Азбука элеватора

Почему и когда могут поржаветь панели силосов?

07.11.2022

Для начала делаем сразу два предположения. Во-первых, изложенные далее конструктивные особенности, требования и рекомендации основаны на документации, используемой в KMZ Industries, но подходят к большинству конструкций других производителей. Во-вторых, все панели силосов перед монтажом хранились согласно правилам (как это должно быть, читайте в отдельной статье). Кстати, из какого металла производит силосы KMZ Industries? Ответы есть здесь.

Основы о соединении панелей силосов, на которых все базируется

Силос металлический сборный – это сооружение, цилиндр корпуса которого образуется из металлических оцинкованных панелей специального волнистого профиля. Для обеспечения вертикальной стойкости панели корпуса силоса подкрепляются вертикальными ребрами жесткости, располагающимися снаружи цилиндра. Толщина панелей и сечение вертикальных ребер жесткости по ярусам – разные, это обеспечивает минимальную металлоемкость конструкции при оптимальной прочности.

Конструкция собрана с помощью болтовых соединений с уплотнительными элементами:

• Все эти соединения силоса выполняются с использованием специальных конусных шайб и полимерных прокладок, которые деформируются при выполнении болтового соединения, однако уплотняют отверстия. Задача прокладок – предотвратить попадание влаги в силос через резьбовые соединения.
• Все стыки панелей уплотняются пастообразным герметиком. Обычно используется уплотнительный материал на основе бутилкаучука, который производится в виде шнура и является несохнущей пластической массой от светло-серого до черного цвета. Герметик имеет высокую адгезию к металлу и устойчив к перепадам температур, он сохраняет свою пластичность в соединении длительное время.

Согласно конструкторской документации расположение панелей корпуса предусмотрено «внахлест»: то есть ниже расположенное кольцо панелей (ярус) присоединяется к выше расположенному ярусу с внутренней стороны. Таким образом влага не будет иметь возможности протекать к зерну, если затяжка болтов и сборка конструкции были произведены в соответствии с документацией.

Во время эксплуатации силос выдерживает воздействие, возникающее от:

• загрузки продуктом хранения (зерном);

• работы оборудования (вентиляторов, транспортеров);

• нагрузки, появляющаяся как результат человеческой деятельности;

• нагрузки, которая появляется как результат природных явлений (прогибы и перемещения от действий ветра, нагрузки от снега, сейсмические колебания, нагрев солнцем и т.п.).

Следует учитывать, что по высоте оболочка силоса не равномерно прочная. Прочность и мембранная жесткость стенки силоса являются дискретными в соответствии с высотой панели.

Откуда и какая атмосферная влага может попадать между панелями силоса?

Под влиянием воздействий геометрия силоса изменяется, что может привести к потере герметичности технологических отверстий конструкции, болтовых соединений, стыков панелей и т.д. Тогда атмосферная влага, при ослаблении болтового соединения или повреждении прокладки, может попасть в пространство между панелями и даже в силос и в зерновую массу.

Еще наблюдаются случаи, особенно весной и осенью, во время погодных явлений, когда температура между зерном и оболочкой силоса и атмосферным воздухом изменяется более чем на 5 ^оС, происходит миграция влаги. Тогда получаем конденсат на поверхностях оболочки силоса, а также в слое зерна под крышей и близко расположенного к стенке. Эта влага при недостаточном заполнении герметиком конструктивных зазоров между панелями также может попадать в пространство между панелями или даже вытекать наружу, что наблюдается на панелях в виде полос потоков. Чтобы предотвратить это, нужно следить за различием температур зерна и окружающей среды и обеспечивать своевременное вентилирование, особенно когда зерно теплее воздуха.

Если атмосферные осадки или конденсат (атмосферная влага или влага из зерна) все же попадают в пространство между панелями, это может вызвать коррозию металла.

Можно ли предотвратить ржавчину на панелях силоса? (или Как должен действовать владелец силоса, чтобы предотвратить появление ржавчины на панелях силосов?)

В целях длительной эксплуатации силосов (не считая наличие распорядительных и руководящих документов, принятых на уровне государства, по обеспечению безопасной эксплуатации сооружений) в «Руководствах по эксплуатации силосов» есть предостережения или даже отдельные разделы, посвященные особенностям эксплуатации силосов. Там напоминается о необходимости осмотра с целью:

• поиска и устранения мест коррозии, белой ржавчины. При обнаружении рекомендуют очистить заржавевший элемент, покрыть грунтовкой и атмосферостойкой краской, эмалью и т.д.

• Осматривать резьбовые соединения, при необходимости дотягивать и следить и предотвращать появление повреждений и т.д.

Подробнее об осмотре силосов читайте здесь.

Как быстро могут ржаветь панели силоса?

При изготовлении оцинкованной стали расплавленный цинк вступает в реакцию со стальной основой, в результате чего образуется слой сплава ZnFe, покрытый слоем чистого цинка. Продукты коррозии на прошедших горячую оцинковку деталях имеют несколько явных стадий:

1. Первая – это реакция, в результате которой образуются порошкообразные слои белого или светло-серого цвета, являющиеся оксидами и гидроксидами цинка. Это разрушение поверхностного слоя цинка.
2. Затем появится коричневый оттенок из-за наличия железа в цинковом покрытии. Несущее сечение стали еще не коррозирует.
3. При длительном взаимодействии влаги и цинка происходит разрушение цинкового слоя покрытия и начинается коррозия железа, имеющая оттенки коричневого цвета.

Металлические детали корпуса силоса – преимущественно оцинкованные. Скорость коррозии цинка более чем в 10 раз ниже скорости коррозии стали. Средняя потеря цинкового покрытия составляет:

• около 0,5 мкм/год – в сельской местности и в городах, где атмосфера с незначительным загрязнением;
• 1,4 мкм/год – в условиях городов умеренного загрязнения и в производственных помещениях с высокой влажностью. ***

***Эти данные не универсальны и не предусматривают всех случаев эксплуатации, не исключают более быстрый процесс разрушения защитного слоя, особенно при наличии агрессивных веществ/соединений и других условий, ускоряющих реакции цинка.

То есть в неблагоприятных условиях, при отсутствии технического обслуживания и невозобновления антикоррозионной защиты в течение 15 лет есть вероятность потери около 20 мкм толщины покрытия, что соответствует массе покрытия 275 гр/м².

В случае обнаружения повреждения панелей любой коррозией необходимо приложить усилия по восстановлению защитного слоя с проверкой степени износа сечения основного металла. То есть проверить толщину основного металла.

Допуск на потерю толщины металла в результате коррозии и стирания вам может сообщить проектировщик или поставщик силосов. В случае отсутствия такой официальной информации допуски могут быть определены на основании проверочных расчетов несущей способности металлических конструкций силосов с учетом фактического износа металла и выявленных несовершенств. Проводятся расчеты экспертами на основании обследования. Полный перечень работ, проводимых при обследовании силосов, вы можете просмотреть по ссылке.

Следует заметить, что при обнаружении коррозии между панелями, во время или после разборки соединения могут быть обнаружены другие повреждения. Например, упругопластическая деформация контура отверстий в результате воздействия контактных давлений или деформации, полученные при монтаже с чрезмерным применением монтажного инструмента для центрирования отверстий сборочных деталей и т.п. До устранения коррозии обязательно необходимо провести тщательный осмотр/контроль на наличие щелей (трещин), разрывов и т.п., проверить максимально допустимые отклонения отверстий в панелях и ребрах жесткости. Если обнаружено, что отверстие не соответствует допуску и/или обнаружены упомянутые дефекты, такие детали следует признать непригодными для дальнейшего применения без отдельного рассмотрения технологии ремонта или условий применения в силосе, согласованных ответственным конструктором.

Какой срок эксплуатации силосов KMZ Industries?

При определении целесообразности ремонта и/или условий дальнейшей эксплуатации следует обратить внимание, что согласно ДБН В.1.2-14-ХХ «Загальні принципи забезпечення надійності та конструктивної безпеки будівель, споруд, будівельних конструкцій та основ» определены рекомендации по ориентировочному значению установленного срока эксплуатации для емкостных конструкций для сыпучих материалов. Этот рекомендуемый срок эксплуатации составляет 20–30 лет (при своевременном техническом обслуживании).

Исходя из большого разнообразия условий эксплуатации силосов, в соответствии со спецификой предприятий по переработке и хранению зерновых, в технических условиях KMZ Industries отмечено: «Срок службы силосов – не менее 15 лет. По истечении срока службы заказчик должен провести техническую экспертизу силосов для принятия решения о дальнейшей эксплуатации».

После проведения капитального ремонта с заменой и/или ремонтом деталей силоса или в случаях применения б/у деталей в конструкциях силосов срок последующего обследования, а также его рекомендованная периодичность определяется проектировщиком в проектной документации на ремонт/реконструкцию/строительство объекта с учетом особенностей объекта. Или определяется организацией, выполнявшей последнее обследование. Время проведения повторного обследования должно быть не позднее чем закончится гарантийный срок, указанный генеральным подрядчиком.

При определении времени следующего обследования инженер руководствуется заключением о надежности применяемых конструктивных решений, опытом эксплуатации аналогичных объектов, наличием систем мониторинга технического состояния, условиями эксплуатации, в том числе агрессивностью среды, инженерно-геологическими, инженерно-гидрологическими и техногенными условиями, другими факторами, влияющими на надежность и конструктивную безопасность объекта. Более подробно о мерах по обеспечению безопасной эксплуатации силосов можно прочитать здесь.

Какой металл использует KMZ Industries и как определяется толщина покрытия оцинкованной стали

Для изготовления оборудования KMZ Industries использует оцинкованную сталь ведущих европейских производителей: шведского SSAB, австрийских Voestalpine и Wupperman, немецкого Tyssen Krupp (подробнее – здесь).

Для контроля толщины цинкового покрытия стали, используемого для изготовления элеваторного оборудования KMZ Industries, на нашем предприятии применяется инструментальный неразрушающий метод с использованием толщиномеров покрытия (EASY-CHECK FE, Novotest ТП-1 и Novotest ТП-2020) с различными датчиками, которые подбираются под конкретную задачу.

Согласно ДСТУ ЕN 10346:2014 «Изделия плоские стальные с покрытием, нанесенным методом непрерывного горячего погружения», регламентирующего требования к свойствам оцинкованных покрытий, разной толщине покрытия соответствует соответствующая масса покрытия.

Для массы покрытия поверхности стали введены соответствующие обозначения: латинская буква (Z – цинковое, ZM – сплав цинка с магнием, ZA – сплав цинка с алюминием) и цифра возле нее. Цифра означает массу покрытия, нанесенную с двух сторон листа в г/мм². Например, Z450, ZM310, ZA185 и т.д.

Для каждой массы покрытия в нормативном документе определен интервал толщины покрытия. Если замеры толщины покрытия обнаруживают отклонения от нормативных значений, применяется арбитражный метод согласно ДСТУ (приложение А) – определение массы покрытия химическим методом. При условии, что масса покрытия отвечает требованиям нормативного документа, продукция принимается как соответствующая.

В некоторых случаях – когда нет возможности вырезать образец соответствующего размера для химического анализа, или когда шероховатость оцинкованной поверхности не отвечает требованиям для измерений толщиномером – применяется методика определения толщины покрытия методом капли с применением медного купороса (аналог ГОСТ 9.302-88 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Методы контроля»). Этот метод состоит в том, что одна капля реактива за 1 минуту при разных температурных условиях снимает соответствующую толщину покрытия в микрометрах. Реакция происходит до появления на месте нанесения капель розового пятна. По количеству капель и делается вывод о толщине покрытия.