"ОДМ 218.4.4.001-2020. Отраслевой дорожный методический документ. Методика оценки долговечности спиральновитых металлических гофрированных труб, используемых в дорожном строительстве"
(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 04.02.2021 N 355-р)

1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью "ГЕО-ПРОЕКТ" (ООО "ГЕО-ПРОЕКТ") совместно с обществом с ограниченной ответственностью "Мегатех инжиниринг" (ООО "Мегатех инжиниринг").

2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 02.02.2020 N 355-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ) предназначен для органов управления автомобильных дорог и организаций, выполняющих работы по проектированию и строительству дорожных искусственных сооружений, а также производителей спиральновитых металлических гофрированных труб.

1.2 Данный методический документ устанавливает рекомендации по методике оценки долговечности спиральновитых металлических гофрированных труб, используемых в дорожном строительстве.

В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:

Технический регламент Таможенного союза "Безопасность автомобильных дорог" (ТР ТС 014/2011)

ГОСТ 9.040-74 Единая система защиты от коррозии и старения. Металлы и сплавы. Расчетно-экспериментальный метод ускоренного определения потерь в атмосферных условиях

ГОСТ 9.307-89 (ИСО 1461-89, СТ СЭВ 4663-84) Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия цинковые горячие. Общие требования и методы контроля

ГОСТ 9.311-87 Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Метод оценки коррозионных поражений

ГОСТ 9.905-82 (СТ СЭВ 3283-81, СТ СЭВ 6589-89) Единая система защиты от коррозии и старения. Методы коррозионных испытаний. Общие требования

ГОСТ 1778-70 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений

ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)

ГОСТ 21964-76 (СТ СЭВ 2603-80) Внешние воздействующие факторы. Номенклатура и характеристики

ГОСТ 22733-2016 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия

ГОСТ 26883-86 Внешние воздействующие факторы. Термины и определения

ГОСТ 30630.0.0-99 Методы испытаний на стойкость к внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Общие требования

ГОСТ 30630.2.5-2013 Методы испытаний на стойкость к климатическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. Испытания на воздействие соляного тумана

ГОСТ 30693-2000 Мастики кровельные и гидроизоляционные. Общие технические условия

ГОСТ 32871-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Трубы дорожные водопропускные. Технические требования

ГОСТ 33146-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Трубы дорожные водопропускные. Методы контроля

ГОСТ 33161-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Требования к проведению диагностики и паспортизации искусственных сооружений на автомобильных дорогах

ГОСТ Р 55614-2013 Контроль неразрушающий. Толщиномеры ультразвуковые. Общие технические требования

ГОСТ Р 55877-2013 Трубы и детали трубопроводов из реактопластов, армированных стекловолокном. Методы испытаний. Определение износостойкости внутренней поверхности

ГОСТ Р 58654-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Трубы металлические гофрированные спиральновитые. Технические условия

ГОСТ Р ИСО 16809-2015 Контроль неразрушающий. Контроль ультразвуковой. Измерение толщины

СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии (актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85)

СП 34.13330.2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*)

СП 35.13330.2011 Мосты и трубы (актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*)

ISO 4998-2014 Сталь углеродистая конструкционная тонколистовая с покрытием цинка, нанесенным непрерывным методом горячего цинкования и с покрытием цинкожелезного сплава

DIN EN 10346-2015 Прокат плоский стальной для холодной штамповки с непрерывным покрытием, нанесенным методом непрерывного погружения в расплав для холодной штамповки. Технические условия поставки

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 аварийное (предельное) состояние искусственного дорожного сооружения из спиральновитой металлической гофрированной трубы: Категория технического состояния сооружения, характеризующаяся повреждениями и деформациями, ведущими к разрушению сооружения и прекращению или ограничению движения транспортных средств.

3.2 агрессивная среда: Среда, вызывающая разрушение материалов и изделий из них или ухудшение их свойств.

3.3 биопереход трубного типа: Искусственное дорожное сооружение, обеспечивающее пропуск мелких животных, пресмыкающихся и земноводных под полотном дороги.

3.4 внешние воздействующие факторы (ВВФ): Явление, процесс или среда, внешние по отношению к изделию или его составным частям, которые вызывают или могут вызвать ограничение или потерю работоспособного состояния изделия в процессе эксплуатации.

3.5 водопропускная труба: Искусственное дорожное сооружение, служащее для пропуска малых расходов воды под насыпью автомобильной дороги, имеющее грунтовую засыпку над сооружением и лоток в уровне дна водотока.

3.6 водосброс: Водопропускное сооружение, предназначенное для сброса воды из верхнего бьефа для предотвращения его переполнения.

3.7 гидроабразивное изнашивание: Процесс отделения материала с поверхности твердого тела в результате воздействия твердых частиц, увлекаемых потоком жидкости, проявляющийся в постепенном изменении размеров тела.

3.8 допустимый износ: Значение износа, при котором изделие сохраняет работоспособность.

3.9 долговечность искусственных дорожных сооружений из спиральновитых металлических гофрированных труб: Свойство сооружений сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

3.10 дюкер: Водопропускная труба, имеющая лоток ниже уровня дна водотока и работающая в напорном режиме.

3.11 защитное покрытие спиральновитой металлической гофрированной трубы: Слой из цинка или алюминия либо сплава цинка с алюминием (или иного металлизированного покрытия), изолирующий с двух сторон основной металл трубы от воздействия коррозии, который может быть дополнительно усилен нанесением в заводских условиях полимерной пленки, а также других составов, в том числе вне заводских условий, как с одной, так и с двух сторон трубы.

3.12 износ: Результат изнашивания, определяемый в установленных единицах (значение износа может выражаться в единицах длины, объема, массы и др.).

3.13 износостойкость: Свойство материала оказывать сопротивление изнашиванию в определенных условиях трения, оцениваемое величиной, обратной скорости изнашивания или интенсивности изнашивания.

3.14 капитальный ремонт искусственного дорожного сооружения: Ремонт, связанный с восстановлением или доведением основных технико-экономических показателей и потребительских свойств сооружения до значений, показателей и потребительских свойств, соответствующих присвоенной категории автомобильной дороги или ее участка, который не влечет за собой изменение класса, категории и (или) первоначально установленных показателей и при котором не требуется изменения границ полосы отвода автомобильной дороги.

3.15 коррозия: Разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с агрессивной средой.

3.16 коррозионный очаг: Участок поверхности металла, на котором сосредоточен коррозионный процесс.

3.17 коррозионная стойкость: Способность металла сопротивляться коррозионному воздействию агрессивной среды.

3.18 критерий отказа: Признак или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния сооружения, установленные в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

3.19 отказ искусственного дорожного сооружения из спиральновитых металлических гофрированных труб: Событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния сооружения.

3.20 пешеходный тоннель: Подземное инженерное сооружение для прохода пешеходов под автомобильной дорогой.

3.21 предельный износ: Износ, соответствующий предельному состоянию изнашиваемого изделия или его составной части.

3.22 работоспособное состояние искусственных дорожных сооружений из спиральновитых металлических гофрированных труб: Состояние сооружения, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

3.23 расчетный (межремонтный) срок службы искусственного дорожного сооружения из спиральновитых металлических гофрированных труб: Установленный в стандартах, строительных нормах, действующих нормативно-правовых документах или в задании на проектирование период использования сооружения по назначению до капитального ремонта и (или) реконструкции с предусмотренным техническим обслуживанием. Расчетный (межремонтный) срок службы отсчитывается от начала эксплуатации сооружения или возобновления его эксплуатации после капитального ремонта или реконструкции.

3.24 спиральновитая металлическая гофрированная труба (СВМГТ): Изделие пустотелое круглого полого поперечного сечения, состоящее из одной секции или собранное из отдельных секций, скрепленных между собой бандажным соединением.

3.25 стойкость изделия к ВВФ: Свойство изделия сохранять работоспособное состояние во время и после воздействия на изделие определенного ВВФ в течение всего срока службы в пределах заданных значений.

3.26 секция СВМГТ: Изделие из листовой стали, изготовленное методом спиральной навивки гофрированного листового металла с образованием замкового соединения.

3.27 сквозная коррозия: Местная коррозия, вызвавшая разрушение металла насквозь.

3.28 частично работоспособное состояние искусственных дорожных сооружений из СВМГТ: Состояние сооружения, при котором значения основных параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. При этом имеются деформации и дефекты, приведшие к снижению несущей способности, но отсутствует опасность внезапного разрушения или потери устойчивости. Функционирование сооружения возможно либо при контроле (мониторинге) технического состояния, либо при проведении необходимых мероприятий по восстановлению или усилению конструкций и (или) грунтов основания и последующем мониторинге технического состояния (при необходимости).

4.1 Настоящий методический документ предназначен для оценки долговечности искусственных дорожных сооружений, изготовленных из СВМГТ.

4.2 Данные, полученные в результате применения методического документа, могут использоваться:

- для прогнозирования изменения с течением времени и сравнительного анализа свойств различных типов СВМГТ;

- проведения сертификации и оценки качества защитных покрытий (в том числе инновационных);

- рационального выбора и применения материалов для их ремонта;

- обоснования периодичности и состава регламентов обследования дорожных искусственных сооружений из СВМГТ;

- назначения межремонтных сроков при их эксплуатации.

4.3 При подготовке методического документа учтены основные положения отечественных и зарубежных нормативно-технических документов, регламентирующих применение СВМГТ.

5.1 Конструкции искусственных дорожных сооружений из СВМГТ должны быть изготовлены в соответствии с требованиями ТР ТС 014/2011, ГОСТ Р 58654-2019, ГОСТ 32871-2014, рекомендаций [1, 2] и обоснованы соответствующими расчетами, подтверждающими их надежную и безопасную работу, в соответствии с СП 34.13330.2012, СП 35.13330.2011.

5.2 С учетом положений ГОСТ 33161-2014 из СВМГТ могут быть изготовлены:

- искусственные сооружения в теле насыпи (водопропускная труба, дюкер, биопереход трубного типа, водосброс или труба иного назначения);

- тоннельные сооружения (тоннель пешеходный).

6.1 Основные ВВФ агрессивной среды по ГОСТ 26883-86 и ГОСТ 21964-76, вызывающие разрушение искусственных дорожных сооружений из СВМГТ и влияющие на их долговечность, разделяются на климатические и природные.

6.2 На все виды искусственных дорожных сооружений из СВМГТ оказывают существенное воздействие следующие ВВФ:

- коррозионная активность атмосферного воздуха (воздействует на внутреннюю поверхность);

- коррозионная активность водно-грунтовой среды (воздействует на внутреннюю и внешнюю поверхность).

6.3 Наиболее существенным фактором, оказывающим влияние на водопропускные трубы из СВМГТ, является водный поток с частицами грунта, протекающий внутри трубы. За счет этого происходит гидроабразивное изнашивание защитного покрытия, а после его предельного износа - изнашивание и коррозия металла трубы.

Влияние других механических факторов в настоящем методическом документе не рассматривается.

6.4 Степень агрессивного воздействия на поверхности искусственных дорожных сооружений из СВМГТ рекомендуется принимать по таблице Х.3 СП 28.13330.2017.

6.5 Жидким стоком, протекающим внутри искусственных дорожных водопропускных сооружений из СВМГТ и вызывающим их гидроабразивное изнашивание, является постоянный сток малых рек, ручьев, а также стоки периодических водотоков.

6.6 С целью прогнозирования долговечности водопропускных сооружений из СВМГТ рекомендуется рассматривать воздействие на них постоянных водотоков, как имеющих наибольшее влияние (из-за того, что они воздействуют в течение всего года).

Поэтому для определения объема стоков, пропускаемых через водопропускные сооружения из СВМГТ, рекомендуется применять данные по расчетам стоков малых равнинных рек Российской Федерации, являющихся наиболее характерными и расположенными в границах возможного применения СВМГТ с учетом климатических особенностей.

6.7 Для нахождения объема ежегодного стока реки необходимо определить ежемесячный максимальный расчетный расход воды, так как среднегодовой объем распределяется неравномерно по месяцам. В качестве расчетных рекомендуется принимать данные для равнинных рек с весенним половодьем.

6.8 Наибольший максимальный расчетный расход воды согласно пособию [3] наблюдается в период весеннего снеготаяния и половодья (с апреля по май), наименьший - в период межени (с января по март, с июня по сентябрь и с октября по декабрь), с некоторым повышением расхода в период осеннего паводка в октябре.

6.9 Максимальный расчетный расход воды , м³/с, для каждого месяца вычисляют по формуле

где k_n - переходный коэффициент (таблица 1);

Q_max - максимальный расчетный расход воды, м³/с.

6.10 Максимальный расчетный расход воды Q_max определяют согласно методикам гидравлических расчетов [4] либо другим действующим методическим, нормативно-техническим документам и материалам для проектирования, с учетом диаметра водопропускной трубы, безнапорного режима ее работы и вероятностью превышения по СП 35.1330.2011.

6.11 Исходя из расхода воды для каждого месяца года, рассчитывают объем месячного речного стока , м³, по формуле

где t - время, равное для месяцев с 28, 30 и 31 днями соответственно 2419200; 2592000 и 2678400, с.

6.12 С использованием данных об объемах месячного стока можно вычислить годовой сток воды W_год, м³, который проходит через водопропускную трубу

6.13 Гидроабразивный износ поверхностей внутри водопропускных сооружений из СВМГТ вызывается частицами грунта, которые транспортируются водным потоком (влекомые наносы).

Поэтому для определения состава и массы этих частиц грунта рекомендуется применять данные характеристик стоков отечественных рек.

Такими данными являются карты-схемы мутности рек, в которых указывается их мутность, т.е. массовое содержание влекомых наносов на единицу объема годового стока реки.

6.14 Показатели мутности рек составляют: минимальные - от 150 до 1000 г/м³, средние - более 1000 до 2500 г/м³, высокие - свыше 2500 г/м³. При этом мутность воды более 2500 г/м³ характерна для горных рек. Такие реки транспортируют весьма крупные наносы, в них наблюдается образование селей. При наличии данных условий устройство водопропускных сооружений из СВМГТ не рекомендуется.

6.15 В качестве расчетных показателей по гидроабразивному износу принимается мутность, равная 1000 г/м³ для равнинных рек, оказывающих наиболее характерное воздействие на водопропускные сооружения из СВМГТ.

6.16 Карта-схема мутности рек и распределения температуры воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 приведена на рисунке 1. Данная схема позволяет определить ориентировочные значения мутности рек на территории Российской Федерации и границы применения СВМГТ.

6.17 Расчетные данные по гранулометрическому составу (крупности) наносов и их содержанию по массе даны в таблице 2.

6.18 Наибольший гидроабразивный износ защитного покрытия водопропускных труб вызывают частицы влекомых наносов с размерами более 0,1 мм. Частицы глины и ила менее 0,02 - 0,1 мм не вызывают износа покрытия.

6.19 Средняя скорость равнинных рек составляет около 2 м/с, поэтому речной поток способен транспортировать (переносить) частицы размером до 1 мм.

6.20 Доля влекомых наносов в твердом стоке в межень осредненного водного потока по наиболее характерным равнинным рекам Российской Федерации не превышает 15%, а при максимальных расходах составляет всего 4% от общего твердого стока [5].

6.21 Годовую массу влекомых наносов воды, которая переносится годовым стоком через водопропускное сооружение заданного диаметра и вызывает его гидроабразивный износ, рекомендуется рассчитывать для показателей мутности равнинных рек и скорости течения потока воды не более 2 м/с.

6.22 Определяют массу месячного стока влекомых наносов, проходящих за год через трубу. Для этого сначала рассчитывают массу взвешенных наносов в месяц , т,

где М_г - мутность рек, г/с³.

Примечание - Мутность рек находят по карте-схеме, приведенной на рисунке 1. Для равнинных рек М_г принимают равной 1000 г/м³.

6.23 Используя таблицу 2, массу месячного стока влекомых наносов , т, для каждого месяца вычисляют по формуле

где k_w - доля взвешенных наносов.

Примечание - В месяцы половодья k_w = 0,96, в месяцы межени k_w = 0,85.

6.24 Масса годового стока влекомых наносов , т, равна сумме масс ежемесячного стока влекомых наносов

6.25 Полученные данные воздействия стоков рек рекомендуется использовать при подборе абразивных материалов для проведения лабораторных испытаний на долговечность при оценке гидроабразивного изнашивания СВМГТ.

7.1 Из работоспособного состояния искусственные дорожные сооружения переходят в ограниченно работоспособное, из которого в результате отказов переходят в предельное (аварийное) состояние.

7.2 Критериями отказа искусственных дорожных сооружений из СВМГТ являются параметры, которые определяют работоспособность сооружения (изделия) в целом, а также отдельных его элементов: защитного покрытия, материала трубы. Эти параметры или совокупность признаков нарушения работоспособного состояния искусственных дорожных сооружений устанавливаются в нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Общие критерии для назначения категорий дефектов и отказов для дорожных искусственных сооружений из СВМГТ рекомендуется принимать по таблице 1 ГОСТ 33146-2014.

7.3 Основным критерием отказа по долговечности, влияющим на несущую способность искусственного дорожного сооружения из СВМГТ, является коррозия основного металла, которая возникает после того, как корродирует защитное покрытие поверхности трубы.

7.4 Критическим дефектом по долговечности искусственных сооружений из СВМГТ считается наличие в несущих элементах коррозии металла более 10% от их общей площади (с наличием отдельных очагов сквозной коррозии). При данном дефекте остаточный ресурс сооружения можно считать исчерпанным, а общее состояние - аварийным.

8.1 Вид и толщина защитного покрытия СВМГТ должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 58654-2019.

8.2 Допускается применение дополнительных видов защитных покрытий из полимерных мастик и специальных антикоррозийных составов. Вид, качество и толщина защитных покрытий должны соответствовать проектной документации.

8.3 Степень агрессивности жидких неорганических сред, а также уровни абразивного действия водного потока на СВМГТ с учетом его мутности согласно справочнику [6] и виды рекомендуемых защитных покрытий приведены в таблицах 3, 4.

8.4 Применение водопропускных сооружений из СВМГТ при абразивном воздействии уровня 3 (без дополнительных защитных мероприятий) и уровня 4 не рекомендуется.

8.5 При наличии в грунте блуждающих токов допускается применение искусственных дорожных сооружений из СВМГТ только с двойным основным защитным покрытием либо с дополнительным защитным.

8.6 Нанесение дополнительного защитного покрытия из лакокрасочных составов и мастик рекомендуется при применении одиночного защитного покрытия. Вид и характеристики дополнительного защитного покрытия должны быть обоснованы в соответствии с утвержденной проектной (рабочей) документацией. Нанесение осуществляют непосредственно после производства СВМГТ или на строительной площадке перед ее монтажом.

8.7 Исправление поверхностных дефектов защитного покрытия, в том числе на участках сварных соединений и торцов СВМГТ, а также окраску элементов и деталей, изготовленных из неоцинкованного листового и фасонного проката, осуществляют путем нанесения цинксодержащего лакокрасочного покрытия по ГОСТ 9.307-89 (минимальной толщиной 90 мкм, с массовой долей цинка в сухой пленке от 80% до 85%), а при двойном защитном покрытии - битумными гидроизоляционными мастиками по ГОСТ 30693-2000 (после восстановления поверхностных дефектов металлизированного покрытия).

9.1.1 Долговечность искусственных дорожных сооружений из СВМГТ определяется степенью агрессивности ВВФ и устойчивостью к ней защитных покрытий, а также толщиной и составом металла СВМГТ. Долговечность сооружений должна обеспечивать установленные межремонтные сроки.

9.1.2 В настоящее время в Российской Федерации межремонтные сроки по капитальному ремонту и ремонту автомобильных дорог федерального значения устанавливаются постановлением [7].

9.1.3 Состав и вид работ при ремонте и капитальном ремонте автомобильных дорог общего пользования федерального значения устанавливаются приказом [8].

9.1.4 Расчетный срок службы искусственных дорожных сооружений из СВМГТ равен нормативному межремонтному сроку для капитального ремонта и составляет для дорог категорий I - IV 24 года, а для дорог категории V - 10 лет.

Ремонтный срок службы СВМГТ равен нормативному межремонтному сроку для ремонта и составляет для дорог категорий I - IV 12 лет, а для дорог категории V - 5 лет.

9.1.5 На основании указанных выше нормативно-правовых документов в таблице 5 приведены межремонтные сроки искусственных дорожных сооружений из СВМГТ (водопропускные трубы, дюкеры, биопереходы трубного типа, водосбросы, тоннели пешеходные, трубы иного назначения) с учетом их дефектов.

9.1.6 Таким образом, оценку долговечности искусственных дорожных сооружений из СВМГТ рекомендуется проводить для их расчетного (до капитального ремонта) и ремонтного сроков службы с определением коррозионной стойкости для всех видов искусственных дорожных сооружений, а для водопропускных сооружений, кроме этого, - с определением их стойкости к гидроабразивному износу.

9.1.7 В таблице 6 приведены значения показателей коррозионной стойкости СВМГТ, удовлетворяющие межремонтным срокам в соответствии с действующими требованиями (вне зависимости от коррозионной агрессивности атмосферы и уровня абразивного действия водного потока).

9.2.1 Оценку долговечности искусственных дорожных сооружений из СВМГТ по условиям коррозионной стойкости и прогнозирование сроков их службы рекомендуется осуществлять в специализированных лабораториях, имеющих аккредитацию в данной области в соответствии с действующим законодательством по результатам исследований образцов согласно ГОСТ 30630.2.5-2013.

9.2.2 Образцы рекомендуется изготавливать по ГОСТ 9.905-82 в количестве не менее трех с размерами 100 x 150 мм каждый, которые вырезают из готовой секции трубы.

9.2.3 Исследования проводят в камере соляного тумана, выполненной по ГОСТ 30630.0.0-99, в течение не менее 480 ч с последующей визуальной оценкой состояния образцов по ГОСТ 9.311-87, расчетом коррозионных потерь по ГОСТ 9.040-74 и металлографическим анализом по ГОСТ 1778-70.

9.2.4 По результатам исследований оформляют заключение, в котором указывают:

- описание испытуемого материала и (или) изделия;

- количество испытуемых образцов;

- размеры каждого испытуемого образца;

- толщину защитных покрытий и металла образцов до и после исследований;

- оценку глубины и характера коррозии образцов;

- любые нарушения целостности поверхности образца;

- другие факторы, которые могли оказать влияние на результат;

- прогнозируемую скорость коррозии образцов;

- прогнозируемый расчетный срок службы образцов;

- дату проведения испытаний.

9.3.1 Оценку долговечности искусственных дорожных сооружений из СВМГТ с учетом влияния гидроабразивного износа рекомендуется выполнять с помощью ускоренных испытаний на основе принципов Дармштадтской методики по ГОСТ Р 55877-2013. Схема установки для испытаний СВМГТ дана на рисунке 2. Описание применяемого при испытаниях оборудования, средств измерений, вспомогательных устройств и материалов приведено в приложении А.

Образец (рисунок 3) представляет собой часть секции трубы, изготовленной по ГОСТ Р 58654-2019, длиной L, равной (2000 +/- 5) мм, диаметром D, равным (1000 +/- 15) мм. С торцов образец закрывают металлическими листами при помощи сварки, предотвращающими вытекание воды из полости образца.

Верхняя часть образца должна быть срезана таким образом, чтобы образовалось прямоугольное отверстие для доступа к нижней внутренней поверхности. Размеры отверстия должны быть не менее: длина B, равная (700 +/- 5) мм, ширина K, равная (600 +/- 5) мм.

9.3.2 При проведении испытаний соблюдают следующие условия для помещений:

- температура воздуха (20 +/- 5) °C;

- относительная влажность воздуха (60 +/- 20)%;

- должно быть исключено воздействие на материал солнечных лучей, нагревательных приборов, а также химическое воздействие.

9.3.3 Проводят серию разовых испытаний, в каждом из которых выполняют определенное число испытательных циклов. За один цикл качания принимается одно отклонение установки от горизонтального положения.

9.3.4 Количество циклов N_год, равное одному году эксплуатации водопропускного сооружения в реальных условиях, определяют по формуле

где m - масса абразивного материала в испытуемом образце трубы, т.

9.3.5 В результате проведенных испытаний установлено, что для СВМГТ диаметром 1 м одному году эксплуатации трубы в реальных условиях соответствует примерно 74000 испытательных циклов.

9.3.6 Количество циклов N_межрем, равное межремонтному сроку водопропускного сооружения в реальных условиях, рассчитывают по формуле

где n - межремонтный срок, лет (см. таблицу 5).

9.3.7 После каждого разового испытания вычисляют среднее значение износа , мкм, в контрольных точках

где - износ в каждой контрольной точке, мкм;

n' - количество контрольных точек (не менее пяти).

Результаты измерений записывают, фиксируя также любые признаки повреждения внутренней поверхности образца (трещины, раковины, расслоения и т.п.).

9.3.8 Определяют среднее значение износа для каждого разового испытания номера k.

9.3.9 После завершения измерений в каждом разовом испытании вновь заполняют образец гидроабразивным составом и продолжают испытания.

Результаты испытаний выражают в табличной или графической форме в виде зависимости среднеарифметического значения износа от числа испытательных циклов.

Порядок проведения испытаний представлен в приложении Б.

9.3.10 По результатам испытаний оформляют заключение, в котором указывают:

- описание испытуемого материала и (или) изделия;

- количество испытуемых образцов;

- размеры каждого испытуемого образца;

- толщину защитных покрытий и металла образцов до и после исследований;

- оценку глубины и характер коррозии образцов;

- прогнозируемый расчетный срок службы образцов;

- значение каждого отдельного измерения, среднее значение и метод, которым оценивается износ;

- средний износ для каждого разового испытания;

- любые нарушения целостности поверхности образца;

- другие факторы, которые могли оказать влияние на результат;

- дату проведения испытаний.

А.1 Испытательная установка, общий вид которой показан на рисунке А.1, включает устанавливаемую на неподвижное основание двухходовую траверсу (раму) с приводом, обеспечивающим возможность ее наклона относительно горизонтальной оси вращения, находящейся посередине длины образца, на углы +/- 36°, +/- 32°, +/- 28,4°, +/- 25° с постоянной скоростью качания (26 +/- 2) испытательных циклов в минуту.

А.2 За один цикл принимается одно отклонение установки от горизонтального положения.

А.3 Износ внутренней поверхности СВМГТ происходит за счет перемещения в нем гидроабразивного материала из-за колебательных движений образца, закрепленного в раме установки (рисунок А.2). За один цикл принимается одно отклонение установки от горизонтального положения.

А.4 В установке должны быть предусмотрены устройства для закрепления образца, исключающие его возможные смещения в течение всего времени испытаний.

А.5 Амплитуда колебательного движения рамы должна быть такой, чтобы обеспечить перемещение гидроабразивного материала по нижней части образца. Для достижения полного перемещения гидроабразивного материала требуются различные углы наклона установки. Чем больше размеры гофра образца, тем больше требуется угол отклонения от горизонтали.

Для гофра с размером 125 x 26 мм рекомендуется угол наклона 36°, для гофра с размером 68 x 13 мм - 25°.

А.6 Регулировку требуемого угла наклона осуществляют при помощи настройки работы эксцентрика. Регулировка положения наклона подвижной части зависит от установки подвижного рычага в круге-эксцентрике. Рекомендуется использовать два положения (рисунок А.3).

А.7 Для регулировки угла наклона подвижной части необходимо переставить подвижный рычаг в отверстие на эксцентрике, соответствующее необходимому углу наклона рамы установки.

А.8 Установка оборудуется электромагнитным счетчиком импульсов "СИ1 Р1Щ". Счетчик устанавливают в электрощит. Общий вид электромагнитного счетчика приведен на рисунке А.4.

А.9 Счетчик импульсов предназначен для подсчета циклов качаний. Рекомендуются следующие технические характеристики счетчика.

Напряжение питания переменного тока - 220 В +/- 15%.

Потребляемая мощность - не более 4 ВА.

Суммарное потребление всех подключенных датчиков (1 - 3 шт.) - не более 30 мА.

Количество релейных выходов - 1 (переключающий).

Напряжение переменного тока на нагрузке - не более 240 В.

Ток нагрузки - не более 1 А .

Диапазон рабочих температур - 0 °C - 60 °C.

Количество входов - 3.

Длительность счетного импульса - не менее 1,5 мс.

Период следования счетных импульсов - не менее 2,5 мс.

Частота следования счетных импульсов - не более 400 Гц.

Диапазон задания установки счета - 999,999 - 9999,999.

Множитель показаний счетчика (индикатора) - 0,001 - 9999,999.

Диапазон задания времени антидребезга при шаге 0,25 мс - 1 - 999 мс.

Дискретность установки времени антидребезга - 1 мс.

Степень защиты (ГОСТ 14254-2015) - IP20.

А.10 Рекомендуемые режимы работы счетчика: прямой, обратный, реверсивный счет.

А.11 Типы входных устройств счетчика:

- бесконтактные датчики, имеющие на выходе транзисторные ключи типа PNP или NPN;

- элементы или устройства, имеющие "сухой" контакт (кнопки, выключатели, герконы, контакты реле с минимальным допустимым коммутируемым током не более 2 мА и напряжением на разомкнутых контактах 10 - 30 В);

- другие типы датчиков или устройств с выходным напряжением высокого уровня 10 - 30 В, низкого уровня 0 - 0,8 В. Для этих типов датчиков обеспечивается гальваническая развязка от счетчика импульсов с электрической прочностью изоляции не менее 1500 В.

А.12 Устройство управления должно обеспечивать установленную скорость наклона рамы, регистрацию количества испытательных циклов в пределах устанавливаемых углов наклона и включение/выключение привода после достижения установленного количества испытательных циклов.

А.13 Рекомендации к гранулометрическому составу применяемого при испытаниях абразивного материала представлены в таблице А.1.

А.14 Объем воды для абразивного материала воздушно-сухого состояния по ГОСТ 22733-2016 и массу абразива определяют в соответствии с таблицей А.2, при этом расстояние от поверхности воды до поверхности трубы должно составлять (38 +/- 2) мм. Для проведения испытаний применяют воду по ГОСТ 23732-2011, абразивный материал - песок по ГОСТ 8736-2014.

А.15 Измерение износа внутренней поверхности образца производят толщиномером по ГОСТ Р 55614-2013.

Б.1 Испытание заключается в проведении серии испытаний, в каждой из которых выполняется определенное число испытательных циклов качания образца.

Б.2 Перед началом испытания по ГОСТ Р ИСО 16809-2015 толщиномером измеряют начальную толщину антикоррозионного покрытия и металла образца в контрольных точках.

Б.3 Раме испытательной установки придают горизонтальное положение, устанавливают в ней подготовленный образец и закрепляют его в раме. Затем образец заполняют абразивным материалом и водой. Абразивный материал равномерно распределяют в нижней части образца.

Б.4 Запускают привод рамы со скоростью качаний (26 +/- 2) испытательных циклов в минуту, обеспечивая наклоны образца на угол относительно горизонтальной плоскости в соответствии с высотой гофра. Для гофра размером 68 x 13 мм устанавливается угол 25°, а для гофра размером 125 x 26 мм - угол 36°.

Б.5 После выполнения серии из 74000 циклов испытаний (либо в соответствии с количеством, установленным программой) производят измерение износа в контрольных точках, указанных на рисунке Б.1.

Б.6 Все точки располагаются на внутренней поверхности нижней части образца по его оси. Точки 1 и 5 располагаются на середине высоты гофра, точка 3 - на вершине гофра, точка 2 - посередине линии между точкой 1 и 3, точка 4 - посередине линии между точками 3 и 5.

Б.7 Для выполнения замеров привод установки выключают, ее переводят в наклонное положение, образец очищают от абразивного материала и воды.

Б.8 Для каждой точки проводят пять измерений. Среднее значение из пяти измерений записывают в протокол испытаний.

Б.9 После проведения измерений образец вновь заполняют абразивным материалом и водой и начинают выполнение следующей серии испытаний.