Как защитить арктическую инфраструктуру от коррозии
Развитие Трансарктического коридора (ТТК), который существенно расширит перевозки по Северному морскому пути, потребует создания новых инфраструктурных объектов. По данным Министерства по развитию Дальнего Востока и Арктики, сейчас разрабатывается комплексный проект по развитию Арктики и ТТК. Он включает 271 инвестпроект общей стоимостью более 32 трлн руб.
Но строительство новых инфраструктурных объектов на Крайнем Севере имеет свою специфику. В значительной степени она связана с перепадом температур, что вызывает повышенные риски развития коррозии. Кроме того, в Баренцевом море для объектов портовой инфраструктуры характерна биокоррозия. Согласно данным совместного исследования СПбГУ и ВНИИГ, обнаруженные в акватории штаммы бактерий способствуют ускоренному уничтожению стальных конструкций, применяемых в портовых и гидротехнических сооружениях.
По данным ЦНИИ КМ «Прометей», озвученным в ходе 26-й Международной выставки-конгресса «Защита от коррозии», за 25 лет повреждения обшивки ледоколов в северных морях может достигать 4,5 мм. Специально для арктических широт создаются особые хладостойкие стали, их применяют при строительстве судов высокого арктического класса и объектов добывающей и портовой инфраструктуры на Крайнем Севере.
Как установлено НИТУ МИСИС в рамках проведенного в 2025 г. исследования эволюции микроструктуры одного из стальных сплавов, для строительства инфраструктурных объектов, как правило, применяются мартенситные закаливаемые стали высокой твердости. Поэтому они не подвержены хрупкости даже при значительных понижениях температуры. Однако данные материалы имеют среднюю коррозионную стойкость, что при воздействии низких температур, повышенной влажности и соленой воды, может приводить к ускоренной деградации конструкций. Соответственно, при создании объектов инфраструктуры в Арктической зоне традиционно применяются металлоконструкции из сталей высокой твердости, специально обработанные антикоррозионными защитными материалами.
Кристаллизация как фактор риска
По словам генерального директора ООО «Цинкер» Василия Бочарова, при использовании антикоррозионных составов, предусматривающих исключительно барьерную защиту, определяющее значение играет целостность покрытия. В условиях сверхнизких температур многие материалы, которые эффективно используются в центральных регионах России, меняют свою структуру, начинают кристаллизоваться, что приводит к образованию трещин. На незащищенных участках металлоконструкций формируется подпленочная коррозия, которая в агрессивных условиях заполярных широт начинает быстро распространяться и может привести к разрушению конструкций, добавил он.
Поэтому материалы, используемые для антикоррозионной защиты в Арктике в прибрежных зонах должны соответствовать категории С5-М, в континентальных районах — С5-I, это самые высокие категории коррозионной агрессивности среды.
Согласно ГОСТу 9.401-2018, регулирующему требования к лакокрасочным материалам, в умеренно-холодном климате срок службы покрытия должен составить не менее двух лет. Производители составов нередко дают гарантию на три-семь лет. После истечения гарантийного периода металлоконструкцию необходимо заново окрасить с полным соблюдением всех требований к технологии нанесения, которая зачастую подразумевает специальную подготовку поверхности, а также проведение работ при определенной температуре и влажности. Если же технология нанесения не соблюдается, производитель не может гарантировать заявленный срок службы.
Защита на уровне катодов
Лакокрасочные материалы обеспечивают исключительно барьерную защиту. Альтернативой им служат специальные покрытия с цинком, при использовании которых также включается механизм катодной защиты, когда при коррозионных процессах происходит постепенное уничтожение цинкового состава, а не стали. Это обеспечивается тем, что цинк, обладая отрицательным электрохимическим потенциалом, отдает стали свои электроны. Для регионов Арктической зоны эта технология имеет особую актуальность.
Перенос электронов происходит при окислении цинка, для этой реакции необходима вода. Поэтому применение составов с цинком обеспечивает защиту на прибрежных территориях. Но и в континентальных районах, например, вблизи Усинска или Нарьян-Мара, где строительство инфраструктурных объектов ведется в условиях вечной мерзлоты, процессы окисления приходят в теплое время, когда мерзлые грунты подтаивают.
При использовании цинкосодержащих составов минимизируются риски подпленочной коррозии, поскольку небольшие повреждения на поверхности «затягиваются». Это происходит за счет «естественных заплаток» из продуктов коррозии цинка.
Альтернатива демонтажу
Нанесение цинкосодержащих составов имеет свои нюансы. В частности, технология горячего цинкования, регулируемая ГОСТом 9.307-2021, подразумевает погружение конструкции в специальную ванну с защитным составом. Однако такой способ невозможен для крупногабаритных деталей и не применяется при ремонте уже смонтированных конструкций, поскольку требует их демонтажа и перемещения в цех.
По словам Бочарова, при обслуживании уже существующих инфраструктурных объектов в Арктической зоне все чаще используется другая технология — цинкирование, когда защитный состав наносится непосредственно на месте. Демонтаж конструкции, термообработка или специальная подготовка при этом не требуются, а состав можно наносить, в том числе и при отрицательных температурах. Расчетный срок службы покрытия, нанесенного слоем 120 мкм, составляет 25 лет. Применение технологии цинкирования допускается СП 28.13330.2017 как при окраске уже существующих конструкций, так и для новых объектов.
Бочаров отметил, что применение цинкирования обеспечивает предсказуемость межремонтного цикла – таким образом появляется возможность планировать капитальные расходы на десятилетия вперед, а не закладывать ежегодно средства на перекраску конструкций в рамках аварийного ремонта. В масштабах экономики жизненного цикла, даже в условиях исключительно плановой перекраски объектов, происходящих раз в три-пять лет, за 25 лет пройдет минимум пять ремонтных циклов. Причем в каждом из них от эксплуатанта потребуется нести затраты на проведение соответствующей закупки, составление документации, доставку ремонтных бригад на объект и приобретение материалов. В то время как при цинкировании за тот же период потребуется всего один ремонтный цикл.
В настоящее время в Арктике защитные составы используются для защиты портовых мощностей, объектов добывающей инфраструктуры, энергетики. Также технология цинкирования широко применяется в судостроении и судоремонте.
По мнению Бочарова, при создании новых крупных инфраструктурных объектов в Арктической зоне использование технологий, обеспечивающих максимальный межремонтный период, будет способствовать снижению эксплуатационных затрат и минимизирует риски аварий из-за коррозии.
