Метални силози

Материали и покрития

Металните силози служат за безопасното съхранение на насипни материали като зърно, силаж и други. За изработването на големите метални силози се използва стомана - обикновено поцинкована, понякога неръждаема, а за малките - алуминиеви сплави. Осигуряването на антикорозионна защита на стоманените силози е един от най-важните фактори, гарантиращ тяхната надеждност и дълъг експлоатационен срок.
В статията ще разкажем за нормативните изисквания, за вълнообразните метални листове, за способите за защита от корозия и методите за подготовка на повърхността, за антикорозионната защита на металните силози.

Металните силози представляват високи цилиндрични конструкции. Могат да бъдат под формата на куполи или удължени ръкави. Предпочитание се дава обикновено на цилиндричните силози с плоско дъно и съотношение височина-диаметър в диапазона от 0.5-1. Това се обяснява с факта, че с увеличаване височината на силоза с постоянен диаметър, значително се увеличава разходът на метал за единица обем. Капацитетът на един силоз може да бъде от 30 до 75000t. Стените на силозите се изработват от метални листове или обикновена профилна въглеродна стомана, с или без антикорозионно покритие - с галванично покритие-поцинковане, с лаково-бояджийско покритие, а също и от алуминиеви листове. Обикновено металните силози за зърно се правят от метални листове с вълнообразен профил, образуващ ребра надлъжно на силоза. Листовете могат да се произвеждат с усилена якост на стените, а също и без усилване. Якостта се увеличава със заваряване под ъгъл на стомана по краищата на листовете, свързани с болтове. Ребрата - вертикални или хоризонтални, поемат страничните натоварвания. В някои случаи, за да се увеличи якостта в силозите, се поставят укрепващи ребра вътре в тях. Могат също да се създадат допълнителни връзки, изработени от горещо валцувана стомана.

Нормативни изисквания
При изграждане на големи силози трябва да се има предвид действащото законодателство за сгради и съоръжения относно безопасност и други разпоредби. Всички силози трябва да отговарят на натоварвания от сняг, вятър и сеизмична активност за района, в който са предвидени.

Въздействията от насипни материали върху строителните конструкции на силози и резервоари се определят съгласно БДС ЕNV 1991-4:2002-“Еврокод1: Основни положения за проектиране и въздействия върху строителните конструкции. Въздействия върху строителните конструкции – Част 4: Въздействия в силози и резервоари”. Проектирането се прави въз основа на множество изчисления.

Покритията за защита от корозия на стоманени конструкции намират приложение и в конструкциите на металните силози. В зависимост от условията на околната среда те са изложени на специфично корозионно влияние. Тези условия са дефинирани в БДС ЕN ISO12944:1998 - Част 2, като категории на корозия от С1 до С5-М, а именно С1 – незначителна, С2 – малка - малко замърсяване, С3 – средна - градска и индустриална среда със средно замърсяване със серен диоксид, С4 – голяма - индустриални зони и морски крайбрежни зони със средно съдържание на соли, С5–I - много голяма - индустрия, индустриални зони с висока влажност и агресивна среда, С5–М – много голяма - морска среда, морски крайбрежни зони с високо съдържание на соли. При тези категории на корозия е установено, че за първата година на въздействие на средата при умерен климат, нелегираната стомана загубва от масата си от 10 до 1500g/m² и намалява дебелината си от 1,3 до 200 микрометъра. При същите условия цинкът загубва от масата си от 0,7 до 60g/m² и намалява дебелината си от 0,1 до 8,4 микрометъра. Осемте части на стандарта подробно разглеждат различните аспекти на корозионна защита, като основни принципи, влияние върху околната среда, обследване и подготовка на повърхността, схеми за първоначална защита и поддръжка, лабораторно изпитване на защитната система, както и оценка и надзор на изпълнението. Много стандарти и наредби се позовават на DIN EN ISO12944:1998. Поради тази причина той се разглежда като основен стандарт, изключително полезен в практиката. ISO12944:1998 дава основата на защитните системи, очертавайки рамките на необятното поле от метални конструкции, нуждаещи се от корозионна защита.

Вълнообразни метални листове
За изграждането на силози среден размер обикновено се използват вълнообразни-гофрирани, предварително поцинковани метални листове. Тази форма на профила може да издържа на много високи натоварвания, които възникват по време на работа и се предават на усилващите ребра. По този начин се избягва допълнителното удебеляване на металната стена и се намалява разходът на метал. Размерите на един лист са обикновено 1100X3000mm. Металните листове се транспортират и съхраняват в пакети по 30-40 листа. Дебелината им варира в зависимост от височината и диаметъра на силоза. Ако силозите се изграждат по рулонен начин, дебелината на металната стена не може да бъде по-дебела от 14mm.

Вълнообразните метални листове в сравнение с гладките имат по-голяма якост на опън и огъване. Силозите от гофрирани листове са подсилени с вертикални пръти, монтирани отвън. За изграждането на големи силози - диаметър 30m, стената на гофрираните листове се прави двойна. В този случай вътрешната стена има вертикални рифли, а външната - хоризонтални. Първата поема възникващото налягане от триенето на продукта по стената, а втората - разкъсващото натоварване от теглото на продукта. Това придава на силозните метални стени по-голяма якост, устойчивост на налягане и топлоизолация.

За монтажа на силозите се използват сглобяеми конструктивни елементи във фабрично изпълнение - стандартни материали и детайли. В някои случаи сглобяемите метални елементи при изграждане на силозите се съединяват с болтове. За уплътняване на фугите понякога се използва пластмаса, неопрен или други подложки. В други случаи панелите или блоковете на силозите се заваряват по зони на определена височина. Малките по размер силози могат да се монтират от отделно заварени или сглобени пръстени.

Способи за защита от корозия
Надеждна защита на стоманата за изграждане на силозите е фабричното горещо галванизиране - поцинковане, наречено катодна защита. При него протича свободен обмен на електрони между основния метал – катода, и нанесения върху него слой от цинк - анода. Защитната функция на покритието се обяснява с протичане на електрохимична реакция, в резултат на която става натрупване на свободни електрони на цинка. Чрез отрицателните си заряди антикорозионното цинково покритие не реагира с кислорода и предпазва основния метал от корозия. Предимството на това покритие е, че представлява не само механична, но и химична бариера за корозията. Дори на места цинковото покритие да е нарушено, то има силно сцепление с основния метал и не позволява на ръждата да се разпространява. Недостатък на този тип защита е сложността на технологичния процес. Извършва се само в промишлени условия и поставя ограничения в размерите.

Съществува и съвременна технология наречена „Студено поцинковане чрез боядисване”. Тя осигурява дълготрайна защита от корозия чрез нанасяне с четка или пистолет на мястото на експлоатиране на металния силоз. Този метод е приложим на практика за всякакви конструкции от черни метали. Принципът на действие е както при горещото поцинковане. Покритието трябва да има най-малко 94% чист цинк и да се създаде връзка между двата метала на електронно ниво. Много от съвременните продукти за студено поцинковане не изискват предварителна подготовка на основата.

Лаково-бояджийските покрития защитават конструкциите от поцинкована стомана, алуминий и мед. Същите са уязвими по отношение на корозията, макар и в по-малка степен в сравнение с обикновената стомана. Боядисването на металите с подходящи покрития е начин за осигуряване на допълнителна антикорозионна защита. Предпазва се повърхността им от агресивните външна влага, слънчево лъчение, соли, химикали. Обхватът на тези материали гарантира устойчивост на корозия и декоративни покрития с висока еластичност. За предотвратяване на корозията се използват антикиорозионни защитни системи на базата на различни полимерни филмообразуващи вещества. Ефективността на всяка система за антикорозионна защита зависи от първоначалното състояние на повърхността, качествата на материалите за покритие, възможността за лесна поддръжка и възстановяване на повредените участъци, подготовката на повърхността. Последната е най-важният базов етап от обработването на стоманената основа, преди нанасянето на каквото и да покритие, и е важен фактор за качеството на антикорозионната защита.

Методи за подготовка на повърхността
При полагането на защитно покритие е задължително лаково-бояджийският материал да прилепва плътно към повърхността. Подготовката на повърхността на металните силози с недостатъчна защита преди полагането на антикорозионните покрития върху тях може да се извърши чрез почистване с вода, разтворители и химикали, струйно механично и пламъчно почистване. Използват се следните стандартни степени за основна - обща подготовка на повърхността съгласно с ISO 8501-1, като Sa-струйно почистване, St-ръчно или механично почистване, FI-пламъчно почистване, Ве-киселинно байцване. Има и два вида подготовка на повърхността. Първият вид е първичната, общата подготовка на повърхността, т.е. подготовка на цялата стоманената повърхност без покритие. Този тип подготовка на повърхността включва премахване на окалината, ръждата, съществуващите покрития и замърсителите. След първоначалната подготовка на повърхността цялата повърхност на стоманата остава без покритие. За постигане на целта се използват и следните стандартни степени за подготовка на повърхността като струйно почистване, ръчно или механично почистване, пламъчно почистване, киселинно байцване. Вторият вид е частичната подготовка на повърхността. При този тип подготовка на повърхността се отстраняват ръждата и замърсяванията, но се оставят здравите, неповредени бояджийски и метални покрития. За постигането на този резултат се използват стандартните степени на частична подготовка като частично струйно почистване, частично ръчно или механично почистване.

Остатъчният валцовъчен обгар по стоманената повърхност е неблагоприятна основа за полагане на съвременните високотехнологични защитни покрития и следва да се премахне с песъкоструйно почистване. Боядисването на поцинковани повърхности и повърхности от цветни метали си има своите особености в предварителната подготовка на повърхността. Тези метали не трябва да се подлагат на традиционното дробеструйно почистване, тъй като то нарушава естествената им корозионна устойчивост. В случая се прилагат специални абразивни материали - кръгли стъклени частици, които не разрушават защитния цинков слой на повърхността. В много от случаите е достатъчна само обработка с амонячен разтвор за отделяне на мазни петна и продукти от корозия на цинка.

Антикорозионна защита на металните силози
Най-значителният недостатък на метални силози с недостатъчна защита, е тяхната корозия. Поради това е необходимо да се вземат мерки за защита на фабричното покритие от повреди по време на транспортирането и монтажа на тези конструкции. Корозията започва веднага, след като покритието е повредено, например, когато елементите за сглобяване често се пренареждат от място на място или когато болтовете или гайките се завиват с неподходящ инструмент.

Поцинкованетo осигурява добра защита от корозия, ако металната повърхност е почистена старателно и цинковото покритие е достатъчно дебело. Вълнообразните метални листове се поцинковат предварително от двете страни. Качеството на покритието се оценява главно по количеството на цинка в грамове на квадратен метър-275, 350 и 450g/m2. Изискването на европейските стандарти за полаганото количество цинк, е 450g/m2. Масата на цинковото покритие на външните подсилващи ребра за якост превишава 700g/m2. Болтовете, гайките, вертикалните пръти, както и всички други части също се покриват с цинк-при електролизно покритие до 15 микрометъра, а при горещо поцинковане от 40 до 100 микрометъра. В зависимост от метеорологичните условия и химическо замърсяване на въздуха, такива конструкции на силози имат експлоатационен срок около 15 години.

След изграждането на силоза, той трябва да бъде покрит с лаково-бояджийско покритие, което допълнително да го предпазва от корозия, в съответствие с техническите указания на производителя. За боядисване на външната повърхност на силоза може да се използват органично-разтворимите двукомпонентни епоксидно-полиуретанови системи. Те позволяват по-бързо изсъхване чрез подбор на подходящ втвърдител. Ако след няколко години се появят петна от ръжда по силоза, то незабавно трябва да се вземат подходящи предпазни мерки за защита от корозия.