Обследование эксплуатационной среды в травильном отделении СПЦ-2 ОАО "Северсталь-метиз"

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА «ЭКСПЕРТИЗЫ И УПРАВЛЕНИЯ НЕДВИЖИМОСТЬЮ»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине  «Экспертиза и  инспектирование инвестиционного  процесса»

на тему «Обследование эксплуатационной среды в травильном отделении СПЦ-2 ОАО "Северсталь-метиз"»

 

 

 

Выполнила:

студентка гр. УН-481(1)

Добрикова Т.С.

Проверил:

ст. преподаватель

Синицына И. В.

 

 

 

 

ОРЕЛ - 2011г.

Содержание:

                                                                                                                              Стр.

Введение…………………………………………………………………………...3

1. Общие положения о влиянии эксплуатационной среды на промышленные здания
1. Оценка технического состояния конструкций зданий и сооружений………………………………………………………………..5
2. Требования, предъявляемые к конструкциям промышленных зданий и материалам при работе их в условиях действия агрессивных сред…………………………………………………………6
3. Классификация агрессивных сред и оценка действия их на материалы………………………………………………………………….8
4. Влияние эксплуатационной среды на защитные свойства бетона……………………………………………………………………….9
5. Повышение стойкости материалов к агрессивным средам и защита конструкции……………………………………………………10
6. Взаимодействие строительных конструкций и окружающей среды………………………………………………………………………12
2. Обследование эксплуатационной среды травильного отделения СПЦ-2 ОАО «Северсталь-метиз»
1. Характеристика обследуемого помещения………………………..16
2. Проектные решения и условия эксплуатации……………………17
3. Натурные обследования………………………………………………20
4. Характеристика конструкций покрытия и кровли……………..21
5. Среда эксплуатации конструкций покрытия…………………….22
6. Результаты обследования конструкций покрытия и кровли
1. Стропильные балки и плиты покрытия………………………23
2. Кровля…………………………………………………………………25

2.7. Результаты обследования  строительных конструкций

     2.7.1. Колонны…………………………………………………………………27

     2.7.2. Стропильные  фермы…………………………………………………27

2.8. Определение содержания хлоридов и сульфатов в железобетонных конструкциях правильного отделения……………………………………….28

9. Выводы и технические решения по повышению надежности и долговечности конструкций…………………………………………29

Заключение………………………………………………………………..32

Список  литературы……………………………………………………….33

Введение

 

В настоящее  время одной из важных проблем  в современной антикоррозионной технике является создание высокоэффективной  защиты строительных конструкций травильных отделений прокатных станов.

При всех достоинствах традиционных строительных материалов из цементного бетона, железобетона, керамики и других аналогичных материалов, они имеют ряд существенных недостатков. Одним из наиболее значительных недостатков является их низкая химическая стойкость ко многим агрессивным средам. Особенность металлургического производства заключается в сильном агрессивном воздействии используемых на этих предприятиях технологических травильных растворов серной и соляной кислот на бетонные и железобетонные строительные конструкции.

Применяемые в настоящее время антикоррозионные материалы не обеспечивают достаточно эффективной защиты строительных конструкций. В связи с этим разработка, исследование и совершенствование материалов для эффективной защиты строительных конструкций от воздействия технологических  сред травильных отделений прокатных  станов являются весьма актуальной задачей.

Целью настоящей работы является внедрение технических решений по повышению надежности и долговечности конструкций, работающих в агрессивных средах и исследование свойств материалов, стойких к действию травильных растворов прокатных станов металлургического производства.

Для достижения цели поставлены следующие  задачи:

1. Установить  степень агрессии травильных  растворов и характер разрушений  строительных конструкций под  их действием.

2. Исследовать комплекс основных физико-механических свойств защитных полимерных композиционных материалов с повышенной стойкостью к травильным растворам.

3. Повысить надежность и долговечность конструкций.

Надежная и безопасная работа строительных конструкций зданий и сооружений может обеспечиваться только при  своевременном проведении технического диагностирования, основанного на использовании  современных методов технической  диагностики, методик и средств  неразрушающего контроля, которые необходимо применять на стадии эксплуатации для  достоверного прогнозирования срока  службы того или иного конструктивного  элемента.

В настоящее время повышению  долговечности и надежности зданий и сооружений, а также периодической  технической диагностике уделяют  особое внимание. Произошедшие за последнее  время аварии зданий и сооружений с большим количеством человеческих жертв (один из примеров: авария на Саяно-Шушенской  ГЭС, случившаяся 17 августа 2009 г.) накладывают определенные обязательства, как на эксплуатационников, так и на проектировщиков. Особенно это актуально для зданий и сооружений, работающих в условиях агрессивных газовоздушных сред.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие положения о влиянии эксплуатационной среды на промышленные здания
1. Оценка технического состояния конструкций зданий и сооружений

 

Оценка  технического состояния конструкций  зданий и сооружений проводится в  несколько этапов:

подготовительные работы:

– ознакомление с объектом обследования, его объемно-планировочным  и конструктивным решением;

– составление  методики работ на основе полученного  от заказчика технического задания;

– изучение имеющейся проектно-технической  документации, а также, если имеются, результатов ранее проведенных  обследований.

предварительное (визуальное) обследование:

– визуальное обследование конструкций, визуальное выявление дефектов и повреждений  по внешним признакам с необходимыми замерами и их фиксацией;

– обмер  геометрических характеристик конструкции.

детальное (инструментальное) обследование:

– определение  расчетной схемы зданий, усилий в  конструкциях, а также характеристик  материалов несущих конструкций, воспринимающих эксплуатационные нагрузки.

Инструментальное определение  параметров дефектов и повреждений:

– детальное  техническое освидетельствование  состояния конструкций с последующим  анализом и статистической обработкой результатов освидетельствования;

– выявление  характерных дефектов и повреждений;

– камеральная  обработка и анализ причин появления  дефектов и повреждений;

– измерения  параметров агрессивности технологической  среды, а также определение параметра  скорости коррозии:

• замер газовоздушной среды;
• проведение натурных (стендовых) испытаний.

Для определения  скорости коррозии применяется метод  стендовых испытаний, который заключается  в следующем. Образцы в виде пластин  взвешиваются (аналитические весы) и закрепляются в стендах, которые  размещаются в уровне конструкций  покрытия в различных местах.

Через некоторые  промежутки времени из стендов вынимают образцы. С поверхности образцов химически удаляют продукты коррозии. После каждого цикла образцы  взвешивают. По результатам обработки  данных определяют начальную скорость коррозии металла в производственных условиях.

 

2. Требования, предъявляемые к конструкциям промышленных зданий и материалам при работе их в условиях действия агрессивных сред

 

В производственных зданиях предприятий  химической промышленности, цветной металлургии и других отраслей промышленности стеновые конструкции, кроме силовых воздействий, подвергаются физико-химическим агрессивным воздействиям окружающей среды. Агрессивное воздействие на стены может быть в виде воздушной атмосферы повышенной или высокой влажности, брызг или проливов кислот и щелочей, действующих на нижние части стен, или одновременного действия нескольких факторов.

В связи  с этим проектирование стен промышленных зданий с агрессивной средой и  повышенной (влажностью), помимо обычного расчета на прочность, жесткость и устойчивость, должно производиться с учетом условий исследующей их эксплуатации под воздействием агрессивной среды. От правильности выбора типа конструкции стены, материала для них и типа защиты, зависят капитальные затраты на строительство и расходы на эксплуатацию зданий.

Одним из основных мероприятий по повышению  степени сохранности стеновых конструкций  является уменьшение агрессивности среды. В связи с этим при проектировании и эксплуатации зданий должны предусматриваться мероприятия по снижению влажности воздуха, агрессивности газов и жидкостей путем устройства в цехах эффективной вентиляции, обеспечения надлежащей герметизации технологических аппаратов, сетей и т. п.

Большое значение для стойкости стеновых панелей и крупных блоков против агрессивного действия среды имеют качество применяемых материалов для изготовления бетонов и их плотность в затвердевшем виде. Особое внимание должно уделяться выбору материалов, проектированию составов бетонов, уплотнению смесей и последующему уходу за ними.

Высокое качество бетона может быть обеспечено путем применения промытых и фракционированных мелких и крупных заполнителей, тщательного дозирования составляющих бетонных и растворных смесей и их уплотнения, а также обеспечения необходимых тепло-влажностных условий твердения бетона. Помимо принятия мер по получению плотного бетона, должны применяться специальные средства защиты: нанесение стойких окрасочных покрытий, стойких штукатурок; изоляция листовыми (рулонными) материалами, устройство облицовок из стойких штучных материалов и др.

При выборе плана конструкции стен, материала для них и типа защиты следует руководствоваться «Указаниями по проектированию антикоррозийной защиты строительных конструкций промышленных зданий в производствах с агрессивными средами» СНиП 2.62-63 [Л. 6] и СНиП  2.27-62 [Л. 3].

Указания  содержат требования, предъявляемые  к конструкциям промышленных зданий и материалам при работе их в условиях действия агрессивных сред, описание возможных способов повышения химической стойкости материалов и основные положения по проектированию антикоррозионной защиты строительных конструкций.

Ниже  приводятся, по данным Указаний [Л. 6], основные положения по классификации агрессивных сред и оценке действия их на материалы, по способам повышения стойкости материалов к агрессивным средам, по общим проектным требованиям к конструкциям.

 

3.  Классификация агрессивных сред и оценка действия их на материалы

 

Агрессивные среды подразделяются  на газообразные, жидкие и твердые; воздействие этих сред да конструкции может быть как в виде отдельно действующих агентов, так и комплексным при одновременном действии различных видов агентов. Агентами, вызывающими коррозию строительных материалов для каждой группы агрессивных сред, могут быть:

а) для  газовых сред — повышенная и высокая влажность воздуха; слабое шелушение материала (бетона, керамических блоков, кирпича), изменение цвета или вида (древесины и пластиков); повреждение углов и граней, волосяные трещины в бетоне, керамических блоках; растрескивание и расщепление древесины; деформация пластмасс; ярко выраженное разрушение материала (сильное растрескивание, выпадение отдельных кусков и т. п.) кислых или    окисляющих газов в сочетании с повышенной или высокой влажностью;

б) для  жидких сред — растворы кислот, щелочей и солей, органические жидкости (растворители, масла, растворы сахара и др.);

в) для  твердых сред — различные агрессивные пыли (аэрозоли, дымы) в сочетании с высокой влажностью воздуха и т. п.

Степень агрессивного воздействия среды  на материалы характеризуется как слабая, средняя и сильная.

 

1.4. Влияние эксплуатационной среды на защитные свойства бетона

 

Основой защитного действия цементных бетонов  на арматурную сталь является щелочной характер влаги в капиллярно-пористом теле бетона, способствующий сохранению пассивного состояния поверхности  стали. Однако бетон находится в  постоянном взаимодействии со средой, которая может либо способствовать его упрочнению и уплотнению, либо разрушать его структуру и  понижать прочность, либо уменьшать  его способность защищать арматуру.

Как показывают опыт и исследования, последнее может  быть вызвано несколькими процессами, результатом которых является потеря бетоном способности поддерживать пассивное состояние стали вследствие понижения степени щелочности межфазной  жидкости или проникания в нее  ионов — стимуляторов коррозии.

Первое  обычно является результатом действия на бетон кислых газов и жидкостей, второе — сред, содержащих хлориды. Наиболее распространенным из кислых газов является углекислый газ, среднее  содержание которого в атмосфере  сельской местности составляет 0,03%. В атмосфере промышленных районов  и в воздухе цехов его концентрация может быть значительно более  высокой.

Углекислота активно поглощается пористым телом  бетона, так как между фронтом  карбонизации и поверхностью бетона создается постоянная разность парциальных  давлений углекислого газа, поддерживающая его

диффузию. Скорость карбонизации зависит от плотности  бетона и его влажности, а также от концентрации углекислоты.

По Пауэрсу, лишь при относительной влажности  воздуха выше 45% содержание воды в  бетоне достаточно для карбонизации. Эти данные подтверждаются Шиделером  и Фербеком. Неоднократно установлено, что при влажности воздуха, близкой  к полному насыщению, карбонизация плотных бетонов практически  прекращается.

Очевидно, наиболее интенсивно процесс карбонизации идет в случае, если пленка влаги  на стенках пор в бетоне достаточна, лишь для растворения в ней  гидроокиси кальция и углекислоты  и не закрывает пор целиком, оставляя свободным доступ последней в  виде газа. Капиллярная конденсация  в порах геля, способствует дополнительному  уплотнению бетонов плотной структуры  и препятствует их карбонизации даже при оптимальной для этого  процесса относительной влажности (45—70%). Для газонепроницаемости  бетонов особенно важны условия  твердения. В воде получаются некарбонизирующиеся  структуры, а при воздушном твердении  и пропаривании — легкокарбонизирующиеся.

 

5. Повышение стойкости материалов к агрессивным средам и защита конструкции

 

Химическая  стойкость материалов может быть повышена за счет изменения его структуры  методами химической и механической обработки или за счет обработки  поверхности путем «нанесения составов или материалов, предохраняющих от коррозионного действия агрессивных сред».

Коррозионная  стойкость бетонов и растворов может быть повышена за счет изменения состава бетона и методов уплотнения его; снижения фильтрующей способности путем уменьшения водоцементного отношения в бетоне и введения специальных добавок; выбором вяжущих и заполнителей, и т. п.

Стойкость металлических конструкций может  быть повышена путем металлизации и  электрохимической защиты металла.

Повышение стойкости естественных каменных материалов может быть осуществлено путем пропитки битумом, омыленными дегтями и др.

Защита  арматуры в бетоне может быть осуществлена путем увеличения толщины защитного слоя бетона у арматуры, применения покрытий и обмазок арматуры, защиты поверхности конструкций лакокрасочными или пленочными материалами и др.

Независимо  от проектируемой конструкции стен обязательным условием для них при  наличии агрессивных сред является плотный «слой стены» со стороны воздействия агрессивной среды. Повышение плотности поверхности конструкции достигается устройством защитных покрытий: нанесением защитных окрасок, штукатурок и облицовок. Защитные покрытия стен являются дополнительной мерой защиты конструкций от коррозии; их применение не исключает повышенных требований, предъявляемых к материалу конструкций и самой конструкции.

Выбор защитных покрытий производится в зависимости  от вида, интенсивности и характера  агрессивных воздействий, а также  от материала защищаемых конструкций  и условий их работы. Для некоторых видов материалов, которые служат для изготовления крупноразмерных панелей и блоков, рекомендуемые защитные покрытия в зависимости от характеристики воздушной среды.

Особое  внимание должно уделяться защите закладных  деталей, сварных соединений и креплений  панелей и блоков к каркасам зданий. Все закладные части и сварные  соединения должны быть надежно замоноличены плотным бетоном с толщиной защитного слоя, соответствующей таковой в панелях, с обеспечением нормального твердения замоноличенного бетона; при невозможности надежного замоноличивания бетоном они должны быть защищены одним из составов.

 

6. Взаимодействие строительных конструкций и окружающей среды

 

Строительные конструкции промышленного здания находятся в достаточно сложном взаимодействии с окружающей средой. Они могут подвергаться физическим, химическим, физико-химическим и биологическим воздействиям. Степень агрессивного воздействия газовой среды на конструкцию определяется видом и концентрацией газов, растворимостью газов в воде, влажностью и температурой, жидкой среды – наличием и концентрацией агрессивных агентов, температурой, напором или скоростью движения жидкости у поверхности конструкции; твёрдой среды (соль, аэрозоль, пыль, грунт) – дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью, влажностью окружающей среды.

Степень агрессивного воздействия  атмосферы воздуха на стальные конструкции  определяется зоной влажности или  влажностью воздуха внутри отапливаемых зданий, группой газов, характеристикой  солей, аэрозолей, пыли; жидкой неорганической среды – её видом (природные воды, производственные оборотные и сточные  воды без очистки, растворы неорганических кислот, щелочей, солей), водородным показателем  pH, концентрацией сульфатов и хлоридов, температурой, скоростью движения жидкостей, насыщением воды газами; органической среды – её видом, концентрацией среды, температурой.

Среды по степени воздействия на конструкции подразделяются на неагрессивные, слабоагрессивные и сильноагрессивные.

Разрушение строительных конструкций  происходит от физических, физико-химических, биологических и специальных  воздействий.

Авария – полное или частичное разрушение здания или отдельных его частей, несущих конструкций, вызывающих остановку производства или угрозу жизни людей.

Аварийное состояние –  категория технического состояния строительной  конструкции или здания и сооружения в целом, когда отдельные элементы находятся в предельном состоянии, при котором максимальные рабочие напряжения в них достигли предела прочности материала, или разрушились отдельные детали конструктивных элементов, однако обрушение конструкций не произошло.

Таблица 1.

Виды  разрушения бетонных и железобетонных конструкций от физических воздействий.

№п/п	Вид повреждений, дефекта	Действующий фактор	Происходящий процесс
	Трещина силовая	Полезная нагрузка, собственный вес, неравномерная осадка и др.	Концентрация нагрузок, перегрузки, воздействия кратковременные и  длительные, статические и динамические
2.	Трещина усадочная	Неправильно подобранный состав бетона, нарушение технологии изготовления	Более интенсивная потеря влаги поверхностными слоями
3.	Трещина температурная	Экзотермия, неудачное конструктивное решение	Температурно-временная межкристаллическая деструкция
4.	Откол, облом, сквозной пролом	Удары при нарушении норм эксплуатации, экстремальные ситуации природного или производственного характера	Механическое повреждение конструкции, в результате кратковременных нагрузок

Таблица 2.

Виды разрушения бетонных и ж/б  конструкций от химических воздействий

№п/п	Вид повреждений, дефекта	Действующий фактор	Происходящий процесс
	Выщелачивание извести	Растворяющая способность фильтрующей  воды	Растворение гидрата окиси кальция  и гидролиз минералов цементного камня
2.	Электрохимическая коррозия	Постоянный электрический ток, «блуждающие  токи», химические реакции	Электролиз компонентов цементного камня, сопровождаемый химическим взаимодействием  со средой
3.	Газовая коррозия	Содержание в окружающей среде  агрессивных газов	Разложение минералов цементного камня

 

Причины деформаций и  аварийных ситуаций зданий и сооружений:

1. Перегрузки в результате неправильного учета действующих нагрузок (происходящих при накапливании снега, наледи, производственной пыли, температурных воздействий и т.д.).
2. Общая или местная потеря устойчивости (может быть при недостаточном количестве связей, большой гибкости элементов, эксцентрической нагрузке, наличии локальных дефектов, ошибок в расчетах и др.).
3. Ошибочные проектные решения и отступления от проектов, необоснованная замена одних элементов другими, недостаточная прочность, жесткость, устойчивость элементов, неудачное конструктивное решение узлов сопряжений, занижение расчетной нагрузки и т.д.
4. Дефекты, возникающие при изготовлении и монтаже конструкций (происходят при неправильном выполнении производственных работ в зимнее время, неправильном порядке монтажа, некачественной сварке, отсутствии защиты конструкций, работающих в агрессивных средах и т.д.).
5. Нарушения, допущенные при эксплуатации конструкций (подвеска дополнительного кранового оборудования, отсутствие периодического осмотра, перегрузка снегом и пылью, химическая и физико-химическая, биологическая коррозия и т.д.).
6. Повреждения в результате ползучести или вибрации (возникают вследствие усталостных разрушений, вибрационных воздействий оборудования, разрушения от старения и т др.).
7. Дефекты оснований, на которые установлены конструкции (неравномерная осадка зданий и сооружений, потеря устойчивости, пучение грунта, замачивание просадочных грунтов, некачественные инженерно-геологические изыскания).
8. Непредвиденные причины (различные взрывы, обвалы, подмыв фундамента, обрушение надлежащих конструкций, удары, сейсмические воздействия, ураганы, наводнения).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Обследование эксплуатационной среды СПЦ-2

ОАО "Северсталь-метиз"

1. Характеристика обследуемого помещения

 

    Целью обследования является определение эксплуатационной среды травильного отделения СПЦ-2 ОАО "Северсталь-метиз", а также представление инженерных решений и рекомендаций по его дальнейшей безопасной эксплуатации.

Орловский сталепрокатный завод (сегодня филиал «Орловский» ОАО «Северсталь-метиз») основан в 1967 году. Согласно производственной стратегии, сегодня в Орле производится стальная проволока различного назначения, сварочные материалы, крепежные изделия, в том числе высокопрочный для авто- и мостостроения, металлокорд.

С конца 2005 года на территории  реализуется проект по созданию Индустриального парка «Орел».

Месторасположения предприятия: промплощадка филиала «Орловский завод» ОАО «Северсталь-метиз» расположена в Северном районе г. Орла и граничит:

• с северо-запада - с железнодорожной магистралью Москва-Орел;
• с юго-запада - с территорией промплощадки СМУ-1;

           - с юга и юго-востока - с проезжей частью ул. Раздольная;

            - с севера и северо-востока - со свободной территорией, далее располагаются дачные участки на расстоянии 570 м.

В юго-восточном  направлении на расстоянии 800 м располагается зона отдыха Медведевский лес.

Объект обследования: ОСПаЗ, цех: СПЦ-2

Год постройки СПЦ-2: 1967.

Расположение: Орел, ул. Раздольная, 105 

Тел.: +7 (4862) 39-13-05

Назначение: травление стальных изделий.

Фундамент – монолитный железобетонный.

Перекрытия – плиты ж/б.

Стены наружные – кирпич.

Обследование эксплуатационной среды в помещении и оценка состояния здания определила наличие  разрушений и трещин конструкций, вызванных агрессивностью сред.

 

2.2. Проектные решения и условия эксплуатации

 

Травильное отделение СПЦ-2 расположено  в четырех крайних пролетах блока  цехов. Пролеты по 9 м каждый, высота до низа строительных конструкций покрытия 10,8 м. Размеры отделения в плане 36×138 м. Травильные ванны (см.рис.1) размещены в осях 7-17(АС-1. см. Рис.2)

  Рис.1 АС-1 Размещение травильных  ванн в осях 7-17