Стальные опоры линий электропередачи (ЛЭП) являются важным элементом промышленной инфраструктуры. Аварии на этих линиях могут вызвать серьезные проблемы в промышленности, а также жизнедеятельности населения. С этой точки зрения необходимо, чтобы опоры линий электропередачи обладали высокой стойкостью и прочностью. Конструкции опор ЛЭП в большинстве европейских стран защищали и защищают от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий. После 60-х годов во многих странах частично или полностью перешли на их изготовление из оцинкованных элементов (методом погружения) или из труднокоррозируемой стали без антикоррозионной защиты. Развитие промышленности и растущее загрязнение атмосферы вызвало интенсивную коррозию опор, поэтому вопрос защиты металлических опор ЛЭП, в том числе имеющих горячую оцинковку, с помощью лакокрасочных материалов остается всегда актуальным.
До недавнего времени эксплуатационный срок службы опор ЛЭП определяли в 50 лет. Сейчас специалисты считают, что срок службы опор должен быть увеличен. Поэтому необходимо обратить внимание на качественную антикоррозионную защиту опор на стадии проектирования, изготовления, а также во время эксплуатации действующих линий.
Защита металлических опор ЛЭП на протяжении многих десятилетий остается одной из важнейших задач для энергетических предприятий. Как правило, из-за постоянного дефицита денежных средств актуальность данной проблемы несколько терялась среди многих более острых вопросов. Состояние опор в различных регионах во многом зависит от местных условий загрязнения атмосферы. В основном их объединяет то, что более 50% имеющихся опор имеют износ 60% ресурса и выше. Резкое удорожание металла только за последние 1-2 года заставляет многих задуматься и произвести сравнение реальных затрат на замену или восстановление металлических конструкций. В первую очередь это касается предприятий, которые перешли в собственность и их руководство планирует вести долгосрочную деятельность. Ясным остается одно, что рано или поздно решение этой проблемы будет постепенно решаться только при правильном поэтапном планировании ремонтно-восстановительных работ и эффективном использовании опыта ведущих промышленных государств. Данная статья поможет отечественным специалистам взглянуть на некоторые вопросы данной задачи глазами специалистов стран Германии, Польши и Чехии, которые нашли решение защиты опор ЛЭП и других металлических конструкций с помощью антикоррозионных лакокрасочных систем фирмы FEIDAL Lacke+Farben, специально разработанных для этой цели.
Общее состояние вопроса.
Опоры линий электропередачи представляют собой решетчатую конструкцию, которая состоит из стальных уголков, соединенных с помощью болтов или сварки. Эти конструкции содержат множество болтовых соединений, щелей, острых кромок и углов. Они имеют типично решетчатый характер и значительно отличаются от типичных современных опор, где болтовые соединения заменены сваркой. Следует отметить, что эти конструкции имеют специфическое строение и с точки зрения антикоррозионной защиты с помощью лакокрасочных материалов и не отвечают нормам проектирования стальных конструкций, содержащихся в EN-ISO 12944-3.
Условия проведения профилактических работ также специфичны. Опоры являются высокими конструкциями (до 200 м) переменного сечения, они располагаются в сильно пересеченных местностях, различных климатических зонах, разбросаны на сотни километров среди промышленных зон, в сельских и городских районах, на высокогорье и приморье.
Поэтому необходимо учитывать следующие особые условия при выборе технологии антикоррозионной защиты опор линий электропередачи:
работа на большой высоте без опалубки и площадок;
разброс большого количества объектов (обычно более 100) с относительно небольшой удельной поверхностью;
большое количество болтовых соединений, наличие щелей, острых кромок и углов;
отсутствие плоскостей;
исключительно сложные условия подготовки поверхности;
опасные условия, при которых проводятся окрасочные работы;
затрудненный контроль выполненных работ;
лимитированное время выполнения работ;
необходимость подгонки параметров технологии, а также подбора системы лакокрасочных материалов к типу и состоянию поверхности, а также условиям эксплуатации ЛЭП.
Подбор систем покрытий.
Подбор систем покрытий должен производится в рамках проекта антикоррозионной защиты для конкретной линии электропередачи, с учетом типа и состояния конструкции, разрушения поверхности, коррозионной опасности, предполагаемого времени защиты, стоимости защиты. В случае прохождения линии в сильно дифференцированных условиях среды эксплуатации, защиту целесообразно производить дифференцировано для каждого участка. Антикоррозионная система как правило состоит из одного-двух слоев грунтовок и слоя эмали. Основную задачу защиты стальных поверхностей от коррозии выполняют грунтовки. Эмаль должна максимально ограничивать влияние агрессивных веществ на грунтовочное покрытие и предотвращать преждевременное разрушение. В ассортименте фирмы FEIDAL Lacke+Farben имеются системы для новых и старых конструкций опор ЛЭП, для поверхностей с новым оцинкованным покрытием, а также старым. Материалы могут содержать органический растворитель или разбавляться водой. Мы предлагаем рассмотреть одну из вариантов антикоррозионных систем на основе однокомпонентных грунтов и эмалей, которые нашли самое широкое применение и зарекомендовали себя с хорошей стороны многолетней практикой.
Таблица 1. Требования минимальной толщины антикоррозионной системы согласно DIN EN ISO 12944-5
для условий окружающей среды средней агрессивности.
Технология подготовки подложки и нанесения краски, как правило, примитивна и основывается на ручной подготовке поверхности и окраске кистью, учитывая характер конструкции, требования по защите окружающей среды, а также ограничения стоимости работ. Выполнение данных работ требует от исполнителей высоких физических усилий и строгого соблюдения мер безопасности. Как правило ручное удаление ржавчины должно обеспечивать степень подготовки St2 согласно DIN EN ISO 12944-4. Не достаточно держащиеся старые покрытия, загрязнения и ржавчина удаляются металлическими щетками, шпателями и шаберами. Краски наносятся круглой кистью так, чтобы все места получили равномерную толщину слоя. В труднодоступных местах необходимо применение специальных кистей. Толстослойные покрытия не следует растирать кистью. Они равномерно наносятся обильным толстым слоем.
По мнению опытных практиков, к главным свойствам лакокрасочных материалов предназначенных для окраски опор линий электропередачи следует отнести:
Хорошую укрываемость острых кромок и углов.
Высокую степень увлажнения и пенетрации краски в щели.
Толеранция недостаточно очищенной поверхности и ионных загрязнений.
Возможность нанесения кистью.
Образование равномерной по толщине пленки.
Быстрое отверждение грунтовочного и покрывных слоев.
Низкое содержание токсичных веществ и аллергенов.
Низкая плотность.
Высокая и стойкая эластичность (особенно покрывных слоев).
Высокая и стойкая адгезия к подложке.
Однокомпонентный характер.
Нанесение 2-3 слоев.
Простота проведения восстановительных работ с использованием ручных
методов.
Высокая многолетняя стойкость к атмосферным условиям и загрязнению
окружающей среды.
Как видно, одновременное выполнение всех этих условий очень затруднено. Для защиты опор должны специально разрабатываться комплексные антикоррозионные системы. В настоящее время наиболее пригодными считаются системы, базирующиеся на однокомпонентных красках, которые являются смесью синтетических связующих, главным образом, модифицированных акриловых, часто с добавкой современных алкидных смол. Обычно их наносят три слоя, общей толщиной 120-220 мм после высыхания. Очень хорошие результаты получены при использовании эпоксиэфирных грунтов. Грунтовка FEIDAL KG76 Descotex Penetriergrund создана на данной основе. Грунт хорошо наносится кистью необходимой толщины около 60 мкм, хорошо пропитывает поверхность металлической конструкции (пенетрирует ее), обладает отличной адгезией и соответствует всем перечисленным выше требованиям к лакокрасочным материалам. В системе с эмалью FEIDAL KD37 на основе акриловой и алкидной смол достигается качественная защита металлических опор и других металлических конструкций в условиях атмосферы средней агрессивности.
Популярные раньше хлорвиниловые и поливиниловые лакокрасочные материалы утратили свое значение из-за высокого содержания хлора и возникающей, в результате этого, подпленочной коррозии и экологической опасности (на Западе сталелитейные заводы не хотят принимать металлолом покрытий этими материалами).
Двухкомпонентные краски (эпоксидные и полиуретановые) не находят широкого применения при защите опор, учитывая ряд факторов, таких как: трудности при приготовлении небольших количеств краски (необходимость точного дозирования и перемешивания компонентов), небольшое время жизнеспособности смеси, изменение вязкости во времени, быстрое приведение красок в негодность в случае перерыва в нанесении вызванного атмосферными условиями, аллергическая реакция, вызываемая отвердителями, сложности при смывании отвержденой краски.
Современные эпоксидные краски с низким содержанием растворителя, предназначаются для гидродинамического метода нанесения, а это вызывает трудности нанесения равномерного слоя при помощи кисти, а также приводит к образованию утолщений покрытия в местах сопряжения деталей. Проведенные исследования показали, что эпоксидные краски с низким содержанием растворителя, предназначенные для плохо подготовленных поверхностей, не пенетрируют в остатки коррозии и не препятствуют возникновению подпленочной коррозии и образованию пузырьков. Краски на эпоксидной основе образуют твердые пленки, которые вызывают трудности для удаления при проведении востановительных работ, а также имеют тенденции к растрескиванию пленки на сопряжениях деталей, особенно при больших толщинах нанесенного слоя. Поэтому покрытия такого типа нужно применять только в случае необходимости препятствовать большой коррозионной опасности и то, при тщательной подготовке поверхности.
Подбор системы лакокрасочных покрытий и её толщины должен проходить индивидуально для каждой линии с учетом всех условий её эксплуатации.
Расход лакокрасочных материалов.
В случае применения однокомпонентных лакокрасочных материалов потери небольшие. Значительный перерасход бывает при излишнем нанесении краски, которая остается на конструкции, но не учитываются при изменении толщины покрытия. Во многом это зависит от профессионализма маляра, а также состояния поверхности. В случае проведения лакокрасочных работ опытным маляром на слабо корродированной поверхности, эти излишки могут составлять минимум 30-40 %. В случае сильно корродированной поверхности они могут составлять 200% от расчетного расхода. Расчет практического расхода требует опыта и должен выполняться в соответствии с проектом защиты.
Контроль выполненной работы.
Контроль работ должен выполняться в соответствии с EN ISO 12944:
Исполнителем и инвестором - регулярно на всех объектах и этапах работ
Поставщиком лакокрасочного материала - на окрашиваемых поверхностях (в зависимости от условий эксплуатации линии необходимо осматривать опоры полностью или в количестве соответствующем требованиям EN ISO 12944)
Проектировщиком системы защиты - по требованию исполнителей работ.
Выводы.
Антикоррозионная защита конструкций линии электропередачи и электроэнергетических объектов требует специальных технологий и лакокрасочных материалов.
Оценка пригодности лакокрасочных материалов, предназначенных для защиты, должна базироваться на лабораторных исследованиях и технологических пробах.
Работы по антикоррозионной защите должны выполняться в соответствии с проектом защиты, учитывающим конструктивные особенности.
Необходимо обеспечить надлежащий контроль над выполнением работ по антикоррозионной защите исполнителем.
Стальные опоры линий электропередачи (ЛЭП) являются важным элементом промышленной инфраструктуры. Аварии на этих линиях могут вызвать серьезные проблемы в промышленности, а также жизнедеятельности населения. С этой точки зрения необходимо, чтобы опоры линий электропередачи обладали высокой стойкостью и прочностью. Конструкции опор ЛЭП в большинстве европейских стран защищали и защищают от коррозии с помощью лакокрасочных покрытий. После 60-х годов во многих странах частично или полностью перешли на их изготовление из оцинкованных элементов (методом погружения) или из труднокоррозируемой стали без антикоррозионной защиты. Развитие промышленности и растущее загрязнение атмосферы вызвало интенсивную коррозию опор, поэтому вопрос защиты металлических опор ЛЭП, в том числе имеющих горячую оцинковку, с помощью лакокрасочных материалов остается всегда актуальным.