Известно, что металл является одним из самых перспективных ресурсов, обеспечивающих технологический прогресс цивилизации, и может использоваться повторно в производстве после переработки. Прочность металла играет важнейшую роль в развитии новых технологий строительства, машино-, приборостроения и других отраслей народного хозяйства. При всех достоинствах и универсальности применение металлоконструкций связано с необходимостью проведения из защиты от воздействия разрушительных факторов – огня, химической коррозии, агрессивных сред.
В условиях пожара металл быстро теряет свою прочность, что в конечном итоге приводит к потере несущей способности вплоть до разрушения объектов. Воздействие влаги и химически активных веществ на металлические конструкции вызывает на их поверхности окислительно-восстановительные реакции, меняющие состав и свойства материала. Поэтому применение комплексных мер по защите металлических конструкций позволяет увеличить рабочий резерв изделий, зданий и сооружений, а также обеспечить их безопасную эксплуатацию.
Огнезащита металлоконструкций
Работы по защите металлоконструкций от огня регламентируются требованиями государственных стандартов (ГОСТ Р 53295-2009), а также строительными правилами (СП 433.1325800.2019). Мероприятия по огнезащите объектов включают:
- проектирование систем огнезащитной обработки строительных конструкций из металла;
- обработка огнезащитными материалами металлоконструкций;
- оценка противопожарного состояния объектов;
- проведение испытаний огнезащитных материалов, металлоконструкций и изделий на соответствие требованиям пожарной безопасности.
Регламентные документы по пожаробезопасности зданий и сооружений устанавливают основные требования, которые необходимо предусматривать в технической документации на строительные металлоконструкции. В них также изложены методы испытания конструкций из металла, обеспечивающие нормативный уровень пожарной безопасности на объекте.
Исходя из нормативных документов, металлоконструкции должны проектироваться, производиться и собираться так, чтобы в случае возникновения пожара:
- их несущая способность сохранялась на протяжении определенного промежутка времени;
- появление и распространения огня и дыма внутри зданий и сооружений были ограничены;
- пожар не распространялся на объекты, расположенные вблизи;
- люди могли самостоятельно оставить объект или быть спасены другим способом;
- при создании металлоконструкций учитывалась безопасность пожарно-спасательных подразделений.
Защита металлоконструкций от пожара обеспечивается применением специальных материалов. К самым эффективным из них относятся пассивные конструктивные огнезащитные элементы (блоки, панели, сегменты, скорлупы), назначением которых является прямая защита металла от воздействия огня и высоких температур. Конструктивная защита металлоконструкций достигается применением материалов с высокими изоляционными теплофизическими свойствами. Класс огнестойкости стальных конструкций, достигаемый при применении огнезащитных плит, может составлять до R300.
Также металлические конструкции и изделия обрабатывают огнезащитными штукатурными смесями и тонкослойным реактивным покрытием вспучивающегося типа. При воздействии критических температур реактивные краски увеличиваются в объеме и образуют плотный термоизоляционный слой коксового типа.
Антикоррозионная защита
Мероприятия, направленные на создание антикоррозионной защиты металлоконструкций, положительно влияют на эксплуатационный резерв объекта, а также сокращают расходы на его ремонт.
Пассивная защита
Строительные правила рассматривают пассивную защиту металлоконструкций от коррозии как создание изолирующих поверхностей барьерного типа, которая достигается нанесением на металл:
- лакокрасочных покрытий;
- резиново-полимерных составов;
- сплавов некорродирующих металлов, в том числе по методу холодного цинкования.
Пассивная антикоррозионная защита не изменяет химический состав металлов, а протекторы с двойным составом (слой металла и полимерные материалы) образует прочный барьер на пути влаги и предотвращает процессы ржавления. Пассивная защита металлоконструкций может создаваться непосредственно на рабочей площадке, в любую погоду и сезон. Еще одним важным преимуществом такого метода является относительная дешевизна – краски и составы можно наносить вручную или с применением краскопультов.
Активная защита
Подразумевает обработку поверхности металла для придания ему определенных химических характеристик. Ярким примером активной защиты металлоконструкций является цинкование поверхностей с нанесением покрытий методом:
- горячего цинкования - изделие помещают в емкость с расплавленным цинком. В процессе вращения емкости в центрифуге формируется защитный слой, который отлично противостоит коррозии;
- гальваническое цинкование – металлическая деталь помещается в ванну с электролитом. К электролиту и изделию из металла подается постоянный ток. В процессе электрохимической диффузии ионы цинка оседают на поверхности металла. При этом образуется тонкий слой цинка, связанный с металлом на молекулярном уровне. Этот способ обеспечивает антикоррозийную защиту практически на неограниченное время;
- термодиффузионное цинкование – конструкция из металла нагревается в печи до температуры 290 - 450 °C, затем она подвергается обработке цинковой пылью, молекулы которой расплавляются и беспрепятственно проникают в металл. В результате на поверхности металла образуется новый сплав, способный противостоять не только воде, но и большинству агрессивных средам.
Все виды антикоррозионной обработки металла требуют проведения тщательной подготовки поверхности – зачистки от старой краски, ржавчины, пыли. Загрязнения ухудшают адгезию всех защитных средств и составов, снижая качество антикоррозионного барьера.
Защита металла от агрессивных сред
Еще одним видом защиты металлоконструкций от разрушения является создание на поверхности протекционного барьера, предотвращающего воздействие на изделия химически агрессивных сред. Ухудшение показателей экологии, присутствие в воздухе и почвенных водах активных элементов, а также необходимость эксплуатировать конструкции и детали из металла в химически активных средах приводит к их быстрому разрушению. Коррозионные процессы в агрессивных средах классифицируют по различным признакам:
- виду ржавчины (сплошная или местная, равномерная и беспорядочная);
- типу коррозионной среды (газовая, атмосферная, жидкостная, грунтовая);
- механизму воздействия металла со средой (электрохимический, химический);
- характеру сопутствующих воздействий - коррозия под напряжением, биологическая, кавитационная – при обтекании металла средой, в результате трения, фреттинг-коррозия, образование ржавчины под действием блуждающх токов и пр.
Поэтому для создания барьера между окисляющими средами и поверхностью металла используются различные составы, направленные на нейтрализацию определенного вида агрессивных компонентов. В зависимости от типа коррозионных процессов, повышения стойкости металлов к агрессивным средам добиваются следующими методами:
- использование конструкционных марок стали с более высокими техническими характеристиками;
- нанесение защитного слоя, предохраняющего контакт металла со средой;
- изменение активных свойств среды;
- наложением на металлоконструкцию внешнего тока и пр.
Для создания барьера между металлом и средой используют различные лакокрасочные материалы, имеющие специальные свойства:
- пленкообразующие краски (эпоксидные, битумные, кремнийорганические, полиуретановые);
- атмосферо- и водостойкие краски:
- химически- и маслобензиностойкие составы;
- электроизоляционные, консервационные покрытия;
- термостойкие составы.
Современные многокомпонентные краски имеют многофункциональную протекцию и способны защищать сразу от нескольких агрессивных сред, а также создавать огнезащитный барьер для строительных конструкций из металла.
