Защита анкерных устройств от коррозии

2. Защита анкерных устройств от коррозии

 

Коррозия (древне лат.) (CORROSIO) - это разъедание, т.е самопроизвольное разрушение твердых тел, вызванное химическими и электрохимическими процессами,

развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой.

Коррозия металлов – это физико-химический процесс, вызывающий разрушение металла или изменение его свойств в результате химических или электрохимических процессах при взаимодействии с окружающей средой.

Все изделия, применяемые для закрепления трубопроводов, должны обладать химической и механической стойкостью по отношению к воздействиям среды, в которой они устанавливаются.

Анкерные устройства изготавливаются из чугуна или стали, обеспечивающих механическую

прочность и возможность соединения их между собой.

Чтобы анкеры были более долговечны и не коррозия анкера

подвергались коррозии, их защищают различными покрытиями:

·           пластмассовыми оболочками

·           покрытиями из специальных растворов

·           антикоррозийными затворами

Изоляция анкерных устройств должна выполняться в базовых или заводских условиях. В трассовых условиях необходимо осуществлять изоляцию участков соединения анкерных тяг с силовыми поясами.

Защитное антикоррозионное покрытие анкерных тяг должно иметь не более двух отслоений площадью поверхности до 20 см² на 1 м². Отклонения по толщине защитного покрытия не должны превышать ±10%. При проверке качества защитных покрытий рассматриваются документы, характеризующие составляющие компоненты в отношении соблюдения сроков их годности.

Для защиты от коррозии винтовая лопасть покрывается резиновой мастикой по грунтовке ГТ-752. Анкерные тяги и силовой пояс изолируются липкими полимерными лентами в два слоя с нахлестом, составляющим 10% от ширины ленты.

Антикоррозионная защита оголовка всех постоянных анкеров включает в себя: защитный гидроизоляционный колпак и антикоррозионный состав, заполняющий свободное пространство.

В некотроых случаях анкера для защиты от коррозии покрывают гальванпокрытиями.

Перед нанесением металлизационного покрытия с защищаемой поверхности стали должна быть полностью удалена ржавчина.

Металлизационное покрытие следует предохранять от механических повреждений при складировании, транспортировании и установке анкера.

Анкерные устройства для защиты от коррозии покрывается слоем оксидной окраски.

В сильноагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии свыше 0,5 мм/год) при сроке эксплуатации более двух лет следует применять усиленную антикоррозионную защиту.

В среднеагрессивных средах (средняя интенсивность 0,1-0,5 мм/год) при сроке эксплуатации более двух лет следует применять нормальную антикоррозионную защиту.

В слабоагрессивных средах (средняя интенсивность коррозии до 0,1 мм/год) при сроке эксплуатации до двух лет допускается легкая антикоррозионная защита.

Усиленная антикоррозионная защита тяги в области заделки должна включать: цементный камень толщиной более 20 мм и упорную трубу (ГОСТ 8731-74 и ГОСТ 8733-74), работающих на сжатие: оболочку из полиэтилена (ГОСТ 226891-77, ГОСТ 18599-83 и ГОСТ 19034-82); заполняющую массу (ЭКН, герметик Гидропроекта или гидрофобный заполнитель ЛЗ-КI).

Упорная и манжетные трубы при усиленной антикоррозионной защите должны защищаться металлизационным покрытием алюминия толщиной 200 мкм или слоем цементного камня, работающего на сжатие, толщиной 3 см.

Замковая труба должна защищаться металлизационным покрытием алюминия толщиной 200 мкм.

Усиленная антикоррозионная защита в свободной части должна состоять из слоя глиноцементного камня, защитной полиэтиленовой оболочки и антикоррозионной массы.

3. Несущая способность анкерных устройств

Несущая способность каждого анкера, как правило, должна быть проверена до включения его в работу совместно с закрепляемой конструкцией путем контрольных или приемочных испытаний на максимальную испытательную нагрузку.

В слабых грунтах повысить несущую способность анкера по грунту можно путем увеличения длины корня анкера или его диаметра, правильного выбора технологии нагнетания.

Расчет расстояния между винтовыми анкерными устройствами с повышенной удерживающей способностью, со следующие исходными данными:

диаметр трубопровода D_н = 250мм;

толщина стенки трубопровода δ = 8мм;

толщина изоляции δиз=1мм;

толщина футеровки δф=25мм

объемный вес воды γв=1100 кГс/ м³

объемный вес изоляционного покрытия γиз=1200 кГс/ м³

объемный вес футеровки γф=840 кГс/ м^3;

вид перекачиваемого продукта: газ

диаметр корня анкера Dанк=0,2 м

длина корня анкера Lk=0,6 м

коэффициент замоноличивания анкера kа = 5,5

вертикальное расстояние от поверхности грунта до середины анкера h = 2м

Удельный вес грунта γг = 2,12·104 кГс/м3

 

Рассмотрим случай, когда трубопровод прямолинейный и течение воды отсутствует. Проверку такого трубопровода против всплытия следует производить из условия:

где Б – вес балласта под водой;

Км – коэффициент безопасности по материалу, зависящий от вида балластировки и определяемый по таблице 2;

К у.л – коэффициент надежности при расчете устойчивости положения трубопровода против всплытия (коэффициент устойчивости на всплытие), который принимается по таблице 3;

А – расчетная выталкивающая сила воды, действующая на трубопровод с учетом изоляции и футеровки (Архимедова сила), которая определяется по формуле:

Q – вес единицы длины трубы с учетом изоляции, футеровки и перекачиваемого продукта (на воздухе):

 

составляющие вышеприведенной формулы определяются по формулам:

Таблица 2

Вид балластировки	Значение Км
Анкерные устройства	1,0

 

Таблица 3

Тип водоемов	Значение Ку.л
Для болот, водоемов при отсутствии течения воды, пойм рек и периодически заливаемых участков 1%-ной обеспеченности	1,05
Для водных преград шириной зеркала воды до 200 м для трубопроводов диаметром 1000 мм.	1,1
Для всех подводных переходов диаметром 1000 мм. При диаметре менее 1000 мм, но ширине зеркала менее 200 м и горных рек с неустойчивым руслом.	1,15

При балластировке трубопроводов металлическими винтовыми анкерными устройствами расчетное усилие (допускаемая нагрузка) определяется по формуле:

где Zа – число анкеров в одном анкерном устройстве;

Кгр – коэффициент несущей способности грунта, в котором находятся лопасти анкеров; (таблица 4)

ma – коэффициент условий работы анкерного устройства принимается равным 0,5 при Za<2 и 0,4 при Za>2;

Na – максимальная (критическая) нагрузка на один винтовой анкер, завинченный в грунт I группы на глубину не менее 6 диаметров лопасти (таблица 5).

Значение коэффициента Кгр Таблица 4

Группа грунта	Грунты	Kгр
I	Мягкопластичные глины и суглинки, пластичные супеси	1
II	Пески мелкие, плотные и средней плотности, маловлажные, влажные и водонасыщенные; полутвердые тугопластичные глины и суглинки.	2
III	Пески гравелистые, крупные и средней зернистости, маловлажные, влажные и водонасыщенные; твердые супеси, глины и суглинки.	3

Максимальная нагрузка на один винтовой анкер N_a, кгс Таблица 5

Da, мм	100	150	200	250	300	400	500	600
Na, H	6500	7500	12500	21000	30000	53000	83000	120000

Несущая способность анкера:

 

Расстояния между анкерами:

 

Дополнительно определяется расстояние между анкерами из условия прочности:

где

R2 –расчетное сопротивление трубной стали;

W – осевой момент сопротивления поперечного сечения трубы;

Pпл - распределенная нагрузка на участке, свободном от грузов–( положительная плавучесть);

где Vв - объем воды, вытесненный 1 м трубы с учетом изоляции;

При la> lamax принимается значение lamax.

Несущая способность заглубленного винтового анкера диаметром d, длиной l, заглубленного в грунт с объемным весом γвст, на глубину h, равна:

где

φ –угол внутреннего трения грунта;

α - угол наклонного троса к горизонту (принимается равным 20-30º);

k – коэффициент запаса, к=1,2.

Параметры анкера и грунта

d, м	0,30
l	2,5
h	1,8
γвст, кН/м³	23,5
с, кПа	16,0
φ, град	14

Несущая способность анкеров со стержневыми оттяжками составляет 150—500 кН, с трубчатыми 300—1500 кН, а с проволочными 500—2500кН.