Группа компаний «ViaCon Group» ставит своей целью представлять Заказчикам на строительном рынке оптимальные по стоимости проверенные решения для применения гибких стальных гофрированных конструкций с учетом не только обеспечения прочности, но и долговечности конструкции. По техническому заданию Заказчиков для выбора конструкции просчитывается два и более варианта решения задачи. При этом, при подборе марки стали заводом-изготовителем предъявляются требования, обеспечивающие надежность будущего сооружения, заключающуюся не только в сохранении функций конструкции в течение нормативного срока службы, но и в течение всего проектного срока службы, который, к примеру, для мостовых конструкций по СН 3.03.01-2019 «Мосты и трубы» составляет не менее 100 лет.
Встречается мнение, что для сохранения требуемой расчетной толщины стали (в течение срока службы конструкции) её коррозию можно компенсировать избыточной толщиной самой стали (исходя из потерь в толщине при эксплуатации). Этот путь имеет место быть для малозначимых конструкций, но неприемлем для ответственных искусственных сооружений, поскольку может привести к значительному удорожанию строительства из-за общего веса конструкции по проекту и не обеспечит управляемых условий при дальнейшей эксплуатации сооружения (будет требовать от владельца сооружения затраты на регулярное обследование, диагностику и ремонт). При применении металла большей толщины также значительно возрастает нагрузка на фундамент, что возможно приведет к удорожанию стоимости проекта.
Таким образом, требуемая по расчету толщина стали должна сохраниться постоянной в течение проектного срока службы и, соответственно, предъявляются повышенные требования к качественным характеристикам антикоррозионного покрытия и антикоррозионной защите:
— антикоррозионное покрытие: согласно приложения В СН 2.02.07 «Защита строительных конструкций от коррозии» для класса среды по эксплуатации ХА2 п.п. б) для горячего цинкования толщина образуемого антикоррозийного покрытия ограничивается в пределах: 60≤t≤100 мкм с последующим нанесением лакокрасочного покрытия.
Требование вызвано тем, что при высоком содержании кремния (Si) слой цинка хотя и получается больше 100 мкм, но в структуре «рыхлый», неравномерный, более хрупкий и склонный к отслоению, что не обеспечивает качественное антикоррозийное покрытие и не гарантирует долговечность мостовой конструкции согласно требования п. 5.3.1 СН 3.03.01-2019 «Мосты и трубы» на срок не менее 100 лет.
Данный аспект подтверждается в том числе опытом эксплуатации конструкций (например, из стали 09Г2С в условиях ХА2) дорожного барьерного ограждения, стальных рам, стоек дорожных знаков и опор освещения, где толщина покрытия доходила до 200 мкм. Согласно таблице 1 «Химический состав стали» ГОСТ 19281, процентное содержание кремния (Si) в анализе ковшевой пробы для стали марки 09Г2С варьируется в пределах 0,6-1,10%, что как минимум вдвое больше, чем у других марок конструкционных сталей, пригодных по прочности для изготовления конструкций из сборных гофрированных структур. И, согласно многолетнему опыту применения конструкций из стали данной марки (в условиях ХА2), столь высокий процент содержания кремния негативно сказывается на качестве и долговечности цинкового покрытия, т.к. кремний препятствует адгезии цинкового покрытия со структурой стали волнистых листовых профилей (см. фото и комментарии на сайте одного из заводов по горячему цинкованию), при этом при последующей эксплуатации таких сооружений в порах слоя цинка скапливаются компоненты агрессивной среды, что приводит к очаговой коррозии стали.
В ответ на запрос ООО «ВиаКон Технологии» профильному институту в области металловедения о возможности взаимозаменяемости стали марки S315MC СТБ EN 10149-2 «Прокат плоский горячекатаный из стали с высоким пределом текучести для изменения формы в холодном состоянии» на стали марок* по ГОСТ 1050 (ближайшие как по механическим свойствам, так и по химическому составу) с учётом обеспечения надёжности в долгосрочной перспективе основного антикоррозионного защитного покрытия, наносимого методом горячего цинкования, а также степени соответствия стали марки 09Г2С по ГОСТ 19281 марке S315MC (для изготовления элементов сборных металлических гофрированных оцинкованных конструкций с засыпкой грунтом в качестве пролетного строения на транспортных сооружениях с расчётным сроком службы 75 – 100 лет) было получено следующее разъяснение (от 19.12.2019 г.):
«Из литературы известно, что горячее цинкование пригодно для защиты низкоуглеродистых сталей (содержание углерода не более 0,25%) и с содержанием кремния до 0,37% при относительно малом содержании элементов, которые принято относить к легирующим. Этим требованиям по химическому составу отвечают стали углеродистые обыкновенного качества по ГОСТ 380-2005 (от Ст0 до Ст4сп), прокат сортовой из углеродистой качественной конструкционной стали по ГОСТ 1050-88 (до стали 25 включительно) и прокат из строительных сталей по ГОСТ 27772-88 (стали С235, 245, 255, 275, 285). Покрытие наименьшей толщины с хорошей адгезией, гладкое и блестящее получается на кипящих сталях (стали с содержанием кремния менее 0,05 %). Матовое покрытие толщиной от 120 до 180-200 мкм с удовлетворительной адгезией получается на спокойных сталях с содержанием кремния в интервале 0,15- 0,25%.
Самое непредсказуемое покрытие получается на полуспокойных сталях. При горячем цинковании низкоуглеродистых сталей с более высоким содержанием кремния (более 0,37 %) – покрытие получается более толстое, неравномерное, более хрупкое и склонное к отслоению (чем выше содержание кремния, тем более толстое и хрупкое получается покрытие). Содержание кремния в стали марки 09Г2С – от 0,50% до 0,80 % (ГОСТ 19281-2014), что не соответствует требованиям СТБ EN 10149-2 (по данным табл.1 содержание кремния не должно превышать 0,50 %)».
Касательно сборных конструкций под маркой «ViaCon» обращаем внимание, что с целью обеспечения расчётного срока службы не менее 75 – 100 лет, завод-изготовитель для производства конструкций типа «MultiPlate MP200» (MP200), «SuperCor» (SC) и «UltraCor» (UC) заказывает сталь с ещё более низким содержанием кремния (до 0,25%).
Данный выбор марки стали соответствует подходам к горячему цинкованию согласно СТБ ISO 14713-2 «Покрытия цинковые. Руководство и рекомендации по защите от коррозии чугунных и стальных конструкций. Часть 2. Горячее цинкование» и положениям отмененного ТКП 45-2.01-111 «Защита строительных конструкций от коррозии. Строительные нормы проектирования» Таблица Т.1 Примечания п.5: «Для горячего цинкования низколегированных сталей необходимо применять сталь отдельной поставки с регламентированным содержанием углерода (до 0,25 %) и кремния (до 0,30 %), что должно быть указано в проектной документации». Взамен ТКП 45-2.01-111 принят СН 2.02.07 «Защита строительных конструкций от коррозии» согласно п.8.3.1 которого защиту от коррозии стальных конструкций методом горячего цинкования необходимо осуществлять в соответствии с СТБ ISO 14713-1 и СТБ EN 1090-2, что может быть реализовано также только при ограничении содержания в стали количества кремния.
— антикоррозионная защита: при качественно образованном антикоррозионном покрытии методом горячего цинкования целесообразно выполнить качественную антикоррозионную защиту (посредством окраски в заводских условиях продуктами из эпоксидной краски (EP) или полиуретана (PUR), выбор зависит от бюджета проекта и требуемого межремонтного срока). Технология и материалы последующего периодического окрашивания лакокрасочным материалом во время дальнейшей эксплуатации должны оговариваться проектной организацией для владельца объекта в эксплуатационно-техническом паспорте сооружения.
Кроме учета марки по химическому составу при выборе стали для гибких стальных гофрированных конструкций требуется сочетание следующих факторов: сталь при сравнительно малой толщине должна иметь повышенные прочностные характеристики (в том числе высокий предел текучести, например S355MC СТБ EN 10149-2) не в ущерб технологичности обработки применительно к изготовлению волнистых листовых профилей. Это позволяет не только снизить общий вес конструкции, но строгие допуски в геометрических размерах гофрированных листов, точности холодной штамповки для последующей технологичности и гарантировать точность сборки всей конструкции заданного сечения и геометрии, а значит надежного её монтажа и строительства искусственного сооружения в заданные сроки в целом. Важность соблюдения точности геометрических характеристик возрастает с увеличением пролетов и длины конструкции. Например, из условия наилучшего расположения стыков листов в зоне действия минимальных изгибающих моментов гофрированные листы заводом-изготовителем имеет возможность производить гофрированные элементы длиной более 5 метров, что наряду со снижением количества листов в сечении требует высокой точности их изготовления для обеспечения качественного монтажа конструкции на строительной площадке.
обозначенные подходы по выбору качественных характеристик гибких стальных гофрированных конструкций реализованы в следующих ТНПА:
СН 3.03.01 «Мосты и трубы»;
СТБ EN 1090-1 «Возведение стальных и алюминиевых конструкций. Требования и методы контроля элементов конструкции»;
СТБ EN 1090-2 «Возведение стальных и алюминиевых конструкций. Технические требования к стальным конструкциям»;
СТБ EN 10149-2 «Прокат плоский горячекатаный из стали с высоким пределом текучести для изменения формы в холодном состоянии».
Однако обращаем внимание, что например, согласно п.11.2 (в) СН 3.03.01 «Мосты и трубы», для металлических гофрированных труб (из волнистых листовых профилей), целесообразно принимать элементы из стали марки 15сп. Но следует отметить, что согласно Таблице 4 ГОСТ 1050 «Металлопродукция из нелегированных конструкционных качественных и специальных сталей», предел текучести для Стали 15 (спокойной), равный 225 МПа, может быть недостаточным для конструкций такого типа и потребует увеличения толщины листа, что несомненно скажется на геометрических характеристиках и общем весе конструкции. Поэтому необходимым условием признания заводами-изготовителями группы компаний «ViaCon Group» стали пригодной для изготовления стальных гофрированных конструкций является также специальная область применения технических условий на сталь:
Область применения Часть 2 СТБ EN 10149 (вместе с частью 1): «Действительна для плоских изделий из горячекатаных свариваемых легированных и нержавеющих сталей с высоким пределом текучести, предназначенных для холодной штамповки. Сорта сталей поставляются в соответствии с требованиями по таблице 1 (химический состав), а также по таблице 2 (механические свойства) в термостатическом катаном состоянии по 7.2. Стали согласно настоящему европейскому стандарту применяются для горячекатаных плоских изделий, а именно: — с номинальной толщиной от 1,5 до 20 мм для сталей с минимальными значениями предела текучести в диапазоне от 315 Н/мм2 до 460 Н/мм2; — с номинальной толщиной от 1,5 до 16 мм для сталей с минимальными значениями предела текучести в диапазоне от 500 Н/мм2 до 700 Н/мм2;».
Из практики наиболее востребованной маркой является S355MC по СТБ EN 10149-2.
Аспекты по обеспечению антикоррозионной защиты также оговариваются положением п. 4.1 СН 2.02.07 «Защита строительных конструкций от коррозии» «Проектирование нового строительства и реконструкции зданий и сооружений должно осуществляться с учетом опыта эксплуатации аналогичных строительных объектов, при этом следует предусматривать анализ коррозионного состояния конструкций и защитных покрытий с учетом вида и степени агрессивности среды.». Опыт эксплуатации первого объекта в Республике Беларусь — более 17 лет.
В производстве звеньев спиральновитых труб для сборки гофрированных конструкций типа «HelCor» (HC), «HelCor Pipe Arch» (HC PA) используется сталь по химическому составу соответствующая требованиям СТБ EN 10346 «Изделия стальные плоские с горячим покрытием. Технические условия» (содержание кремния не должно превышать 0,60 %). Изготовление спиральновитых труб подразумевает использование стали толщиной до 3,9 мм в рулонах, соответственно, качественное нанесение методом горячего цинкования антикоррозионного покрытия на такие относительно тонкие листы металла технологически возможно толщиной до 50-55 мкм. В этой связи, с целью обеспечения расчётного срока службы не менее 75 лет, завод-изготовитель спиральновитых труб заказывает для производства сталь не только с низким содержанием кремния (фактические значения составляют 0,01%), но и с двусторонним антикоррозионным покрытием, образованным в заводских условиях двумя слоями:
— 1 слой покрытия: цинк (метод горячего цинкования) средней толщиной не менее 42 мкм);
— 2 слой покрытия: полимерный материал «TrenchCoat» (полиэтилен высокой плотности — HDPE) толщиной не менее 250 мкм.
Уважаемые коллеги,
Обладая более чем 35-летним опытом в области гражданского и транспортного строительства, мы предлагаем специализированные решения и продукты для мостов и водопропускных труб мирового класса, которые являются прочными и долговечными, экономичными и устойчивыми.
Наше предложение охватывает строительство, реконструкцию и ремонт водопропускных труб, мостов, виадуков, транспортных развязок, переходов для диких животных, туннелей и т.д., которые используются для создания инфраструктурных соединений и переходов.
* марка стали – показатель качества стали, отражающий её механические свойства, химический состав, степень раскисления, хладостойкость (Большой строительный терминологический словарь-справочник. Официальные и неофициальные термины и определения в строительстве, архитектуре, градостроительстве и строительной технике, Минск: Минсктиппроект, 2008 г.).
