Влияние конструктивной формы на скорость распространения коррозии

Л.Ю. Рыбакова

ст. преподаватель, кафедра металлических и деревянных конструкций, ФГБОУ ВПО «Самарский архитектурно-строительный университет»

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОМ ФОРМЫ НА СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОРРОЗИИ

Аннотация. В статье ставится задача рассмотреть зависимость коррозионного процесса в строительных конструкциях от формы сечения и положения элемента в пространстве. По показателю коррозионной стойкости была оценена коррозионная стойкость стержней фермы разного профиля. В результате проведенного исследования были построены диаграммы и сделан вывод о неравномерности показателя коррозионной стойкости отдельных элементов в рассмотренных фермах.

Ключевые слова: строительные металлоконструкции, коррозионное разрушение, показатель коррозионной стойкости.

L.Yu. Rybakova, Samara Architecture and Civil Engineering

EFFECTS ON STRUCTURAL FORMS CORROSION RATE SPREAD

Abstract. The article seeks to examine the dependence of the corrosion process in constructions of cross-sectional shape and position of the element in space. In terms of corrosion resistance, corrosion resistance was evaluated different profile truss rods. The study was constructed diagrams and concluded unevenness index corrosion resistance of individual elements in the considered farms.

Keywords: building metalconstruction, corrosion cracking, corrosion resistance.

Коррозионное разрушение металлов является одной из основных причин снижения долговечности стальных конструкций. Согласно международному стандарту ISO 8044, под коррозией понимают физико-химическое или химическое взаимодействие между металлом (сплавом) и средой, приводящее к ухудшению функциональных свойств металла (сплава), среды или включающей их технической системы. Проблема предотвращения коррозионных разрушений металлических конструкций занимает одно из основных мест в решении задачи по повышению надежности и долговечности. Несмотря на научно-технический прогресс и появление новых, современных технологий, проблема борьбы с коррозией остается актуальной.

Интенсивность и характер коррозионного разрушения строительных металлоконструкций во многом определяется конструктивной формой отдельных элементов и конструкции в целом. Количественные показатели и закономерности влияния конструктивных форм на износ конструкции установлены благодаря работам кафедры металлических конструкций МИСИ им. В.В. Куйбышева под руководством Стрелецкого Н.С., а затем Белени Н.И., Кикина А.И., Воль-берга Ю.Л. Натурные исследования в этой области показали, что более коррозионно стойкими являются сплошные конструкции, нежели сквозные [1]. В зависимости от форм и типов сечения строительные конструкции коррозируют не одинаково. Таким образом, придавая элементу ту или иную форму сечения, можно кардинально изменить его долговечность и тем самым получить различные сроки службы здания или сооружения.

Было решено проверить замкнутые и парные сечения на обобщенный показатель коррозионной стойкости, который отражает зависимость толщины сечения, геометрических и прочностных характеристик и марки стали от скорости коррозионного процесса:

где кф, ка - коэффициенты влияния типа сечения и угла наклона к горизонтали на скорость коррозии элементов конструкций; ка - коэффициент использования прочностных свойств материала; кр - коэффициент, учитывающий величину периметра профиля, контактирующего с агрессивной средой; (СТ - начальная толщина элемента по проекту; кст - коэффициент, учитываю-

П

щий разность в скорости коррозии стали С235 и рассматриваемого материала, в том числе алюминиевых сплавов.

Чем больше значение показателя коррозии, тем выше коррозионная стойкость элемента. Для конструкции в целом показатель коррозионной стойкости может быть определен как

а П

среднее арифметическое показателей коррозии элементов данной конструкции: П кокр =——.

Использование показателя коррозионной стойкости конструкций было рассмотрено на примере стропильных ферм длинной 24 м, одна из которых составлена из парных уголков, а другая имеет сечение из гнутого сварного профиля по типовым проектам (рис. 1).

Рисунок 1 - Геометрическая схема фермы

На первом этапе работы был произведен статический расчет фермы на программе Лира, были подобраны профили для каждого элемента фермы. Ферма запроектирована из марки стали С245. Далее определялся обобщенный показатель коррозионной стойкости элементов. Для наглядности результаты расчета сведены в диаграммы (рис. 2).

Ферма из парных уголков

21,93 22,25 22,25

ВП1ВП2ВП3ВП4 Р1 Р2 Р3 Р4 НП1НП2 С1 С2 С3 С4 С3 НП3НП4 Р5 Р6 Р7 Р8 ВП5ВП6ВП7ВП8

Ферма из гнуто сварного профиля квадратного сечения

,24 48,24

22,25

Рисунок 2 - Диаграммы

Проанализировав их, можно сделать следующие выводы.

У фермы из парных уголков наименьшие показатели у элементов нисходящих раскосов Р2 и Р7 и у элементов нижнего пояса НП2 и НП3. Наименьшие показатели коррозионной стойкости у фермы из гнутого сварного профиля также в элементах нижнего пояса НП2 и НП3, но их значения почти в 2 раза превосходят наименьшие показатели фермы из парных уголков.

У фермы из парных уголков они представлены элементами опорных раскосов Р1 и Р8 и элементами промежуточных стоек С2, С3, С4, а у фермы из гнутого сварного профиля наибольшее значение у опорных стоек С1 и С5, которые мало того что превышают показатели тех же элементов

в ферме из парных уголков, так еще являются наибольшими среди всех показателей.

В целом, если смотреть на обе диаграммы, показатели всех величин фермы из ГСП больше показателей фермы из парных уголков, кроме элементов опорных раскосов, о которых упоминалось ранее. Обращает внимание и крайняя неравномерность показателя коррозионной стойкости отдельных элементов в рассмотренных фермах, что говорит о том, что элементы каждой конструкции будут в разное время подвергаться процессу коррозии. А так как это явление наблюдается в обоих случаях, то можно сделать вывод, что данное явление не связано с выбором профиля, а зависит, скорее, помимо прочих условий, от геометрической схемы фермы.

В каждом случае элемент НП2 имеет наименьший показатель коррозионной стойкости, что объясняется его положением в пространстве, которое обеспечивает наличие застойных зон воды и мест скопления пыли и значительно увеличивает время увлажнения поверхности. Элементы с наибольшим показателем в обоих случаях - стойки, что тоже вполне объясняется их положением в пространстве, которое исключает наличие застойных зон воды и мест скопления пыли. Обобщенный показатель коррозионной стойкости для всей конструкции у фермы из парных уголков - 13,55 (мм), что почти в 1,5 раза меньше показателя у ГСП, который равен 18,5 (мм).

Подводя итоги, хотелось бы отметить, что ферма из ГСП менее подвержена коррозии, и скорость коррозионного процесса в ней будет меньше. Вследствие этого она является более долговечной, по сравнению с фермой из парных уголков, что и было доказано расчетным путём. Данную ферму целесообразно применять в агрессивных средах, где она окажется наиболее выгодным вариантом.

Список литературы:

1. Вольберг Ю.Л. Долговечность металлических конструкций в агрессивных средах // Сборник трудов МИСИ им. В.В. Куйбышева. - М., 1979. - № 152.

2. Кикин А.И. Повышение долговечности стальных конструкций промышленных зданий. - М.: Стройиздат, 1964.

3. СНиП 11-28-73. Защита строительных конструкций от коррозии. - М.: Стройиздат,

1982.