TKP 19B a řízená koroze

• Foto

V čísle 1/2007 časopisu Silnice Železnice jsem se v článku pod názvem Protikorozní ochrana OK a specifikované požadavky II. zabýval specifikacemi protikorozních ochran ocelových konstrukcí podle dokumentů Ministerstva dopravy ČR „Technické kvalitativní podmínky staveb pozemních komunikací, kapitola 19 Ocelové mosty a konstrukce“ (zkráceně TKP kap. 19) a z navazujícího normativního předpisu „Technické podmínky TP 84 Protikorozní ochrana ocelových konstrukcí“ (zkráceně TP 84). Oba dokumenty byly aktualizovány v roce 2003. Článek byl rozvinutím tématu, které jsem odborné veřejnosti předložil již na jednání 20. ročníku konference Povrchové úpravy 2006 ve dnech 8. a 9. listopadu v Havlíčkově Brodu.

V článku jsem upozornil na nesprávné, a nebo technickým a společenským vývojem překonané části a ustanovení dokumentů. S ohledem na příliš vysoký počet nedostatků jsem ukázal, že dokument TKP kap. 19 vyžaduje neodkladnou a důkladnou revizi v celé části protikorozní ochrany, a že jeho prozkoumání si nutně vyžádá i rozsáhlou kontrolu navazujícího TP 84, a to rovněž neodkladně. Velmi mě potěšila rychlá reakce – hned od počátku roku 2007 byla zahájena hluboká revize výše citované kapitoly 19. Z pověření Ředitelství silnic a dálnic ČR se revize ujala Ing. Miloslava Pošvářová ze společnosti MOTT MACDONALD Praha, spol. s r. o., a vzala to důkladně. TKP kap. 19 byly radikálně přepracovány a rozděleny na dvě samostatné části (část A výroba, montáž a údržba, a část B protikorozní ochrana), a současně byly zrušeny TP 84 s tím, že jejich úlohu převzala část B kapitoly 19. V průběhu roku 2007 byly přepracovávané části opakovaně připomínkovány a dopracovávány a počátkem roku 2008 schváleny s platností od 1. dubna 2008.

V této souvislosti si dovoluji uvést, že mi bylo umožněno připomínkového řízení se zúčastnit. V červenci 2007 jsem předložil celkem 83 připomínek, návrhů a doporučení a s potěšením musím konstatovat, že větší část byla přijata a do schváleného dokumentu tak či onak zapracována. Necítím se nijak dotčen tím, že část mých připomínek přijata nebyla, připomínkové řízení je typickým příkladem procesu, ve kterém rozhoduje nejen kvalifikace a odborná zdatnost, ale i umění komunikace a využití možnosti. Ostatně, z těch návrhů a připomínek, které nebyly přijaty, je řada takových, které zřejmě „předstihly dobu“, a očekávám jejich přijetí při budoucí revizi dokumentu.

TKP 19
Dokument s názvem Technické kvalitativní podmínky staveb PK – kapitola 19 skládající se ze dvou částí: část A: Ocelové mosty a konstrukce a část B: Protikorozní ochrana ocelových mostů a konstrukcí a je k dispozici v tištěné podobě (Ministerstvo dopravy ČR), distribuci zajišťuje společnost PRAGOPROJEKT, a. s. Pro autorizované inženýry a techniky činné ve výstavbě je k dispozici v digitální podobě na elektronickém nosiči jako součást materiálů ČKAIT. V době zpracovávání tohoto příspěvku je dokument již 14 měsíců v platnosti a je zavedený. (V tomto příspěvku reaguji na část B dokumentu, jak již bylo předesláno v úvodu.)

TKP 19 B – Protikorozní ochrana ocelových mostů a konstrukcí
Hned v úvodních částech kapitoly TKP 19 B Protikorozní ochrana (dále PKO) ocelových mostů a konstrukcí je uvedeno, že platí pro pasivní protikorozní ochranu všech typů ocelových konstrukcí (s výjimkou předpínacích systémů), které jsou vystaveny vlivu korozního prostředí na pozemních komunikacích v České republice, při teplotě oceli nebo vzduchu od –30 do +60 °C, a že neobsahuje žádné informace o aktivní ochraně kovů (týkající se korozivzdorných ocelí nebo konstrukčních ocelí se zvýšenou odolností proti korozi).

Dále je v dokumentu uvedeno, že pasivní protikorozní ochrana ocelových mostů a konstrukcí je tvořena povlaky, které plní požadavky funkční (odolnost vůči mechanickému poškození, deformaci, podkorodování), ochranné (odolnost vůči vnějšímu prostředí) a estetické (celkový vzhled, barevný odstín, lesk). Hrubé rozdělení existujících povlakových systémů je provedeno na obr. 1, uvádím ho i v tomto příspěvku. Pro potřeby protikorozní ochrany ocelových mostů a konstrukcí jsou zahrnuty pouze systémy organických povlaků (nátěry), kovové povlaky, duplexní systémy (kombinované povlaky) a anorganické zinksilikátové povlaky. Silně vyznačené systémy/povlaky jsou použity pro provádění protikorozní ochrany ocelových mostů a konstrukcí podle těchto TKP 19 B.

Řízená koroze
V dokumentu je uvedeno, že tato část B kapitoly TKP 19 neobsahuje žádné informace o aktivní ochraně kovů, týkající se korozivzdorných ocelí nebo konstrukčních ocelí se zvýšenou odolností proti korozi. Zcela správně. Jestliže kapitola 19 B se zabývá protikorozní ochranou, pak ani jinak nemůže být. V obou dvou uvedených případech aktivní ochrany kovů totiž nejde o ochranu proti korozi, ale o řízenou korozi kovových povrchů. Bohužel i řada odborníků v tom nemá jasno a je to častou příčinou jednak nevydařených projektů a specifikací, jednak
neshod mezi zúčastněnými stranami.

První případ – korozivzdorné oceli. Většina odborníků správně ví, že nejde o materiály, které by nekorodovaly, ale o materiály, které nekorodují významnou rychlostí za podmínek, pro které byly navrženy, pokud byly navrženy správně. Přitom je všeobecně známo, že proti rychlé korozi je povrch takových ocelí chráněn tenkou kompaktní a odolnou vrstvičkou korozních produktů právě této oceli – tedy jednoznačně řízená koroze. Může však takový povrch dále korodovat? Zcela určitě, a každý čtenář by jistě dovedl uvést nejeden příklad – spojení s nevhodným materiálem do korozního článku, účinky různých chemických činidel a prostředí, nečistoty a další. Jednoduchý příklad – Letenský tunel v Praze, vedoucí z Letenské pláně do údolí Vltavy na nábřeží Edvarda Beneše. Komunikace tímto tunelem vedená se svažuje k dolnímu ústí tunelu, kříží komunikaci na nábřeží a pokračuje na Štefánikův most. Prakticky všechna vozidla, jedoucí shora z Letné dolů, musí při jízdě přibrzďovat a před uzavřenou křižovatkou zabrzdit.

Zejména z otevřených kotoučových brzd vozidel se obrušováním uvolňuje spousta mikročástic materiálu brzd, a poněvadž je to materiál, jehož hlavními požadovanými vlastnostmi je mechanická odolnost a dobré třecí vlastnosti v širokém rozmezí teplot, nejsou tyto materiály speciálně vyladěny na odolnost proti korozi. Jestliže do takového tunelu umístíme předměty z korozivzdorných ocelí, obrus z brzd na ně bude sedat a vytvářet korozní články, bude sám korodovat, a současně stimulovat korozi na povrchu korozivzdorných ocelí. Mechanizmus bude dále urychlovat znečištění prostředí výfukovými plyny z motorů vozidel, kondenzace vodních par od toku Vltavy a kontaminace solného rozstřiku během zimní údržby komunikací CHRL (chemické rozmrazovací látky). Zakrátko, a může to být i jen v řádu týdnů (podle ročního období, počasí a dalších okolností), budou povrchy takových korozivzdorných ocelí „rezavé jako liška“. Je tudíž třeba velké opatrnosti při navrhování takových předmětů z antikorozních ocelí, a v řadě případů to může být zcela nevhodné.

Druhý případ – patinující oceli. Mezi odborníky se běžně vyskytuje názor, a je prezentován i v odborné literatuře, že „tato ocel má zvýšenou korozní odolnost“. Jde však o silně zjednodušený pohled, nevystihující mechanizmy vývoje koroze na povrchu takových ocelí a činitele, které je ovlivňují. Naopak, jestliže vystavíme koroznímu prostředí patinující ocel s čistým povrchem (např. čerstvě otryskaným), bude zpočátku korodovat stejně rychle, někdy i rychleji, než běžná korodující (černá) ocel. Teprve s vývojem koroze může dojít k vytvoření specifické vrstvy korozních produktů – ochranné patiny – která bude zpomalovat rychlost koroze na míru, přijatelnou pro technické použití takové oceli v daných podmínkách. Většině odborníků je známo, že „ochranná patina“ vzniká pouze za určitých podmínek, a že korozi nezastaví, pouze zpomalí na technicky přijatelnou míru, což objektivně nelze označit jinak, než jako řízenou korozi.

Jestliže „ochranná patina“ může vznikat, znamená to rovněž, že vznikat nemusí, a to tehdy, jestli místní podmínky jsou jejímu vzniku nepříznivé. V takovém případě pak budou vznikat různé jiné typy korozních produktů – kyprá porézní rez, praskající nepevná tlustá šupinatá nebo vrstvená rez, tlustovrstvé spečeniny rzi a nečistot a jiné. Praxe ukazuje, že nevhodné typy koroze se vyskytují převážně. Dva příklady uvádím na obr. 2 a 3.

Jsme u jádra problému. Patinující ocel je ve skutečnosti materiálem ochotně korodujícím. Za vhodných podmínek se pokrývá vrstvami specifického typu korozních produktů – ochranné patiny – která korozi technicky významně zpomaluje, nikoli však zastaví. Nejsou-li podmínky vhodné, koroze se nezpomaluje, ba může se dokonce urychlovat, a nabývat zvláště nebezpečných forem. Což znamená, že korozi patinující oceli je nutné řídit!

Řízení je obecně náročný proces vytváření, sledování a optimalizování systémů, jeho teorie je náročná a rozsáhlá, pro účely tohoto příspěvku musí být pojata pouze velmi zjednodušeně. Což platí i pro řízení koroze patinujících ocelí. Pro praktické použití z toho vyplývá, že pro uspokojivé použití patinujících ocelí:

Musí být ověřeno, že podmínky v místě umístění takového objektu dovolí, aby se na povrchu patinující oceli taková správná „ochranná patina“ mohla vytvořit.

• Dílo musí být projekčně a konstrukčně zpracováno tak, aby nemohly nastat podmínky bránící vytvoření „ochranné patiny“ nebo způsobující její dodatečné narušení jak během výroby a montáže, tak během služby díla.
• Součástí projekčního a konstrukčního zpracování musí být stanoveny:
  – metody, postupy a termíny pro sledování a řízení vývoje „ochranné patiny“ včetně závazného měřítka jakosti (definice správné vrstvy, etalon apod.),
  – metodika pro vyhodnocení jakosti vývoje „ochranné patiny“ a rozhodovací kritéria pro stanovení dalšího postupu jejího řízení,
  – metody, postupy a termíny pro provádění čištění, údržby a oprav „ochranné patiny“.
• Provozovatel díla musí zajistit trvalé plnění všech podmínek, které při přípravě a výrobě díla byly stanoveny.
• Provozovatel díla nesmí během provozu dopustit jakékoliv zhoršení podmínek pro zdárný vývoj a službu „ochranné patiny“. Pokud se však již tak stalo, musí neprodleně učinit veškerá opatření pro nápravu.

Ve výčtu by bylo možné samozřejmě pokračovat, nekladu to však za cíl příspěvku. Naopak, zadám řečnickou otázku – na mnoha místech a v mnoha publikacích se vychvalujeme, kolik že to ocelových mostů a jiných staveb z patinujících ocelí (atmofixu) je u nás úspěšně postaveno a provozováno. Jaký je stav řízení koroze u těchto staveb a jaký je stav jejich povrchů? Postačuje, když tvrdíme, že tyto oceli nekorodují, protože mají vytvořenu ochrannou patinu, aniž bychom je řádně pravidelně kontrolovali? Postačuje, že se omezujeme na pouhé proklamace, že je to dobré, a při tom do dneška nemáme vhodný a pro široké technické využití upotřebitelný etalon správně vyvinuté „ochranné patiny“ nebo jiný měřitelný a vyhodnotitelný vzor či měřítko? Je možné spokojit se s tím, že certifikovaní inspektoři a akreditované laboratoře při kontrole stavu takových povrchů porušují své závazky, přijaté na základě norem řady ISO 9000 a ISO 17025, že nejsou způsobilí hledat shodu? Stačí nám, že čas od času prohlásíme, že je to zašpiněné, zasolené, stojí tam voda, ale nic s tím neděláme? Stačí nám, jak se kolem komunikací zhoršují korozní podmínky zejména produkcí oxidů dusíku za provozu motorových vozidel a masivním solením komunikací během zimní údržby, a přesto s tím nic neděláme? Postačuje nám, že občas někdo prohlásí „tak to umyjte“, ale dál se nic neděje? Postačuje nám, že stále někdo srovnává stav povrchů takových staveb s nátěry podle již dávno neplatných ČSN 03 8220, ČSN 03 8240, …?

Odpovědět si na vznesené otázky poctivě znamená skutečně pochopit, že patinující oceli nejsou materiálem se zvýšenou odolností proti korozi, ale materiálem, který vyžaduje korozi řídit. Okamžitě, nepřetržitě, účinně a důsledně. Jinak bude nevyhnutelně pokračovat stav současný, stav, který neváhám označit slovem mizerný.

Krokem, zásadním krokem, který k nápravě stavu může přispět, je k problematice se vztahující dosud jediný smysluplný a ucelený dokument v naší soustavě norem a předpisů. Jsou jím Technické podmínky staveb pozemních komunikací Mosty a konstrukce pozemních komunikací z patinujících ocelí, dokument č. TP 197, schválené MD – OI č.j. 692/08-910-IPK/1 ze dne 7. srpna 2008 s účinností od 1. září 2008. Náhled na obálku 1. dílu viz obr. 4.

Uvedené TP 197 jsou platné již více než 10 měsíců. Poslední řečnická otázka – Jak jsou TP 197 zavedeny, jak jsou plněny, jak je jejich použití kontrolováno a řízeno? Kdo si na ni odpoví?

ZÁVĚR
Na obr. 1 je uvedeno rozdělení existujících povlakových systémů. Toto rozdělení je velmi hrubé, nicméně v daném umístění postačující. Technický vývoj ovšem přináší stále nová a nová řešení, která jsou pro budoucnost efektivní a ekonomická, bezpečná a šetrná lidem i prostředí, a která uvedené rozdělení rozšíří a obohatí. Dokument TKP 19 B již obsahuje nástroje, které umožní ověření a uplatnění takových řešení.

LITERATURA:
[1] Technické kvalitativní podmínky Ministerstva dopravy ČR Kapitola 19 Ocelové mosty a konstrukce, Část B – Protikorozní ochrana ocelových mostů a konstrukcí
[2] Technické podmínky staveb pozemních komunikací Mosty a konstrukce pozemních komunikací z patinujících ocelí, dokument č. TP 197

Pozn. red.: Tento článek je uveřejněn i na www.silnice-zeleznice.cz. Budeme rádi za Váš názor na problematiku v rámci odborné diskuze. Zajímalo by nás, jaké máte zkušenosti s životností mostních konstrukcí z patinujících ocelí a jak jsou TKP opravdu uplatňovány v praxi.

TKP 19B and Controlled Corrosion
The newly implemented document for the area of corrosion protection of steel structures is called Technical Quality Conditions of Road Structures – chapter 19, and divided into two parts: Part A – Steel Bridges and Structures, and Part B –Corrosion Protection of Steel Bridges and Structures. The article deals with part B of the document, with selected specific details only and issues related – e.g. active protection of corrosion-resistant steel and structural steel with increased resistance against corrosion – so-called controlled corrosion.

Autor

• Ing. Sigmund Jaroslav