קורוזיה במערכות הגנה בפני אש

מערכות הגנה בפני אש הן מערכות מיוחדות. זאת כיוון שהן מיועדות לפעול רק במקרי חירום - בעת פריצת שריפה במבנים,במתקני ייצור תעשייתיים, במחסנים, בחניונים ובכל מקום שבו מצויים מוצרים העלולים להישרף.

בישראל קיימים כיום מבנים רבים אשר מזה שנים רבות מותקנות בהם מערכות הגנה בפני אש שמעולם לא עמדו במבחן המציאות כיוון שמעולם לא פרצה בהם שריפה ולכן יעילותן לא אומתה.

לפיכך ברור שבעת תכנון מערכות הגנה בפני אש חייבים להתחשב בעובדה שלמרות שהמערכות השונות אמורות להימצא במשך זמן רב ללא שימוש, הן חייבות להיות תקינות ולפעול כהלכה כאשר הן נדרשות - כאשר פורצת שריפה.

בדיקות רבות שנערכו על ידי בשטח מלמדות כי למרות הכוונות הטובות של מתכנני מערכות הגנה בפני אש, הרי שלעיתים קרובות כושר ההגנה בפני אש של המבנה התעשייתי וחלקיו השונים נפגם בצורה משמעותית, עם השנים, ולעתים יכולת ההגנה נפגמה ונעלמת לחלוטין - כלומר באם תתרחש שריפה הם לא יוכלו לעקב את התפתחותה כפי שהן אמורות היו לפעול.

ידוע כי כל ציפוי וכל מערכת צינורות מתיישנת ומתבלה עם הזמן. ההתבלות מקורה בתהליכים פיסיים, כימיים, אלקטרוכימיים ואחרים הפועלים על מערכות ההגנה בפני אש. במקרים לא מעטים תהליכים אלו הם מהירים ופוגמים ביכולת ההגנה של המערכות - לעיתים קרובות איכות הציפויים הופכת בלתי סבירה  או שאינה קיימת כלל כך שבעת הצורך מערכות אלו אינן כשירות לפעולה. בתחילה תוצגנה המערכות עליהן דן מאמר זה.

 

 

2. סוגי המערכות

א. מערכות הידרנטים (ברזי כיבוי אש) וגלגילונים.

מערכות אלה אמורות לספק מים לצרכי כיבוי, בכל החללים של המבנה, באמצעות מערכת מים המיועדת לכך. הגלגילונים הם צינורות ארוזים בגלגלת, המחוברת למקור מים פעיל והם מיועדים לשימוש ראשוני של כיבוי בידי דיירי הבית ולכיבוי שאינו מקצועי. אורכם הוא כ-15 מטרים וקוטרם נמוך כדי שלא יתפתחו כוחות רתע גדולים מהמזנק אשר ממנו יוצא סילון המים לעבר האש ובכדי לאפשר שליטה במזנק גם לאלו שלא אומנו בהפעלת מזנקים. ההידרנטים (ברזי השריפה) אליהם מתחברים באמצעות זרנוקים (צינורות בד גמישים) והם מיועדים לשימוש אנשי מקצוע - קרי כבאים שאומנו והוכשרו למטרה זו.  

 

קוטר צנרת הזרנוקים גדול בהרבה וספיקות המים היוצאות מהמזנקים שבקצות הצנרת הגמישה - גדולות בהרבה מאלה של הגלגילונים. גם כוחות הרתע במזנק הם גדולים וכדי להפעילם ביעילות יש צורך באנשי מקצוע שאומנו לצורך כך ועוסקים באופן שוטף בפעילות כיבוי בשטח.

ב. מערכות ספרינקלרים לכיבוי אוטומטי. (מים, וגזים)

מדובר במערכות מכניות מורכבות, המיועדות לפעול, ללא מגע יד אדם, בצורה אוטומטית לחלוטין. צנרת מערכות הספרינקלרים מותקנות בקרבת התקרה בכל האתרים בהם נדרש כיבוי אוטומטי.

הספרינקלרים המורכבים על הצנרת אמורים להיפתח ברגע שטמפרטורת האוויר ליד המתזים (ספרינקלרים) מגיעה לערך שנקבע מראש על ידי המתכנן. (מיוצרים ספרינקלרים המופעלים

בטמפרטורות שונות ומוגדרות מראש לסביבות שונות וחומרי בעירה שונים). הטמפרטורות נעות בין 50 מעלות ל-90 מעלות צלזיוס לערך.

הספרינקלרים מותקנים על גבי צנרת מיוחדת המתוכננת לזרימה בכיוון אחד. (צנרת שאינה מסוחררת) על מנת לפעול בצורה טובה עליה להיות מתוחזקת היטב בכדי להבטיח את תקינות
מלאה בעת פרוץ השריפה.

ג. ציפויי מגן כנגד אש ומחסומי אש.

מדובר בהגנה פסיבית - קרי ציפויים, אשר תוכננו במיוחד כדי להבטיח עמידה בפני אש של חלקי מבנה שונים כגון: עמודים, תקרות, קורות וכדומה, כל זאת לפרק זמן המוגדר מראש (בתקנות).

אין התייחסות למטפים ולאמצעי כיבוי ניידים אחרים, אשר גם בהם מתרחשים תהליכי בליה וקורוזיה - אך מאחר והמטפים הם אמצעי עזר ניידים, אשר אינם מחוברים בקביעות למבנה, ומשך חייהם אינו ארוך כמשך חיי המבנה, אין  הם נכללים במסגרת דיון זה.

 

קורוזיה פנימית

בעיות הקורוזיה במערכות כיבוי חמורות מאלו של מערכות אספקת המים זאת משום שמערכות כיבוי האש הייעודיות אינן מופעלות אלא בזמן שריפה או תירגול מצבי שריפה - בשאר הזמן עומדים בהן המים ללא תנועה.

במי שתייה `עומדים` יורדת איכות המים משום שתכולת החמצן בהם פוחתת. צנרת כזו מועדת יותר להתקפה בתנאים אנאירוביים מאשר צנרת מים זורמים. במרבית צנרת מי שתייה זורמים המים מדי יום ורק בשעות הלילה קיימת הפסקת זרימה למשך מספר שעות. לעיתים הפסקת הזרימה מתמשכת על פני מספר ימים - בתקופת היעדרות ארוכה של דיירים מהבית. בגלל האמור לעיל שוררים, במרבית הזמן, תנאים אנאירוביים בצנרת כיבוי אש בעוד שבמערכת מי השתייה הביתית מתקיימים תנאים אלו רק לאורך תקופות קצרות בלבד.

במערכות צנרת כיבוי אש מחוץ למבנים תעשייתיים ובתוכם נמצאים המים תמיד בלחץ . במרבית המקרים אלו הם מי שתייה אולם לעיתים רחוקות יותר עשויה מערכת כיבוי האש לפעול בנפרד משום שבה נמצאים מי ים או מים שאיכותם אינה איכות מי שתייה. כאשר מדובר במי ים תנאי הקורוזיה הפועלים בצנרת הם חריפים יותר. את כל  מערכת כיבוי האש הללו ניתן לכנות - מערכות רטובות.

כאמור, קיימת במקביל גם מערכת הידרנטים יבשה. זוהי בדרך כלל מערכת ריקה ממים המיועדת למילוי במים ולהפעלה על ידי הכבאים, כדי שיוכלו להפעילה בלחצים גבוהים מאד, המתקבלים על ידי חיבור המערכת היבשה למשאבות מכוניות הכיבוי, המגיעות לאתר השריפה יחד עם הכבאים. 

מאחר שבמרבית המקרים מקור המים במערכת כיבוי האש הם אותם מי השתייה, המסופקים לכל חלקי המבנה, איכות צנרת כיבוי האש - מהבט של עמידה בלחצים ושל עמידות בתנאי הקורוזיה הנגרמת ממי השתייה - חייבת להיות זהה או גבוהה מזו של צנרת מי השתייה. לאחרונה נתקלתי בצנרת כיבוי אש (להידרנטים) שאיכותה הייתה זהה לאיכות צנרת הספרינקלרים (שאיכותה ירודה מזו של צנרת המים משום שהיא מיועדת לעבוד בלחצים נמוכים) ולא של צנרת מי השתייה.

חשוב להדגיש כי אין כל אפשרות למנוע את תהליך ירידת איכות המים במערכות מים המיועדות לכיבוי אש, מאחר והמים הם `מים עומדים`. במים עומדים תכולת החמצן המומס יורדת בתהליכי קורוזיה ודגרדציה של חומרים אורגניים הנמצאים במים - במקביל לתהליכים ביולוגיים. לכן, בשלב הראשון, נעלם החמצן ונוצרים תנאים אנאירוביים  (של מים ללא חמצן) המעודדים התפתחות בקטריות מחזרות גפרית ותהליכי קורוזיה המתפתחים כתוצאה מכך (בעיקר של גימום ושל קורוזית נקיקים מתחת למשקעים).

כאשר הצנרת נעדרת ציפויי מגן עמידים כנגד קורוזיה כמו: גילוון, ציפוי מלט פנימי, ציפוי אפוקסי פנימי, ציפוי פוליאורתן - נתקלים בתופעות חירור מהיר של הצנרת. בעבר, כאשר צינורות הפלדה סופקו ללא ציפויי מגן - הופיעו מקרי כשל רבים בצנרת הטבעתית לכיבוי אש, זו שהקיפה מתקנים תעשייתיים ומפעלים רבים בישראל.

התופעה הבולטת והאופיינית של הנזילות, שהתגלתה באותה עת, היתה עקב חורים בתחתית הצנרת. עם הכנסת ציפוי המלט הפנימי כציפוי סטנדרטי לצינורות פלדה נעלמה תופעת קורוזיה זו בצנרת כיבוי אש. חשוב לדעת כי בתוך ציפוי מלט של הצינור עצמו נוצרת סביבה אלקלית בעלת pH השווה ל- 12.5 לערך - בסביבה כזו חיידקים אינם מסוגלים להתקיים.

פרט לכך, בתנאים אלה, הפלדה שמתחת לציפוי המלט מוגנת לחלוטין משום שבסביבה אלקלית כזו נוצרת שכבת מגן (שכבת פסיבציה) רצופה ויציבה על גבי הפלדה המונעת את התפתחות הקורוזיה.

ראוי לזכור כי כאשר צנרת בעלת ציפוי המלט עומדת, ללא שימוש, מלאה במים - קיים תהליך המסה של מימת הסידן מתוך הציפוי (LEACHING) והיא עוברת למסת המים ורמת הבסיסיות של המים עולה לרמות גבוהות של עדpH  השווה ל- 10 ואף עד ל-11, בסביבה כזו החיידקים אינם מתרבים. על כן ברור שציפוי מלט לקווי הידרנטים הוא פתרון מצוין. הבעיה היחידה היא שבתנאי pH גבוהים קיימת התקפה חזקה על כל אביזרי הפליז מהם יצוקים ברזים ואביזרי צינורות - אולם תופעה זו אופיינית לצנרת קטנת קוטר. בצנרת גדולת קוטר אביזרי הצנרת בנויים מיציקה גמישה, הזהה בתכונותיה לפלדה, ולכן אביזרי צנרת אלה מוגנים מהתקפה.

קורוזיה חיצונית

בתקופה האחרונה נמצאו מספר מקרים של קורוזיה חיצונית חריפה, שפגעה בצנרת כיבוי אש עד כדי יצירת חורים - תוך שנים ספורות בלבד. מדובר בתופעה יוצאת דופן משום שהתקפה חיצונית על צנרת בתוך מבנים וחללים יבשים היא תופעה נדירה. מסתבר שההתקפה נגרמה כתוצאה מבליה כימית של חומרי איטום שהותקנו במחסומי אש על גבי צנרת העוברת מחלל אחד למשנהו.

חומרי איטום אלה עברו בליה מהירה שכתוצאה ממנה נפלטו מהחומר כלורידים אל שטחי המגע עם הפלדה של הצינורות ואובחנה ירידה רצינית של ה-pH  של התמיסה שבאה במגע עם הפלדה. כלורידים הם מלחים היגרו-סקופיים המסוגלים לעבות רטיבות מהאוויר, גם בלחות נמוכה יחסית (פחות מ-100אחוזים), וליצור תמיסה קורוזיבית חזקה אשר תגרום להתקפה קורוזיבית מהירה על דפנות הצינורות - עד לחירור הצינורות ולפריצת מים.

אגב, דגימות של אותו חומר אטימה שנלקחו מאתר אחר, שזה עתה הושלמה התקנת חומרי האטימה שבו, לא גילו תכולות כלורידים גבוהות ולא חומציות גבוהה (pH נמוך) שנתגלו בחומרי אטימה ישנים שעברו תהליך בלייה באתר.

            

כבר הוזכר כי מדובר במערכות המיועדות לפעולה אוטומטית ללא צורך בהתערבות אנושית. המערכת כוללת צנרת המכסה שטחים נרחבים המיועדים להגנה (כמו שטחי חניית רכב או מחסנים לחומרים דליקים) ועל גביה מותקנים ספרינקלרים (מתזים) המתזים מרוחקים כ-3 מטרים זה מזה. הספרינקלרים הם למעשה פתחים בצנרת בעלי מנגנון סגירה אשר במצב רגיל אינו מאפשר למים הנמצאים במערכת לצאת. פתח הספרינקלר חסום במחסום המתבקע בטמפרטורה מוגדרת (או נפתח בטמפרטורה מוגדרת), הנוצרת על ידי חום השריפה העולה מהרצפה כלפי מעלה ואז מותזים המים כלפי מטה ומכבים את השריפה בראשיתה כשעוצמתה עדיין נמוכה.

קיימים שני סוגים של מערכות ספרינקלרים:

מערכות יבשותהן מערכות המכילות גז דו תחמוצת הפחמן (או גז אינרטי אחר) ואשר נפתחות כאשר פורצת שריפה - אז זורם הגז האינרטי כלפי מטה, ממלא את החלל וגורם לסילוק החמצן וכתוצאה מכך לכיבוי השריפה. מילוי החלל באמצעות הגז גורם לסילוק החמצן מהחומרים הבוערים. (שיטה זו מקובלת בספריות ובחללים המאחסנים מוצרים יקרים אחרים אשר להם  מים הניתזים מספרינקלרים עשויים לגרום נזקים כבדים).

מערכות רטובותהן מערכות המכילות, כל העת, מים בלחץ. אלה הן מרבית המערכות המותקנות כיום בשוק והן מיועדות לכיבוי אוטומטי של אש במבני תעשיה, מחסנים ומבני ציבור.  במערכות אלו המים נמצאים ללא תנועה וללא שימוש. צנרת מערכת הספרינקלרים היא מערכת סגורה, המנותקת ממערכת מי השתייה ומחוברת למאגר מים מיוחד שהוקם בעבורה. מערכת הספרינקלרים מיועדת לעבודה בלחצים נמוכים. מדובר בלחץ של כ-3/4 אטמוספירה בלבד מעל לספרינקלר הגבוה ביותר.

התקנים לצנרת זו, בעולם המפותח, מאפשרים שימוש בצנרת פלדה בעלת עובי דופן נמוך, במידה ניכרת, מזו של צנרת מים - דהיינו קיים היתר לשימוש בצנרת בסקדיול 10 במקום  בסקדיול 40 הנדרש לצנרת המים. ניתן להשתמש בצנרת לספרינקלרים גם בצינורות שחורים ללא כל ציפויי מגן.

חשוב לציין כי צנרת הספרינקלרים חייבת להיות צנרת גלויה ולכן היא חייבת להיות מפלדה. לו היה נעשה שימוש בצנרת פלסטית (תרמו פלסטית או אפילו תרמו-סטטית) שחוזקן יורד בצורה דרסטית  עם עלית הטמפרטורה - הייתה צנרת זו מתבקעת בלחצי העבודה שבהן היא אמורה לפעול, כבר בשלבים הראשונים של התפתחות השריפה, ולא הייתה מסוגלת למלא את תפקידה. על כן שימוש בצנרת פלסטית למטרות אלה, אפילו למטרות אספקת מים, היה מחייב להתקין ציפויי הגנה בפני אש על גבי הצנרת הפלסטית הגלויה - בעוד שצנרת פלדה אינה מחייבת כל ציפוי מגן כנגד אש. לכן הכרחי להעדיף את הצנרת המתכתית - פלדה מגולוונת, פלדה עם ציפוי מלט פנימי וצנרת נחושת, על פני הצנרת הפלסטית (כאשר זו גלויה וחשופה לאוויר ולאש), למרות שהצנרת הפלסטית עדיפה על הצנרת המתכתית מהיבט של קורוזיה פנימית וחיצונית.

המים במערכת הספרינקלרים אינם קשורים למערכת מי השתייה ולמעשה הם נמצאים ללא תנועה בתוך המערכת. התיאור של ירידת תכולת החמצן בתוך המים העומדים, שקיעת המרחפים האורגניים והזיהומים המוצקים שחדרו עם המים לתוך המערכת  על תחתית הצינורות והתפתחות תנאים אנאירוביים בצנרת משמעותית כאן הרבה יותר מאשר במערכת כיבוי האש.

הקורוזיה הפנימית בצנרת הספרינקלרים (הצנרת שעליה מורכבים הספרינקלרים)

צנרת שחורה במערכת הספרינקלרים נתקפת בקורוזיה של גימום ובקורוזיה של נקיקים שמקורה בהתפתחות תאי קורוזיה דיפרנציאליים (הפרשי איוורור) בין שטחים בעלי משקעים לבין סביבתם. בקטריות מחזרות גפרות, המתפתחות בתנאים אנאירוביים הקיימים מתחת למשקעים, מעודדות ומאיצות את תהליכי הגימום.

בשנים האחרונות פותחה בארצות הברית צנרת בעלת ציפוי אנטי בקטריאלי אשר מונע התפתחות בקטריות מחזרות הגפרית ודוחה את הופעת החורים בצנרת בשנים רבות.

בשנים האחרונות התגלו תופעות קורוזיה יוצאות דופן, החוזרות על עצמן באתרים שונים. מדובר בקורוזיה של מרכיבי הספרינקלר עצמו. בקומפלקס בנייני משרדים באזור המרכז התגלתה תופעה של נזילות מהספרינקלרים עצמם. קצב הופעת הנזילות הלך והתגבר. המשווק הישראלי אשר קיבל דוגמאות של ספרינקלרים נוזלים, שלח אותם לבדיקה אצל היצרן בארצות הברית - אולם, האחרון לא מסר את ממצאיו ולא הציע פתרון. 

חקירת התופעה שנעשתה על ידי כותב סקירה זו גילתה כי הרכב החומרים של הפקק האוטם את פתח הספרינקלר היה אחראי להתפתחות תהליכי בליה מואצים של החומרים המרכיבים את הפקק, אשר גרמו לבליה של מערכת אטימת הפקק. האטימה שניזוקה התחילה לטפטף בעוצמה קטנה בתחילה, שהלכה והתגברה עם הזמן. לבסוף, אחרי קבלת מסקנות החקירה בישראל, הסכים היצרן להחליף, על חשבונו, את כל הכמות הגדולה של הספרינקלרים בקומפלקס.

התופעה של קורוזיה חיצונית חזקה שתקפה את צנרת כיבוי האש במעבר דרך מחסומי אש המותקנים על צנרת במעברי קירות ובמעברי רצפות ואשר כבר תוארה לעיל, גרמה לחירור מהיר יותר בצנרת מערכת הספרינקלרים, זאת כיוון שבמערכת כזו מותקנת צנרת סקדיול 10 ולא צנרת סקדיול 40 המותקנת במערכת צנרת כיבוי האש. המסקנה היא ברורה, קצב קורוזיה זהה גורם לחירור מוקדם יותר בצנרת שעובי דופנה קטן יותר.

5. קורוזיה ובלייה של ציפויי הגנה בפני אש

ציפויי הגנה בפני אש מיושמים על חלקי מבנה נושאים (קונסטרוקצית המבנה) והם מיועדים להבטיח עמידות חלקי המבנה השונים גם בתנאי שריפה למשך זמן מוגדר מראש.

זמני ההגנה כנגד אש נעים בין 1/2 שעה ל-4 שעות. זהו משך הזמן אשר נקבע בתקנות, על מנת לאפשר הימלטות אנשים מהמבנה, בזמן השריפה, וכן מתן פרק זמן סביר לכבאים לסיים את פעולות הכיבוי בתוך המבנה. משך זמן ההגנה ניתן על פי חשיבות חלקי המבנה לעמידות המבנה - עמודים דורשים את משך זמן ההגנה הארוך ביותר, משום שהם מעבירים את עומס המבנה מהקומות העליונות ליסודות המבנה. חלקי מבנה משניים, שכישלונם באש אינו יכול להביא להרס המבנה כולו (כמו תיקרות) - מחייבים הגנה לפרק זמן קצר יותר.

למסגרת ציפויי הגנה אלה נכנסים גם הציפויים וחומרי האטימה המיועדים להבטיח מחסומי אש בקירות ובתיקרות, על מנת למנוע התפשטות האש מחלל מבנה שבו אירעה השריפה לחלקי מבנה שכנים שבהם לא קיימת שריפה כלל. חומרי אטימה אלו שגרמו לקורוזיה בצנרת כיבוי האש ובצנרת הספרינקלרים - כבר תוארה קודם לכן ולא נדון בה במסגרת זו. הציפויים המקובלים מיושמים על גבי פלדה או על פני בטון וחומרי מבנה אחרים - זאת, על מנת להגן עליהם מפני קורוזיה ועל מנת לשוות להם מראה אסטטי.

ציפויי מגן לעמידה בפני התפשטות אש, מחד גיסא, ולעמידת מבנים בפני אש, מאידך גיסא, מטרתם שונה לחלוטין - להגן על המבנה בפני ההשפעות השליליות של האש. כלומר, מטרתן העיקרית של ציפויים אלה אינה הגנה על הפלדה או על הבטון מפני קורוזיה -אלא הגנה על חיי אדם ועל הרכוש.

 

1. קורוזיה מתחת לציפוי, אובדן הקשר של הציפוי לפלדה או לבטון או לחומר בסיס אחר שסופו התקלפות.
2. בליה של הציפוי עצמו.
לתשומת לב: הנחת היסוד היא כי יישום ציפויי המגן כנגד אש נעשה בצורה מקצועית טובה, וכי כל שטחי פלדה מכוסים - אין בציפוי פגמים מכל סוג שהוא.

 

על מנת להצליח לבצע תפקידים אלה - ציפוי המגן כנגד אש חייבים להבטיח את הקשר וההדבקות שלהם לתשתית שעליה הם מיושמים למשך כל שנות קיומם - זאת, כדי שבבוא העת הם יימצאו במקומם ויוכלו לממש את מטרת קיומם - ההגנה בפני אש.

כל מערכת ציפויים - גם זו שכל מטרתה הגנה בפני קורוזיה עוברת תהליכי בליה אשר מתבטאים, אחרי שנים, באובדן חלקי של הקשר לפלדה, או לבטון עליהם היא מיושמת. למעשה כל מקום שבו הפסיד הציפוי את הידבקותו לפלדה - מפסיק הציפוי לתת הגנה לפלדה וזו מתחילה לעבור תהליכי קורוזיה.

לגבי ציפויים המיועדים לעמידה באש משמעות תהליך הבליה היא התקלפות ונפילה מעל לפני השטח דווקא בזמן שריפה וחשיפה של הפלדה באזור המתקלף להשפעות האש.

כדוגמא ניתן לאזכר מבנה בית חולים עשוי מפלדה אשר צופה בציפוי המיועד להבטיח עמידות הפלדה בפני אש למשך ארבע שעות. במהלך הבניה התברר כי התפתחה מתחת לציפוי קורוזיה ובכל המקומות שבהן התפתחה הקורוזיה - נוצרה הפרדה.

אין כל ספק בכך שאם תפרוץ שריפה - הרי הציפוי לא יוכל לתת הגנה לכל השטחים שבהם התקיימה ההפרדה בין הציפוי לפלדה - הוא ייפול מעל פני השטח בתחילת השריפה.

בליה של הציפוי עצמו

כל הציפויים עוברים תהליכי בליה ובכללם גם ציפויים לעמידה בפני אש. ציפויים כנגד התפשטות אש, או ציפויים לעמידה בפני אש מורכבים ממספר מרכיבים ולעיתים רגישותם של מרכיבים אלה גדולה ביותר וקצב הבליה של הציפוי מתבטא בהפסד של אחוזים אחדים בפעילות הציפויים בכל שנה.  כלומר, אחרי מספר שנים - מרבית תכונותיו של הציפוי נעלמו - והוא אינו יכול להמשיך ולמלא את תפקידו. טיפולי שיקום מתאימים של הציפוי הנעשים במועד הנכון - יכולים לסייע להתמודד עם תופעות אלה.

כדוגמא ניתן לאזכר את אחד מההנגרים הגדולים בישראל למטוסים אשר צופה בציפוי להגנה בפני אש. מדובר בציפוי אפוקסי המיועד לתפוח בעת השריפה וליצור שכבת הגנה מבודדת בעובי של מספר סנטימטרים. תופעות קורוזיה שהתפתחו במבנה גג הפלדה הגדול - הביאו לבדיקת ציפוי המגן.

התברר כי:

א. לציפוי לא היו תכונות הגנה בפני קורוזיה - על כן יושם על פני שטח הפלדה ציפוי מיוחד להגנה בפני קורוזיה.

ב. למרות נוכחותו של ציפוי אנטי-קורוזיבי - התפתחה קורוזיה חריפה אשר מקורה ב:

בדיקה שנעשתה באמצעות מבער גז על פני השטח גילתה כי יכולת התפיחה של הציפוי ירדה  מפי 300 עובי הציפוי (נתון המופיע בפרוספקט יצרן הציפוי), עד כדי 3-5 פעמים בלבד מעובי הציפוי.

המסקנה שהתקבלה היא שהציפוי אינו מסוגל לספק את ההגנה המתוכננת כבר אחרי 12 שנות פעולה. בנוסף לאמור, לא ניתן לדעת מתי נפגעה יכולת ההגנה עד כדי מחצית מהיכולת הראשונית.

 

6. מגבלות התקנים - עמידות הקורוזיה של חומרי הציפוי כנגד אש

הדרישה להבטחת הדבקות ארוכת טווח לציפוי מחייבת כי כל ציפוי, באשר הוא, חייב להיות כזה שהוא עצמו לא יתרום לתהליכי הקורוזיה אשר עלולים להתפתח עם הזמן.

מתברר כי קיים תקן  937 ASTM E שאמור לענות על דרישה זו לגבי  ציפויים מותזים: CORROSION OF STEEL BY SPRAYED FIRE RESISTIVE MATERIALS APPLIED TO STRUCTURAL MEMBERS

תקן זה מחייב בדיקה של דוגמת פלדה חשופה בתא לחות והשוואת היקף הקורוזיה המתפתחת בדוגמת פלדה נוספת עליה מיושם הציפוי הנבדק - דוגמאות הפלדה תהיינה מוצבות יחדיו באותו תא לחות ולפרק זמן זהה. בדיקה זו מטרתה לבדוק את השפעת הלחות והרטיבות על הציפוי.

ממצאי בדיקה זו מוגבלים מהסיבות הבאות:

1. פרק זמן הבדיקה הוא קצר ביותר.

2. הבדיקה מבוצעת על ציפוי חדש שזה עתה יושם.

3. גורמי קורוזיה חיצוניים, אשר עלולים לחדור לציפויים בתנאים מציאותיים אינם נבדקים כלל.

7. ציפויי כנגד אש בתנאי ביצוע ממשיים למבנים על חוף הים

תהליך בנית מבני פלדה המוקמים ליד חוף הים מכתיבים תנאים גרועים ביותר הן לפרופילי הפלדה והן לחומרי הציפוי. תיאור קצר של תהליך ותנאי העבודה המקובלים:

א. פרופילי פלדה מאוחסנים באתר הבניה, ללא הגנה, לאורך פרקי זמן משמעותיים- בתקופה זו הם סופגים התזת טיפות מי ים ומתכסים בשכבת מלח.

ב. תוך הקמת המבנה הפרופילים מותקנים בעמודים בקורות ובחלקי מבנה אחרים כשהם חשופים לאוויר בעת הבניה - גם בתקופה זו הם ממשיכים שטחי הפלדה לספוג התזת טיפות מי הים ועובי שכבת המלח עליהם גדל.

ג.  התזת ציפוי המגן כנגד קורוזיה המיועד לעמידה בפני אש נעשית על גבי השטח המזוהם בשכבת המלח.

ד.  רק בשלב הבניה הסופי - מתחיל תהליך סגירת המבנה במעטפת חיצונית אשר יוצרת חלל פנימי המונע התזת טיפות מלח ובולם את רוחות הים מלחדור למבנה.

מן האמור למדים כי בתוך המבנה עלול להיווצר תנאים להתפתחות קורוזיה - זאת למרות שלכאורה בתכנון רואים מבנה סגור ואטום לסביבתו ולמרות שפרופילי הפלדה של המבנה אינם נמצאים במגע ישיר עם אוויר הסביבה. בהמשך לאמור, צפוי כי המבנה יהיה, לעיתים קרובות, ממוזג אוויר בחלק מן היממה.

 

הסבר תהליכי הקורוזיה שיתפתחו במבנה כזה הם כדלקמן:

מלחים הם חומרים היגרו-סקופיים - אשר סופגים לחות מהאוויר גם כאשר הלחות היחסית נמוכה בהרבה ממאה אחוזים. כלומר, גם כאשר המבנה סגור - נוצרים  תנאי רטיבות בגבול המגע שבין הפלדה והציפוי  שעליו הצטברו שכבות המלח בשלבים שלפני הסגירה.

על כן מתחת לציפוי מתפתחת קורוזיה אשר גורמת, לאחר זמן מה, לניתוק המגע של הציפוי  מעל הפלדה. זהו למעשה הרגע שבו מפסיד הציפוי את אחיזתו בפלדה ואינו יכול עוד לספק לה הגנה בפני אש.

ציפויים להגנה בפני אש במבנים חשופים לאטמוספירה או חשופים חלקית לאטמוספירה

מבני פלדה המצויים בבתי זיקוק או במפעלים שבהם קיימת סכנת התלקחות של נוזלים על גבי הקרקע חייבים לקבל הגנה בפני אש - אלו אמורים להימצא בסביבות חיצוניות. גורמי הבליה במקרים אלה הם:

א. רוויה של הציפוי במי גשם ומיצוי מרכיבים מתוך הציפוי על ידי מי הגשם.

ב. שקיעה של אלמנטים אגרסיביים המצויים באוויר בכמויות גדולות באזורי תעשייה.

ג. התהוות אלקטרוליט חזק וחומצי כתוצאה מעיבוי מים (טל) על גבי הציפויים.

ד. פגיעות מכניות המסוגלות לפגוע בציפויים.

מובן מאליו כי התכונות הנדרשות מציפויים אלה יהיו שונים תכלית שינוי מאלה שאנו מיישמים על פלדה בתוך מבנים. מבני פלדה הפתוחים בחלקם כלפי האטמוספירה מהווים קטגוריה נוספת של ציפויים. הסיבה לכך היא:

א. הפרשי הטמפרטורה בתוכם גדולים ולרוב יווצרו בהם תנאים לעיבוי מים על גבי הציפויים.

ב. הפרשי הלחות הם גדולים והם תורמים להגברת תופעות העיבוי.

ג. הם חשופים לחדירת אלמנטים מזהמים כמו אבק, גזי שריפה וכימיקלים הנישאים ברוח, במיוחד באזורי תעשייה. גם במקרים אלה ידרשו ציפויים בעלי כושר הגנה רב יותר כנגד קורוזיה מאשר הציפויים המיושמים על פלדה בתוך מבנים באזורים המרוחקים מהים.

8. סיכום

תכנון הציפויים כנגד אש נעשה בעיקר על ידי יועצי בטיחות ולעיתים גם על ידי מתכנני המבנים. לפיכך לעיתים קרובות מיושמים ציפויים כנגד אש מבלי לדעת דבר על תהליכי הבליה והקורוזיה אשר ציפויים אלה עלולים לעבור והתוצאה היא שאחרי שנים לא רבות - המבנה שאמור היה להיות מוגן כנגד אש מפסיק להיות כזה. חשוב להפנים את העובדה שכל הציפויים עוברים תהליכי בליה וכי כושר ההגנה של הציפויים עלול להיעלם, עם הזמן, חלקית או באופן מלא.

חשוב להבין כי קונסטרוקצית פלדה גדולה עלולה להתמוטט באם חום האש מגיע לפני הפלדה בקטע בו אמור היה הציפוי להגן אך התקלף כתוצאה מקורוזיה. כשל זה עשוי יכול להופיע למרות שביתרת השטח ציפוי המגן אכן מספק את ההגנה והביצועים המתוכננים.

9. ביבליוגרפיה

אספקת מים לכיבוי אש(ספר) - אינג` נחום נוה (1967)