессивных средах, имеют значительные разрушения, а на отдельных объектах находятся в аварийном состоянии. Кроме того, срок действия типовых альбомов рабочих чертежей составляет не более 10-15 лет. За этот период нормативные документы изменяются неоднократно. Поэтому в части указаний по защите конструкций от коррозии имеются многочисленные несоответствия с действующими в настоящее время нормами.

В связи с этим институтом «Проектхимзащита» совместно с институтом «Госхимпроект» в 1987 г. была разработана серия 1.400-17 «Рекомендации по применению типовых несущих и ограждающих конструкций в условиях воздействия сред на промышленных предприятиях».

Особым образом следует отметить применение преднапряженных железобетонных конструкций, армированных высокопрочными сталями. На применение этих конструкций в коррозионно-опасных средах химической промышленности накладывается ряд ограничений. В термически упрочненных стержнях арматуры могут развиваться поперечные трещины, приводящие к мгновенному обрушению конструкции. В последние годы в НИИЖБ были исследованы несколько аварий преднапряженных железобетонных конструкций. Так, в 1979 г. произошло обрушение подстропильной фермы ПФ-4КА, простоявшей два года после монтажа на строящемся корпусе промышленного предприятия. Оно повлекло за собой обрушение стропильных ферм и плит покрытия. В 1980 г. в здании лабораторного корпуса химкомбината имело место обрушение плит перекрытия типа ПТК-57-16, армированных упрочненной сталью класса Ат-5. В августе 1981 г. произошло обрушение двух многопустотных плит покрытия. В 1980 г. обрушилась плита Пат-4 размером 3х6 в химическом цехе автоагрегатного завода. Исследованиями установлено, что во всех перечисленных случаях причиной обрушения была межкристаллитная коррозия преднапряженной арматуры, вызванная хлоридами. Некоторые практические выводы уже сделаны: в новую редакцию ГОСТ 10884-81* внесены требования возможности поставки стали, стойкой против коррозионного растрескивания.

___________________

* Взамен ГОСТ 10884-81 принят ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упроченная для железобетонных конструкций. Технические условия. - Примечание изготовителя базы данных.

Проведенный анализ состояния строительных конструкций зданий и сооружений химических производств позволяет сделать следующие выводы:

1. Ускоренный коррозионный износ строительных конструкций зданий и сооружений предприятий химической промышленности обусловлен недостатками технического нормирования при проектировании, строительстве и эксплуатации, что вызывает непредсказуемое возрастание трудовых, финансовых затрат и материально-технических ресурсов на ремонтно-восстановительные работы и антикоррозионную защиту конструкций.

2. Повышение долговечности строительных конструкций зданий и сооружений химических производств можно обеспечить внедрением безотходных инновационных технологий, что значительно снижает или полностью исключает выделение агрессивных реагентов в производственную среду (например, опыт Германии в травильных и гальванических цехах металлургии). При этом возможно некоторое увеличение стоимости технологического оборудования, которое, однако, компенсируется существенным сокращением затрат на ремонтновосстановительные работы.

3. Для обеспечения качества строительных работ в целом считаем целесообразным проектирование новых объектов химической промышленности, осуществление их строительства, проектирование и выполнение капитальных ремонтов с капитальной антикоррозионной защитой зданий и сооружений поставить под единый государственный строительный надзор.

Использованная литература

1. Федеральный закон «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» № 116-ФЗ.

2. «Аварии зданий и сооружений на территории за период 1995-1999 гг.». Госстрой РФ, 1999.

3. «Обобщение отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации типовых несущих и ограждающих конструкций в агрессивных средах», институт «Проектхимзащита», Минмонтажспецстрой СССР.

4. «Руководство по определению экономической эффективности, повышения качества и долговечности строительных конструкций», НИИЖБ Госстроя СССР.

5. «Научно-технический отчет о сроках службы строительных конструкций в условиях агрессивных сред». Госхимпроект, шифр № 2372 от 1982 г.

6. Агаджанов В. И. Экономика повышения долговечности и коррозионной стойкости строительных конструкций. М., Стройиздат, 1976.

7. Алексеев С. Н., Розенталь Н. К. Коррозионная стойкость железобетонных конструкций в агрессивной промышленной среде. М., Стройиздат, 1976.

8. Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строительства//Справочник проектировщика. М., Стройиздат, 1981.