Азбука елеватора

Чому та коли можуть поіржавіти панелі силосів?

07.11.2022

Для початку робимо одразу два припущення. По-перше, викладені далі конструктивні особливості, вимоги та рекомендації базуються на підставі документації, що використовується в KMZ Industries, але підходять до більшості конструкцій інших виробників. По-друге, усі панелі силосів перед монтажем зберігалися згідно з правилами (як це має бути, читайте в окремій статті. До речі, з якого металу виготовляє силоси KMZ Industries? Відповіді є тут.

Основи про з’єднання панелей силосів, на яких усе базується

Силос металевий збірний – це споруда, циліндр корпусу якої утворюється з оцинкованих металевих панелей спеціального хвилястого профілю. Для забезпечення вертикальної стійкості панелі корпусу силосу підкріплюються вертикальними ребрами жорсткості, що розташовуються зовні циліндра. Товщина панелей та перетин вертикальних ребер жорсткості по ярусах – різні, це забезпечує мінімальну металоємність конструкції при оптимальній міцності.

Конструкція є зібраною за допомогою болтових з’єднань із ущільнювальними елементами:

• Всі ці з’єднання силосу виконуються із використанням спеціальних конусних шайб та полімерних прокладок, що деформуються під час виконання болтового з’єднання, проте ущільнюють собою отвори. Завдання прокладок – запобігти попаданню вологи в силос через різьбові з’єднання.
• А усі стики панелей ущільнюються пастоподібним герметиком. Зазвичай застосовується ущільнювальний матеріал на основі бутилкаучуку, який виробляється у вигляді шнура та є невисихаючою пластичною масою від світло-сірого до чорного кольору. Герметик має високу адгезію до металу та є стійким до перепадів температур, він зберігає свою пластичність у з’єднанні тривалий час.

Відповідно до конструкторської документації розташування панелей корпусу передбачено «в напустку»: тобто нижче розташоване кільце панелей (ярус) приєднується до вище розташованого ярусу із внутрішньої сторони. Таким чином волога не матиме можливості протікати до зерна, якщо затягування болтів та збірка конструкції були зроблені відповідно до документації.

Під час експлуатації силос витримує впливи, що виникають від:

• навантаження продуктом зберігання (зерном);
• роботи обладнання (вентиляторів, транспортерів);
• навантаження, яке з’являється як результат людської діяльності;
• навантаження, яке з’являється як результат природних явищ (прогини та переміщення від дій вітру, навантажень від снігу, сейсмічні коливання, нагрівання сонцем тощо).

Потрібно враховувати, що по висоті оболонка силосу не рівномірно міцна. Міцність і мембранна жорсткість стінки силосу є дискретною відповідно до висоти панелі.

Звідки та як атмосферна волога може потрапляти між панелі силосу?

Під дією впливів геометрія силосу змінюється, що може призвести до втрати герметичності технологічних отворів конструкції, болтових з’єднань, стиків панелей тощо. Тоді атмосферна волога, у разі ослаблення болтового з’єднання або пошкодження прокладки, може потрапити в простір між панелями і навіть в силос та в зернову масу.

Ще спостерігаються випадки, особливо навесні та восени, під час погодних явищ, коли температура між зерном та оболонкою силоса та атмосферним повітрям змінюється більш ніж на 5 ^оС, відбувається міграція вологи. Тоді отримуємо конденсат на поверхнях оболонки силоса, а також в шарі зерна під дахом та у близько розташованого до стінки. Ця волога при недостатньому заповненні герметиком конструктивних зазорів між панелями також може потрапляти в простір між панелями або навіть витікати назовні, що спостерігається на панелях у вигляді смуг потоків. Щоб запобігти цьому, потрібно слідкувати за відмінністю температур зерна та навколишнього середовища та забезпечувати своєчасне вентилювання, особливо коли зерно є теплішим за повітря.

Якщо атмосферні опади або конденсат (атмосферна волога чи волога із зерна) все ж таки потрапляє у простір між панелями, це може викликати корозію металу.

Чи можна запобігти іржі на панелях силосу? (Або як має діяти власник силосу, щоб запобігти появі іржі на панелях силосів?)

З метою довготривалої експлуатації силосів (не беручи до уваги наявність розпорядчих та керівних документів, які прийняті на рівні держави, щодо забезпечення безпечної експлуатації споруд) у «Керівництвах по експлуатації силосів» є застереження або навіть окремі розділи, присвячені особливостям експлуатації силосів. Там нагадується про необхідність огляду з метою:

• пошуку та усунення місць корозії, білої іржі. У разі виявлення рекомендують очистити заржавілий елемент, покрити ґрунтовкою та атмосферостійкою фарбою, емаллю тощо.
• Оглядати різьбові з’єднання, за потреби дотягувати та слідкувати й забігати появі пошкоджень тощо.

Детальніше про огляд силосів читайте тут.

Як швидко можуть іржавіти панелі силосу?

Під час виготовлення оцинкованої сталі розплавлений цинк вступає в реакцію зі сталевої основою, внаслідок чого утворюється шар сплаву ZnFe, покритий шаром чистого цинку. Продукти корозії на деталях, що пройшли гаряче цинкування, мають декілька явних стадій:

1. Перша – це реакція, внаслідок якої утворюються порошкоподібні шари білого або світло-сірого кольору, які є оксидами і гідроксидами цинку. Це руйнування поверхневого шару цинку.
2. Потім з’являться коричневий відтінок через наявність заліза у цинковому покритті. Несний перетин сталі ще не кородує.
3. У разі тривалої взаємодії вологи та цинку відбувається руйнування цинкового шару покриття та починається корозія заліза, що має відтінки коричневого забарвлення.

Металеві деталі корпусу силосу – переважно оцинковані. Швидкість корозії цинку в понад 10 разів нижча за швидкість корозії сталі. Середня втрата цинкового покриття становить:

• близько 0,5 мкм/рік – у сільській місцевості та у містах де атмосфера з незначним забрудненням;
• 1,4 мкм/рік – в умовах міст помірного забруднення та у виробничих приміщеннях із високою вологістю. ***

***Ці дані не є універсальними та не передбачають всіх випадків експлуатації, не виключають більш швидкий процес руйнування захисного шару, особливо за наявності агресивних речовин/сполук та інших умов, які пришвидшують реакції цинку.

Тобто у несприятливих умовах, за відсутності технічного обслуговування та невідновленні антикорозійного захисту упродовж 15 років є вірогідність втрати близько 20 мкм товщини покриття, що відповідає масі покриття 275 гр/м².

У разі виявлення пошкодження панелей будь-якою корозією необхідно докласти зусиль з відновлення захисного шару із перевіркою ступеня зносу перетину основного металу. Тобто перевірити товщину основного металу. Допуск на втрату товщини металу внаслідок корозії та стирання вам може повідомити проєктувальник або постачальник силосів. У разі відсутності такої офіційної інформації допуски можуть бути визначені на підставі перевірочних розрахунків несної спроможності металевих конструкцій силосів з урахуванням фактичного зносу металу та виявлених недосконалостей. Здійснюються розрахунки експертами на підставі обстеження. Повний перелік робіт, які проводять під час обстеження силосів, ви можете переглянути за посиланням.

Слід зауважити, що у разі виявлення корозії між панелями, під час або після розбирання з’єднання можуть бути виявлені інші пошкодження. Наприклад, пружно-пластична деформації контуру отворів в результаті впливу контактних тисків, або деформації, отримані під час монтажу з надмірним застосуванням монтажного інструменту для центрування отворів складальних деталей тощо. До усунення корозії обов’язково необхідно здійснити ретельний огляд/контроль на наявність шпарин (тріщин), розривів тощо, перевірити максимально допустимі відхилення отворів в панелях та ребрах жорсткості. Якщо виявлено, що отвір(и) не відповідає допуску та/або виявлені згадані дефекти, такі деталі слід визнати не придатними для подальшого застосування без окремого розгляду технології ремонту або умов застосування в силосі, погоджених відповідальним конструктором.

Яким є термін експлуатації силосів KMZ Industries?

При визначенні доцільності ремонту та/або умов подальшої експлуатації слід звернути увагу, що відповідно до ДБН В.1.2-14-ХХ «Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель, споруд, будівельних конструкцій та основ» визначено рекомендації щодо орієнтовного значення встановленого терміну експлуатації для ємнісних конструкцій для сипких матеріалів. Цей рекомендований термін експлуатації становить 20–30 років (за умови своєчасного технічного обслуговування).

Виходячи з великої різноманітності умов експлуатації силосів, відповідно до специфіки підприємств з переробки та зберігання зернових, в технічних умовах KMZ Industries зазначено: «Термін служби силосів – не менше 15 років. Після закінчення терміну служби замовник повинен провести технічну експертизу силосів для ухвалення рішення про подальшу експлуатацію».

Після проведення капітального ремонту із заміною та /або ремонтом деталей силосу або у випадках застосування вживаних деталей в конструкціях силосів термін наступного обстеження, а також його рекомендована періодичність визначається проєктувальником у проєктній документації на ремонт/реконструкцію/будівництво об’єкта з урахуванням особливостей об’єкта. Або визначається організацією, яка виконувала останнє обстеження. Час проведення повторного обстеження має бути  не пізніше ніж спливе термін гарантійного строку, вказаного генеральним підрядником.

При  визначенні часу наступного обстеження  інженер  керується висновком щодо надійності застосованих конструктивних рішень, досвідом експлуатації аналогічних об’єктів, наявністю систем моніторингу технічного стану, умовами експлуатації, у тому числі агресивністю середовища, інженерно-геологічними, інженерно-гідрологічними і техногенними умовами, іншими факторами, що впливають на надійність і конструктивну безпеку об’єкта.

Більш докладно про заходи забезпечення безпечної експлуатації силосів можна прочитати тут.

Автор – Роман Штельмах, директор департаменту клієнтського сервісу KMZ Industries (Facebook, Linkedin)

Який метал використовує KMZ Industries та як визначається товщина покриття оцинкованої сталі

Для виготовлення обладнання KMZ Industries використовує оцинковану сталь провідниї європейських виробників: шведського SSAB,  австрійських Voestalpine та Wupperman, німецького Tyssen Krupp (детальніше – тут).

Для контролю товщини цинкового покриття сталі, що використовується для виготовлення елеваторного обладнання KMZ Industries, на нашому підприємстві застосовується інструментальний неруйнівний метод із використанням товщиномірів покриття (EASY-CHECK FE, Novotest ТП-1 та Novotest ТП-2020) із різноманітними датчиками, які підбираються під конкретне завдання.

Згідно з ДСТУ ЕN 10346:2014 «Вироби плоскі сталеві з покривом, нанесеним методом безперервного гарячого занурювання», який регламентує вимоги до властивостей оцинкованих покриттів, різній товщині покриття відповідає відповідна маса покриття.

Для маси покриття  поверхні сталі введені відповідні позначення: латинська літера (Z – цинкове, ZM – сплав цинку з  магнієм, ZA – сплав цинку з алюмінієм) та цифра біля неї. Цифра означає масу покриття, нанесену з двох сторін листа в г/мм². Наприклад, Z450, ZM310,  ZA185 тощо.

Для кожної маси покриття у нормативному документі визначений інтервал товщини покриття. Якщо заміри товщини покриття виявляють відхилення від нормативних значень, застосовується арбітражний метод згідно цього ж ДСТУ (додаток А) – визначення маси покриття хімічним методом. За умови, що маса покриття відповідає вимогам нормативного документу, продукція приймається як  відповідна.

У деяких випадках – коли немає змоги вирізати зразок відповідного розміру для хімічного аналізу, або коли шорсткість оцинкованої поверхні не відповідає вимогам для замірів товщиноміром – застосовується методика визначення товщини покриття методом краплі із застосуванням мідного купоросу (аналог ГОСТ 9.302-88 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля»). Цей метод полягає в тому, що одна крапля реактиву за 1 хвилину при різних температурних умовах знімає відповідну товщину покриття у мікрометрах. Реакція проходить до появи на місці нанесення крапель рожевої плями. По кількості крапель і робиться висновок про товщину покриття.