Файл: Техническая эксплуатация портовых сооружений..pdf

все страны мира. Обширные исследования в этой области прово­ дятся в нашей стране при координации их Академией наук С С С Р .

Воздействие окружающей среды на гидротехнические сооруже­ ния из металла при определенных условиях вызывает корро­ зию их.

По характеру физико-химических процессов коррозию разделя­ ют на две основные группы: химическую и электрохимическую. К первой группе относятся химические процессы взаимодействия окружающей среды с металлом; вторая включает коррозионные процессы электрохимического характера, связанные с наличием электрического тока, который почти всегда возникает непосредст­ венно в процессе коррозии, без постороннего источника пита­ ния.

В практике использования металлов они во многих случаях на­ ходятся под воздействием электролитов, т. е. водных растворов солей, кислот и щелочей, обладающих свойствами проводников электрического тока. В этих условиях коррозия проявляется пре­ имущественно в виде электрохимических процессов. Коррозия это­ го вида возникает не только при непосредственном соприкоснове­ нии раствора, но и при нахождении металла в обычных атмосфер­ ных условиях и даже в сухой атмосфере. В атмосфере процесс коррозии проходит в тонкой пленке влаги (являющейся электроли­ том), осаждающейся на металле из воздуха. Эта пленка приобре­ тает свойства электролита за счет растворения в ней газов, находя­ щихся в воздухе, и образования различных кислот, как, например, серной, азотной и др.

Морская вода, содержащая различные соли, является хоро­ шим электролитом — благоприятной средой для развития корро­ зии металла. В зависимости от характера окружающей среды и коррозионных процессов установлено два основных вида химиче­ ской коррозии:

Г а з о в а я к о р р о з и я . Характеризуется тем, что коррозион­ ные процессы протекают при полном отсутствии влаги на поверх­ ности металла и главным образом при повышенных температурах.

Ж и д к о с т н а я к о р р о з и я . Происходит преимущественно при нахождении металла в неэлектролитах. К последним отно­ сятся большинство органических соединений, такие, как бензин, бензол и другие продукты переработки нефти.

В условиях эксплуатации гидротехнических сооружений одним из компонентов агрессивной среды являются сброшенные в воду различного рода нефтепродукты, загрязняющие акваторию порта.

сто. В зависимости от среды различают кислотную, щелочную, со­ левую, морскую коррозию и др.

Атмосферная коррозия является наиболее распространенной, так как подавляющее большинство изделий из металла находится в атмосферных условиях.

126

Почвенная коррозия объединяет разнообразные виды корро­ зионных процессов, происходящих в подземных частях металличе­ ских конструкций под воздействием преимущественно растворов солей, находящихся в грунте. Особое место занимает коррозия, вызванная блуждающим током в подземных металлических конст­ рукциях. В этих случаях в местах входа блуждающего тока возни­ кает катодная зона, которая не опасна в коррозионном отноше­ нии, так же как и зона протекания блуждающего тока. При выхо­ де блуждающего тока из конструкции образуется анодная зона, в пределах которой происходит коррозия металла.

Биокоррозия также является особой разновидностью коррозии, которая возникает при участии микроорганизмов.

Различают две главных группы коррозионных разрушений: об­ щую (равномерную) коррозию и местную (неравномерную) корро­ зию четырех основных видов: пятнами, питтинг, точечная и интеркристаллитная. Для равномерной коррозии характерны коррозион­ ные процессы металла, происходящие на открытом воздухе, а для неравномерной коррозии — электрохимические коррозионные про­ цессы. Коррозия второй группы значительно опаснее равномерной коррозии, и вызываемые ею разрушения увеличиваются с повыше­ нием степени неравномерности коррозии.

Большие работы по изучению коррозии металла в морской воде проводит Гипроморнефть на морской коррозионной станции

вКаспийском море.

Врезультате исследований коррозии стали в морской воде, проведенных Гипроморнефтью, установлено:

коррозионная стойкость всех сталей с содержанием хрома ме­ нее 13—17% примерно одинакова; во всех климатических поясах скорости коррозии и распределение их по зонам приблизительно одинаковы;

ватмосфере скорость коррозии не превышает 0,03—0,05 мм/год, причем наибольшие ее значения совпадают с периодом наиболь­ шей влажности; у высоколегированных сталей в этой зоне скорость коррозии ничтожно мала;

взоне периодического смачивания скорость коррозии наиболь­ шая и достигает у низколегированных сталей 0,8 мм/год летом,

0,3—0,4 мм/год зимой; высоколегированные стали в этой зоне под­ вержены язвенной коррозии;

подводная коррозия низколегированной стали имеет местный характер, а ее скорость находится в пределах 0,15—0,25 мм/год, в среднем по образцу достигая в язвах глубины проникновения 1,5—2,0 мм/год; скорость коррозии зимой лишь на 10—15% ниже, чем летом; высоколегированные стали в этой зоне подвержены ин­ тенсивной язвенной коррозии; вне язв скорость коррозии незначи­ тельна.

С. А. Иванов и И. Б. Улановский на основании обследований технического состояния стальных свай в гидротехнических соору­ жениях Черного моря со сроком службы от 8 до 25 лет установи­ ли, что наибольшая коррозия свай наблюдается в зоне переменно­

127

го уровня воды и вторая опасная зона находится на границе грунт—вода.

Для увеличения срока службы металлических частей сооруже­ ний и изделий необходимо вести борьбу с коррозией путем приме­ нения надежных способов защиты металла. Методы борьбы с кор­ розией металла так же многообразны, как и причины, ее вызы­ вающие. Наиболее распространенные методы защиты металлов разделяются на три группы: антикоррозионные покрытия, обра­ ботка среды и электрохимическая защита.

В гидротехническом строительстве для защиты от коррозии на­ ходят применение неметаллические покрытия (лакокрасочные, по­ лимерные, резиновые, цементно-бетонные, пластмассовые и др.), а также способы электрохимической защиты (протекторная защи­ та, катодная защита). В этой области имеется многочисленная оте­ чественная и иностранная литература, руководящие и норматив­ ные материалы разных ведомств. В частности, катодная защита может осуществляться в соответствии с указаниями инструкции, составленной институтом Гипроморнефть.

Использование синтетических материалов. В настоящее время наряду с разработкой методов защиты металлов от коррозии соз­ даются новые коррозионностойкие материалы, которые во многих случаях могут заменять металл. Основными из них являются пла­ стмассы средней и высокой прочности, все чаще применяются син­ тетические ткани. Специальные исследования показали, что подоб­ ные сетчатые фильтры удерживают частицы грунта по величине значительно меньших размеров ячеек сетки в свету. Это объясня­ ется сводообразованием в зернистом материале вблизи от сетки.

Внекоторых случаях применяются цилиндрические элементы весом 20 т, изготовленные из воздухонепроницаемой первинилхлоридной пленки толщиной 0,4 мм с песчаным заполнением. Длина элементов 8 м, диаметр 1,5 м. После заполнения песком в мешках создается вакуум около 0,07 атм. Таким образом, умень­ шается деформируемость песчаного заполнения мешков. Для ук­ ладки мешков используются специальные захваты, не имеющие острых выступов для устранения опасности повреждения мешков. Для этой же цели применяются кюбеля, допускающие одновремен­ ный подъем нескольких мешков.

Впоследние годы появились новые способы использования син­ тетических материалов, основанные на наблюдениях за способно­

128

стью водорослей предотвращать размыв дна и берегов. Был запа­ тентован способ предотвращения размыва дна установкой подвод­ ных барьеров, состоящих из забалластированных труб и прикреп­ ленных к ним пучков из синтетических нитей, имитирующих водо­ росли. В связи с тем что для изготовления нитей используется материал, имеющий удельный вес, меньший единицы, нити не сте­ лятся по дну, а всплывают, преграждая путь движущимся нано­ сам и препятствуя размыву дна и берегов.

§ 8. Эксплуатационные нагрузки, действующие на причальные сооружения

Допускаемые нагрузки. Допускаемые эксплуатационные нагруз­ ки на причальные сооружения представляют собой наибольшие нагрузки от складируемых грузов и подъемно-транспортных средств, при которых обеспечивается их нормальная эксплуата­ ция и долговечность. При неравнопрочной конструкции отдельные ее элементы могут существенно влиять на нормальную эксплуа­ тацию сооружений, а иногда лимитировать прочность и устойчи­ вость всего сооружения в целом.

Величины допускаемых эксплуатационных нагрузок на при­ чальные сооружения зависят от конструкции сооружений, их тех­ нического состояния, геологических, гидрологических, сейсмиче­ ских и других условий района, где расположены причалы. Харак­ теристики допускаемых нагрузок должны быть указаны в паспор­ те причального сооружения. Для сооружений, построенных в по­ следние годы и находящихся в удовлетворительном техническом состоянии, величины допускаемых нагрузок могут быть установле­ ны на основании данных, приведенных в проекте сооружения. Ве­ личины допускаемых эксплуатационных нагрузок для проектируе­ мых причальных сооружений унифицированы, и при их установле­ нии следует руководствоваться «Нормами технологического про­ ектирования морских портов». Этими нормами устанавливаются три категории эксплуатационных нагрузок.

Категории эксплуатационных нагрузок на причальные соору­ жения устанавливаются в зависимости от назначения причалов, Для навалочных и других грузов со специализированными установ­ ками расчетные нагрузки на причалы устанавливаются при проек­ тировании.

Характеристика эксплуатационных нагрузок по категориям приведена в табл. 9. Расчетные схемы эксплуатационных нагрузок на территории причалов показаны на рис. 84.

Для причалов, рассчитываемых по I и II категориям эксплуа­ тационных нагрузок, каждая зона по ширине причала (А, Б, В, Г) может быть загружена одной из нагрузок, приведенных на схемах рис. 84, а, б, в. Для причалов, рассчитываемых по III категории