Средний срок службы плавдоков по состоянию на 2023 г. в РС и РКО примерно равный и составляет 45 и 46 лет соответственно.
Положением Р 31.3.08–04 Минтранса РФ [2] установлена продолжительность эксплуатации композитных плавдоков 60 лет при условии проведения капитального ремонта через 25 лет.
В других ведомствах установлены значительно меньшие сроки службы композитных плавдоков (ПД).
К сожалению, сведениями о систематической постановке ПД на заводской ремонт авторы практически не располагают за единичными исключениями.
Устоявшаяся тенденция в ближайшие годы может привести к лавинообразному выводу ПД из эксплуатации, а через один–три года и к фатальному сокращению состава эксплуатирующихся кораблей и судов.
Представляются два пути выхода из сложившейся ситуации: немедленная закладка на верфях новых ПД и поддержание (восстановление) технического состояния (ресурса) эксплуатирующихся.
Учитывая текущую загрузку верфей по действующим программам и необходимость разработки (актуализации с учетом современных требований) конструкторской документации, весьма вероятным представляется возникновение некоторого временного разрыва, характеризующегося жестким дефицитом доковых мощностей. При этом относительно свободными остаются мощности ПАО «ССК» и АО «ЦКБ «Монолит» в центре отечественного железобетонного судостроения – г. Городец Нижегородской области, что небезынтересно, особенно с учетом сравнительно низкой стоимости постройки композитных ПД и возникновением дополнительной нагрузки на производство строительных материалов.
Самым рациональным способом преодоления временных трудностей должна стать «техническая инвентаризация» докового хозяйства (обследование железобетонных понтонов, освидетельствование и дефектация ПД) и по их результатам последующее выполнение ремонтно-восстановительных работ.
Заслуживает внимания и возвращение к действующему статусу наиболее удачных комплектов ранее разработанной конструкторской документации, на основании которой были построены серии ПД проектов 1758, 10090 и 19550, испытанные десятилетиями интенсивной эксплуатации. Желательно решить это путем оформления допустимых отступлений от современных требований в виде административных актов соответствующих ведомств.
Однако вернемся к проблемам проведения освидетельствования композитных ПД как необходимой и неотъемлемой части их ремонта.
Условия работы композитных ПД (железобетонный понтон, металлические башни) являются в значительной мере экстремальными. Железобетонные конструкции ПД подвергаются всем известным влияниям окружающей среды, поскольку они эксплуатируются в разных климатических зонах.
Одновременно с этим конструкции ПД испытывают влияния широкого спектра нагрузок:
- постоянных – объекты на стапель-палубе, давление воды;
- статических переменных – выталкивающие силы воды, силы, действующие при прогибе и перегибе корпуса дока;
- динамических переменных – удары и навалы волн, в результате которых в железобетоне возникают напряжения разной величины и переменного направления.
Во всех климатических зонах эксплуатации бетон корпусов композитных ПД попеременно увлажняется и высушивается, испытывает агрессивное воздействие солей морской воды, вследствие чего возникает химическая коррозия (в результате реакции между цементным камнем и солями, растворенными в воде), обрастает водорослями и моллюсками.
Кроме того, в южных морях действие химической коррозии усиливается повышенной температурой, влажностью при многократных и попеременных увлажнениях и высыханиях, а в северных и восточных морях судостроительный бетон в зимний период многократно попеременно замораживается и оттаивает.
Основными дефектами железобетонных конструкций корпуса [3], подлежащими выявлению при обследовании понтона, являются:
– пробоины в плитах обшивки;
– отколы и выкрашивания защитного слоя бетона:
– трещины элементов корпуса и набора;
– коррозионный износ бетона и арматуры;
– сильная карбонизация, выражающаяся в наличии на поверхности бетона продуктов его разрушения в виде сталактитов (высолы);
– фильтрация воды через обшивку переборок, днище и наружные борта.
В свою очередь, коррозионный износ конструкций ПД включает:
– растворение составных частей цементного камня;
– коррозию бетона при взаимодействии цементного камня с содержащимися в воде кислотами;
– коррозию бетона вследствие образования и кристаллизации в порах труднорастворимых веществ.
Кроме вышеописанных коррозионных разрушений бетона при наличии микроорганизмов возможно возникновение биокоррозии. Грибки, бактерии и некоторые водоросли могут проникать в поры бетонного камня и там развиваться. В порах откладываются продукты их метаболизма и постепенно разрушают структуру бетонного камня.
Коррозия бетона становится причиной одновременного возникновения нескольких прочих видов дефектов из ранее указанных.
Экстремальными условиями можно назвать и воздействие на бетонный камень очень низких температур и различных веществ, обладающих повышенной агрессивностью.
В конструкциях используют залитую бетоном железную арматуру, т. е. железобетон, где возможно протекание еще одного вида разрушения – коррозии арматуры в бетоне. Под воздействием забортных и дождевых вод, при наличии в воздухе сероводорода, хлора, сернистых газов арматура в массиве бетона коррозирует с образованием продуктов оксида железа. По объему они превышают начальный объем арматуры, что приводит к возникновению и росту внутренних напряжений, а в дальнейшем к растрескиванию бетона. Сквозь поры в цементном камне к арматуре проникает воздух и влага. Подвод их к поверхности металла происходит неравномерно из-за чего на разных участках поверхности наблюдаются разные потенциалы – возникает электрохимическая коррозия. Скорость протекания электрохимической коррозии арматуры зависит от влагопроницаемости, пористости бетонного камня и наличия в нем трещин. Наличие в воде растворенных веществ усиливает коррозию арматуры с повышением концентрации электролита.
Плавучие доки судоремонтных предприятий эксплуатируется практически ежедневно, 24 часа в сутки. Как правило, собственники судоподъемных средств пренебрегают проведением капитальных ремонтов, что зачастую приводит к выводу доков из эксплуатации, запретам на эксплуатацию, а в худшем случае и к аварийным ситуациям.
Вследствие этих особенностей обслуживания доков на судоремонтных предприятиях техническое состояние сооружений далеко от идеального.
К тому же в силу возраста грузоподъемность значительной части доков, особенно композитных, уже существенно снижена.
Как правило, продлением ресурса и ремонтно-восстановительными работами на железобетонных конструкциях занимаются специализированные организации. Подобные работы либо крайне дорогостоящие, либо на возрастных конструкциях положительных результатов не дают. При этом важнейшей задачей освидетельствования и последующей дефектации как раз и являются определение ремонтопригодности и снижение затрат.
Долговечность железобетонных корпусов зависит от использованных при строительстве материалов, присадок, технологии изготовления, условий эксплуатации и наблюдения за состоянием и своевременным устранением возникающих дефектов, что подтверждает главный инженер АО «ЦКБ «Монолит» М. С. Горохов: «Основными ошибками при ремонте и эксплуатации композитных плавучих доков являются:
1. Нарушение технологии строительства железобетонного понтона в период позднего СССР в условиях «дефицита»:
– замена сульфатостойкого портландцемента на обычный низкомарочный;
– экономия на цементе.
2. Нарушение регламента проведения периодических освидетельствований железобетонного понтона.
3. Отсутствие квалифицированного подхода к ремонту железобетонных корпусных конструкций.
4. Нарушение правил эксплуатации композитных плавучих доков:
– не учитывается сульфатостойкость бетона при смене места эксплуатации плавучего дока;
– не учитываются климатические факторы (несоблюдение температурного режима внутри сухих и балластных отсеков);
– отсутствуют планово-предупредительные ремонты, которые можно выполнять силами команды без вывода дока из эксплуатации;
– превышаются допустимые нагрузки от докуемых судов».
Характер типовых дефектов и условия эксплуатации доков показывают, что повышенному износу подвергаются прежде всего следующие конструкции:
– поверхность стапель палубы;
– наружные борта, по линии переменной ватерлинии;
– днище понтона;
– зона соединения стапель-палубы с башнями дока;
– внутренний водонепроницаемый борт понтона;
– продольные и поперечные водонепроницаемые переборки балластных отсеков;
– водонепроницаемые переборки сухих отсеков.
Состав и последовательность проверок и измерений, которые необходимо выполнить при обследовании понтона, определяют, исходя из характера, количества и размеров дефектов на железобетонных конструкциях понтона.
Особое внимание при обследовании должно быть уделено основным корпусным конструкциям, обеспечивающим общую и местную прочность дока, а также его непотопляемость, например, таким, как наружные борта, водонепроницаемые переборки, балластные и сухие отсеки (БО и СО), стапель-палуба, что при обследовании понтона учитывается не всегда.
АО «51 ЦКТИС» в 2023 г. разработаны технологические инструкции на проведение дефектации и ремонтно-восстановительные работы на корпусных конструкциях железобетонного понтона ПД. Также с целью определения организации, порядка подготовки, проведения, объема работ и технических требований к обследованию железобетонного понтона ПД, определения возможности его дальнейшей эксплуатации в заданных условиях, выработки предложений по обеспечению дальнейшей безопасной (безаварийной) эксплуатации понтона дока разработана Методика обследования и оценки технического состояния железобетонного понтона.
В ходе разработки инструкций и методики, исходя из опыта освидетельствования железобетонных понтонов композитных доков с целью определения их технического состояния в результате длительной эксплуатации, специалисты столкнулись со следующими проблемами применения требований нормативно-технической документации ФАУ «РМРС» и ФАУ «РКО» к техническому освидетельствованию железобетонных конструкций [4, 5]:
– необходимость уточнения нормативной величины допустимой площади плиты с оголением арматуры и доли допустимого остаточного диаметра при коррозионном износе арматуры;
– отсутствие снижения прочностных характеристик бетона в перечне основных дефектов, подлежащих выявлению, и определение порядка проведения соответствующих неразрушающих инструментальных измерений при отсутствии указаний проектанта в эксплуатационной документации;
– выбор методов, средств и параметров обследования при определении прочности бетона, аналогичных требованиям инструкции ФАУ «РМРС» к проведению ультразвуковой дефектоскопии (УЗД) стальных корпусных конструкций;
– уточнение допустимых параметров трещинообразования (раскрытие до 0,10 мм) и целесообразности применения здесь норм части II «Выполнение расчетов и нормы прочности» Правил постройки корпусов с применением железобетона с учетом крайне низкой выявляемости дефектов в балластных отсеках;
– определение допустимой толщины защитного слоя бетона при отсутствии конструкторской документации;
– выбор сертифицированной организации (лаборатории) для выполнения исследований.
При сравнении требований ФАУ «РКО» и ФАУ «РМРС» к определению технического состояния железобетонных корпусов (критериев оценки параметров дефектов) выявляются существенные отличия, в том числе:
1) отколы, выколы и выкрашивания: по правилам РС не допускается оставлять без их ремонта, РКО – допускается не более 10% от площади плиты с частичным оголением арматуры;
2) коррозионный износ арматуры: по правилам РС – стержни арматуры с износом, превышающим 30% ее построечного диаметра, должны быть демонтированы и заменены; РКО – допускается частичное оголение арматуры на площади не более 20% площади плиты, но тогда техническое состояние железобетонного корпуса признается годным с ограничениями;
3) потеря прочности бетона: по правилам РС – остаточная прочность не может составлять менее 85% от первоначальной; РКО – нет критериев;
4) вспучивание бетона: по правилам РС – участки вспученного бетона при любых освидетельствованиях подлежат полному и срочному ремонту; РКО – нет критериев;
5) водотечность, фильтрация воды: по правилам РС – не допускается; РКО – допускаются отдельные темные пятна с сырой поверхностью с незначительной фильтрацией.
В связи с отмеченным возникает вопрос о целесообразности углубления унификации документации ФАУ «РМРС» и ФАУ «РКО» в части определения технического состояния железобетонных корпусов ПД с учетом условий их эксплуатации.
К числу основных предложений, поддержанных специалистами отрасли, можно отнести следующие:
– определить орган, формирующий единую техническую политику в области безопасной эксплуатации плавучих доков;
– актуализировать ведомственную нормативно-техническую документацию по безопасной эксплуатации плавучих доков;
– унифицировать (корреспондировать в необходимой части) нормативной документации ФАУ «РМРС» и ФАУ «РКО» в части определения технического состояния железобетонных корпусов плавучих доков, находящихся в эксплуатации, рассмотреть возможность заимствования требований из НТД для гидротехнических сооружений;
– обратить внимание на недостаточную подготовку экипажей плавучих доков и отсутствие регулярных курсов повышения квалификации;
– классификационным обществам включить в ежегодный план разработки НИР создание программного продукта по расчету остаточной прочности композитных плавучих доков (в том числе с учетом отсутствия проектной документации);
– необходимость законодательного определения и принятия мер к собственникам судоподъемных сооружений, пренебрегающим поддержанием исправного технического состояния ПД (по результатам освидетельствований) с одновременным изменением требований 261-ФЗ от 24.06.2024 в части уточнения инвестпрограммы с обязательным распространением ее действия на судоподъемные сооружения;
– необходимость предания квалификационным обществам необходимых полномочий в части усиления контрольных и регулирующих функций.
20 февраля 2024 г. в АО «51 ЦКТИС» прошло заседание «круглого стола» секции «Техническая эксплуатация и судоремонт» РосНТО им. акад. А. Н. Крылова по проблемным вопросам освидетельствования и ремонта железобетонных конструкций композитных плавучих доков, где были рассмотрены в том числе вопросы текущего состояния докового хозяйства, пути решения назревших и перспективных проблем. В нем приняли участие руководители и специалисты более 25 организаций, в том числе ФАУ «РМРС» и ФАУ «РКО» [6].
По общему мнению участников «круглого стола», меры по поддержанию в работоспособном и безопасном состоянии ПД, находящихся в эксплуатации, должны позволить выиграть время, пока будет происходить проектирование и строительство новых современных ПД и тем самым решена назревшая острая проблема.
Необходимым представляется и включение в план работы РосНТО проведение в 2025 г. «круглого стол» с представлением информации о ходе выполнения указанных выше предложений в целях обмена мнениями и передовым опытом.
ЛИТЕРАТУРА
1. В поисках доков: Почему Россия не готова к грядущему наплыву судоремонтных заказов. – https://paluba.media/news/53000
2. Р 31.3.08–04. Ведомственное положение о проведении планово-предупредительного ремонта производственных зданий и сооружений на морском транспорте.
3. НД № 2–020101–012. Правила классификационных освидетельствований судов в эксплуатации/ФАУ «РМРС».
4. Правила освидетельствования судов в процессе эксплуатации (ПОСЭ)/ФАУ «РКО».
5. НД № 039901–005. Приложения к методическим рекомендациям по техническому наблюдению за ремонтом морских судов» ФАУ «РМРС.
6. https://51cktis.ru/info/news/6742/.