Kas rannikualadel kasutatavate tornide puhul on rakendatud korrosioonikaitsemeetmeid?

Miks rannikukorralised tornid on kiirendatud korrosioonile altetuvad

Kloriidi sissepääsu mehhanismid: soolasisaline aerosool, lainepritsmed ja atmosfäärisetõus tornikonstruktsioonidele

Korrosiooniprobleemid rannikul asuvates tornides pärinevad peamiselt kolmest kloriidi kokkupuute allikast: soolatilgad, mille lained purskavad üles, otsemine tidepurskumine suurte tormide ajal ning kloriidirikas niiskus, mida tuul kandub ja mis aeglaselt settib. Kui soolatilgad sattuvad kaitsekihtide väikestesse pragudeisse, moodustuvad juhtivad kihid, mis käivitavad elektrokeemilisi reaktsioone, mida me nimetame korrosioonirakkudeks. Tornide alumised osad kannatavad kõige rohkem tidepurskumise all, kuna neid niisutatakse korduvalt mereveega, eriti halvasti hurrikaanide või põhjatormide ajal. Samas koguneb kloriidi aeglaselt kõigile avatud pindadele atmosfääri sadestumise teel. Need kombineeritud mõjud loovad materjalidele väga raskeid vastupidavust tingimusi. NACE Internationali poolt kehtestatud tööstusstandardite kohaselt korrodeerub lainete poolt konstruktsioonide vastu purskuvate tilgaste mõjul kaitseta teras umbes 3–5 korda kiiremini kui teras, mis lihtsalt asub tavapärastes õhutingimustes. Betoonist aluste puhul algab selle sees asuvate armatuuride korrosioon, kui kloriidi sisaldus ületab 0,15% kogukaalast. Laienenud roostes muudab see terve struktuuri nõrgemaks, põhjustades betooni lagunemise (spalling) ja lõpuks oluliste struktuuriosade kaotuse.

Tegelikud korrosioonikiirused ISO 9223 C5-M tsooni tingimustes võrreldes transmissiooni- ja sidehoonete projekteerimise eluea ootustega

Terastornid, mis on paigutatud nendesse rasketesse ISO 9223 C5-M merepiirkondadesse, kannatavad korrosiooni all kiirustel, mis on palju suuremad kui insenerid algselt ootasid. Probleem on tõesti tõsine: süsinikterasest osad lagunevad 80–200 mikronit aastas, mis tähendab, et nad korrodeeruvad umbes kaheksa korda kiiremini kui sarnased konstruktsioonid tavalistes C3-keskkondades. Mida see tähendab tornide elueale? Enamikku tornidest on mõeldud kestma 30–50 aastat, kuid tegelikkus räägib teist. Näiteks tuleb olulisi osi, nagu mutriconstruktsioonid, vahetada iga 7–12 aasta järel. Ja kui vaadata suuremat pilti, siis rannikualade elektrivõrgu infrastruktuuri hooldus maksab umbes 40 protsenti rohkem kui sisemaal asuvate võrkude hooldus. Insenerid on seda muidugi tähele pannud. Standardite organid, näiteks IEEE oma juhenditega 1242 ja NACE oma SP0106, nõuavad nüüd paremaid korrosioonikaitsemeetmeid. Need hõlmavad lisamaterjali paksuse ehitamist, varustruktuursete teede loomist ning üksikasjalikke kohtade hindamisi enne uute tornide paigaldamist rannikualadel, kus soolane õhk ootab kannatlikult, et metalli ära süüda.

Kaitsekihikirjad, mille tõhusus on kinnitatud rannikupiirkonna tornidele

Eepoksi-tsinks põhikihina + polüuretaan ülemkate: Tootlikkus, elutsükli kulud ja hooldusintervallid terastornidel

Eepoksütsinkpraimerite ja polüüretaanväliskatte kombineerimine pakub tugevat kaitset raudbetoonist tornidele, mis asuvad rannikualadel. Tsinkrikk praimer toimib katoodkaitse põhimõttel ohverdusliku kaitsekilbina, samas kui UV-stabiilne polüüretaan moodustab tugeva barjääri, mis takistab soola metallpinnale tungimast. Katsetused, mis tehti harsh C5-M keskkonnatingimustes, näitasid, et need katted kestavad 20–25 aastat, mis on peaaegu kaks korda pikem aeg kui tänapäeva turul saadaolevad tavatööstuslikud katted. Kattesüsteemi rakendamine soovituslikus kuiva kile paksuses (120–150 mikromeetrit) teeb suure erinevuse kulutõhususes pikema ajaperioodi jooksul. Võrreldes tavapäraste ülekattemääradega vähendab see lähenemisviis elutsükli kulusid umbes 40%. Enamik hooldustööd saab edasi lükata 15–18 aasta pärast töölepingu alustamist. Kui aga kate rakendatakse liiga õhukese kihi, isegi siis, kui sihtmärgist puudub vaid 30 mikromeetrit, lüheneb eeldatav eluiga umbes 35%. Seepärast on rakendamisel SSPC PA2-standardite järgimine nii oluline, et saavutada maksimaalne väärtus neist kaitse süsteemidest.

Tsemendipõhised ja hübridsed katted betoonist tornide alustele liivatsoonis ja pritsmezonis

Betoonaluste puhul, mida lained puudutavad, on polümeeriga modifitseeritud tsemendikatte kasutamisel suur kasu: need tungivad sügavale ja võimaldavad aurul pääseda välja piirkondades, kus mõjub liikumine ja pritsiv vesi. Katte toimib nii, et see täidab pragusid, mis on väiksemad kui pool millimeetrit, kristallide moodustumise teel, takistades kloriidide sissepääsu, kuid lubades niiskuse loomulikult välja pääseda. See hingamisvõime aitab vältida probleeme, nagu näiteks puhkused või katte ära koorumine, kui alus on vees. Testid näitavad, et hübridsed epoksi-siloksaan-segud vähendavad kloriidide sissepääsu peaaegu 92% võrra võrreldes tavalise betooniga pritsimiszooni tingimustes. Head tulemused saavutamiseks tuleb pinnad ette valmistada vastavalt tööstusstandarditele SSPC SP13 või NACE 6 ning katte paksus peab olema vähemalt 2,5–3 mm, et vastu pidada liivale ja rohketele osakestele. Regulaarsed kontrollid iga kahe aasta järel ning täielikud hindamised iga viie aasta järel aitavad probleeme varakult tuvastada. Erilist tähelepanu tuleb pöörata kohtadele, kus kiiresti liikuvad lained põhjustavad kõige rohkem kahjustusi ja kus kulutus on kõige intensiivsem.

Korrosioonikindlad materjalid ja torude komponentide pinnakäsitled

Rostivaba teras (316, 2205) ja ilmastuskindel teras: Rakendusjuhised ja struktuuriline sobivus rannikupiirkondade torniraamide ja -varustuse jaoks

Õige materjalivalik määrab oluliselt, kui kaua rannikualade tornid vastu peavad. Rostvabaste teraste sort 316 sisaldab umbes 2–3 protsenti molübdeenumi, mis annab sellele hea kaitse korrosiooni ajal tekkivatele põhjustatud augukestele ja pragudele. See teeb selle suurepäraseks oluliste osade, näiteks kruvide, kinnitusplaatide ja konstruktsioonielementide ühenduste jaoks. Peamiste tugevusstruktuuride jaoks, mis on kokku puutumas nii lainetega kui ka soolakihiga, sobib paremini kahefaasiline rostvabaste teras 2205, kuna see talub palju paremini pingekorrosioonilist pragunemist ja omab tugevamaid tõmbetugevusomadusi. Ilmastumisteras arendab aeglaselt kaitsekihi, kui seda kuivatatakse ja niisutatakse, seega sobib see torni veepinnast kõrgematesse osadesse, kus soola esinemine ei ole pidev. Kuid tuleb olla ettevaatlik seal, kus merevesi regulaarselt pritsib, sest pidev kloriidi kokkupuude viib lõpuks selle materjali lagunemiseni standardite kohaselt, näiteks ISO 9223 C5-M. Samuti on oluline tagada, et erinevad metallid ei puutuks omavahel otse kokku. Erinevate metallide ühendamisel tuleb need elektriliselt isoleerida. Samuti on keevitamisel temperatuuri täpne reguleerimine väga oluline korrosioonikaitse säilitamiseks. Mõnikord aitab keevitamise järel lisatöötlemine – passiivimine – taastada pinnakaitset.

Katoodse kaitse strateegiad maapinnas asuvate rannikualade tornide aluste jaoks

Elektrokeemiline katoodne kaitse (CP) on oluline kaitsevõte maapinnas asuvate rannikualade tornide aluste jaoks – eriti neile, mis on meres vees või soolases pinnases süvendatud. Kasutatakse kahte peamist lähenemisviisi, millest igaüks sobib erinevatesse toimetingimustesse:

• Ohverdusanoodi CP : tsink-, alumiinium- või magneesiumanoodid ühendatakse elektriliselt aluse terasosaga. Need anoodid korrodeeruvad eelistatult, pikendades konstruktsiooni kasutuselu 15–20 aastat agressiivsetes merekeskkondades. See meetod on eriti tõhus alustel, kuhu on piiratud juurdepääs hooldusele või jälgimisele.

• Impresseeritud voolu katoodkaitse (lühendatult ICCP) toimib siis, kui redutseerija saadab kontrollitud alalisvoolu erilistesse anoodidesse, mis on valmistatud materjalidest nagu segametallide oksiid (MMO) või plaatina-niobiumi kombinatsioonid. See loob kaitse kogu maas all või vees asuva konstruktsiooni jaoks. Süsteem on saanud väga populaarseks suurte projektide puhul, mille eluiga peab olema kümnendite pikkune, eriti näiteks merepõhja tuulegeneraatorite toetavate massiivsete aluste puhul. Miks? ICCP-süsteeme saab vajadusel reguleerida, neid saab kaugjuhtimisel jälgida ilma selleks pidevalt meeskondi välja saatmata ning paljudes reaalsetes paigaldustes on nad teada oma üle 25 aasta pikkuse töökindluse poolest. Need omadused teevad neist ideaalsed kriitilise tähtsusega infrastruktuuri jaoks, kus hooldusjuurdepääs võib olla keeruline või kallis.

Hübriidsete katoodkaitse (CP) süsteemide — mis ühendavad muditaseme lähedal paiknevaid ohverdamisanoodi ja sügavamatele torudeosadele mõeldud ICCP-i — kasutamine on suurenenud liivatsooni-tugevate lainete piirkondades, kus korrosioonikiirus ületab 0,5 mm/aastas. Ühtlane voolujaotus sõltub kriitiliselt strateegiliselt paigaldatud anoodidest, pinnase takistuse kaardistamisest ja perioodilistest potentsiaaliuuringutest vastavalt NACE SP0169 ja ISO 15257 standarditele.

KKK

1. Miks korrodeeruvad rannikukonnas asuvad tornid kiiremini kui sisemaal asuvad tornid?

Rannikukonnas asuvad tornid korrodeeruvad kiiremini, kuna neid mõjutab soolane pilvesei, lainepritsus ja atmosfääris olevate kloriidide sadestumine, mis kõik kiirendavad korrosiooniprotsessi.

2. Millised on tavalised kaitsemeetmed rannikukonnas asuvate tornide jaoks?

Tavalised kaitsemeetmed hõlmavad epoksi-tsinkpraimerite kasutamist polüüretaan-kattekihiga, roostevabaste terastega materjalide (nt sort 316 või dupleksroostevaba teras 2205) kasutamist ning katoodkaitse süsteemide (nt ohverdamisanoodid ja ICCP) rakendamist.

3. Kui sageli tuleb teha hoolduskontrollid rannikukonnas asuvate tornide kattekihide kohta?

Regulaarsed kontrollid tuleks teha iga kahe aasta järel ja täielikud hindamised iga viie aasta järel, et tuvastada probleemid varakult, eriti kiiresti liikuvate lainetega mõjutatud piirkondades.

4. Mis on katoodkaitse ja kuidas see toimib maapinnaga ühendatud rannikutornide puhul?

Katoodkaitse kasutab ohverdamise anoodi või sundvoolusüsteemi, et takistada korrosiooni, suunates korrosioonitekitavad voolud ära terasest konstruktsioonidelt.