Как снизить ущерб от коррозии металла и сократить затраты на обслуживание трубопроводов на 10%?
Каждая шестая домна в России сегодня работает «впустую» по одной причине: коррозия съедает около 10% всего производимого металла[1]. Проблема коррозии под изоляцией обостряется с каждым годом, так как эксплуатируемые металлические изделия стареют, а количество разрушающих факторов увеличивается. В результате коррозия становится причиной колоссального экологического и экономического ущерба. Совсем избежать самопроизвольного разрушения металлов невозможно, но есть способы замедлить процесс. О том, как это сделать, рассказали в компании ROCKWOOL Россия. Эксперты компании с 2015 года прицельно исследуют проблематику возникновения коррозии под изоляцией.
Чем опасна коррозия металла?
Негативные последствия коррозии связаны с существенным увеличением затрат на эксплуатацию промышленного оборудования и устранение последствий разрушения металлов, а также с серьезными рисками для экологии и безопасности людей.
Так, если говорить об экономической стороне проблемы, то ущерб от коррозии и затраты на борьбу с ней составляют 3-4% ВВП в США и Германии, а в России — более 5%. Из-за коррозии трубопроводов и оборудования под изоляцией сокращается потенциальный срок службы промышленных объектов, а вынужденные приостановки на ремонт снижают эффективность и увеличивают потери бизнеса. Так, час простоя может стоить до 20 тысяч долларов.
Эксперты ROCKWOOL добавляют, что 60% аварийных ситуаций с трубопроводами происходят вследствие коррозии металла. При этом стоимость ремонта может составлять до 300 тысяч рублей на один метр трубы. В среднем на ремонт повреждений от коррозии под изоляцией уходит около 10% от общего бюджета на обслуживание трубопроводов.
С точки зрения экологической безопасности и рисков для населения серьезные опасения вызывают возможные последствия из-за производственных аварий по причине коррозии. По данным Росприроднадзора, основная причина утечек из резервуаров и трубопроводов — это коррозионные повреждения. Так, в 2020 году из-за коррозии на трубопроводе Оха-Комсомольск-на-Амуре произошел разлив нефтесодержащей жидкости на площади 0,4 га.
К сожалению, коррозия металла приводит не только к экологическим катастрофам, но и к гибели людей. Один из самых резонансных случаев произошел в 2020 году в Перми: в результате прорыва теплотрассы погибли пять человек. Как сообщили в Ростехнадзоре, причиной аварии стал локальный коррозионный износ участка трубопровода вследствие старения антикоррозионного изоляционного покрытия.
Почему возникает коррозия?
В появлении коррозии всегда так или иначе виновата влага, однако ее влияние может быть разным, например:
- общая и точечная коррозия углеродистой стали возникает при контакте влажной среды и углеродистой стали;
- коррозионное растрескивание под действием внешних напряжений нержавеющей стали происходит из-за воздействия водорастворимых хлоридов из воды.
По оценкам ученых, в последние годы появились дополнительные факторы, которые провоцируют новые ЧП из-за самопроизвольного разрушения металлов. В частности, это интенсивное развитие трубопроводной сферы, нефтяной, химической и нефтехимической промышленности, а также устаревание существующего оборудования и несвоевременный ремонт. Кроме того, по словам академика РАН Евгения Каблова, к таким факторам можно отнести и появление новых видов бактерий.
«Воздействие отдельных бактерий привело к тому, что интенсивность коррозии увеличилась на 20–30%. Даже нержавеющие материалы, которые никогда не корродировали, эти бактерии прожигают, как лазер. Они передвигаются по металлической поверхности, и продукты их жизнедеятельности разрушают нержавейку», — рассказывает Евгений Каблов.
Не последнюю роль в возникновении коррозии играет и промышленная изоляция. Сегодня абсолютное большинство трубопроводов изолируются, чтобы снизить теплопотери. И именно под слоем изоляции зачастую и начинается разрушение металла.
Как снизить риски коррозии под изоляцией
Коррозия под изоляцией — это наружная коррозия трубопроводов или оборудования, которая появляется под внешней обшивкой изделия из-за проникновения влаги. Это одна из самых опасных и коварных разновидностей разрушения металла. Дело в том, что очаги коррозии в таких ситуациях скрыты изоляцией и их нелегко вовремя обнаружить. В лучшем случае проблема вскрывается при снятии изоляции во время очередной проверки, в худшем — уже при аварии. Наиболее высокий риск возникновения коррозии возникает на трубопроводах, работающих в циклическом режиме (нагрев-остывание).
О предотвращении коррозии нужно задумываться еще на этапе проектирования. Есть четыре ключевых правила:
- Трубопроводы и оборудование должны проектироваться так, чтобы положение опор, фитингов и прочего максимально способствовало отведению воды.
- На трубопроводы и оборудование необходимо наносить подходящее антикоррозионное покрытие и регулярно проверять его состояние в рамках плана техобслуживания.
- Необходимо выбрать подходящий изоляционный слой, который будет соответствовать назначению и не станет источником дополнительной коррозии.
- Следует подобрать оптимальную систему защиты от атмосферных воздействий. Она должна соответствовать назначению, сочетаться с установленной под ней изоляцией и регулярно проверяться.
Как выбрать подходящую изоляцию?
Обычно при выборе изоляции для трубопроводов и другого оборудования подрядчики уделяют внимание ее теплопроводности и максимальной температуре эксплуатации. Однако для снижения рисков коррозии под изоляцией этого недостаточно, важно учесть причины ее появления. Их всего три: материал впитывает влагу, плохо выводит влагу или же не соответствует по химическому составу. Таким образом, правильная изоляция не должна влиять на стальную конструкцию, поглощать воду и задерживать пар.
«Есть три параметра, которые непосредственно влияют на саморазрушение металла под изоляцией. Во-первых, это химическая инертность: коррозия стали ускоряется, если из изоляционного материала можно выделить кислотные соединения. Поэтому водная вытяжка из изоляционного материала должна быть слегка щелочной. Во-вторых, это содержание хлоридов. Они могут выщелачиваться и приводить к растрескиванию под внешним напряжением. Уровень содержания подверженных водному выщелачиванию хлоридов в изоляционном материале должен быть выше 10 мг/кг. В-третьих, это водоотталкивающее свойство: водопоглощение должно быть не более 1 кг/м2», — рассказывает Роман Бочков, менеджер по развитию направления Техническая изоляция и Огнезащита компании ROCKWOOL Россия.
Национальная ассоциация инженеров-коррозионистов (NACE) провела ряд испытаний, чтобы проверить, какие именно изоляционные материалы соответствуют перечисленным свойствам. Оказалось, что самый оптимальный вариант для промышленного применения — это каменная вата. Во время испытаний этот материал показал самую низкую площадь повреждения поверхности: всего 32%, в то время как у изоляции из стекловаты этот показатель составил 42%, у пеностекла — 70%, а у ПИР — все 100%. Максимальная глубина повреждения металла при изоляции каменной ватой тоже оказалась самой низкой (всего 40 мкм), а максимальная скорость коррозии — самой медленной из всех (0,5 мм в год)[2].
Аналогичные испытания провела и лаборатория МГУ: каменную вату с содержанием водорастворимых хлоридов менее 10 мг/кг сравнили с каменной ватой с высоким содержанием хлоридов, а также со стеклянной ватой, синтетическим каучуком, пеностеклом и пенополиуретаном. Среди всех перечисленных материалов для промышленной изоляции лучшие результаты продемонстрировал первый образец: скорость коррозии при использовании каменной ваты с низким содержанием водорастворимых хлоридов составила всего 0,23 мм в год. Для сравнения: под изоляцией из каучука коррозия развивается со скоростью 0,52 мм в год, а под пенополиуретаном — 0,75 мм в год.
«Мы регулярно проводим собственные исследования проблематики возникновения коррозии под изоляцией, ориентируясь, в том числе и на рекомендации NACE. Результатом этой работы стала специализированная линейка прошивных матов и навивных цилиндров из каменной ваты ProRox с низким содержанием водорастворимых хлоридов (меньше 10 мг/кг). Испытания показали, что применение такой изоляции увеличивает ресурс трубопроводов от 11 до 17 % по сравнению с изоляцией из каменной ваты с высоким содержанием водорастворимых хлоридов», — добавляет Роман Бочков.
Прошивные маты и цилиндры ProRox гидрофобизированы, что обеспечивает эффективную защиту от проникновения влаги по всей толщине её слоя. Кроме того, она не препятствует проходу пара, что снижает риск образования конденсата. Такая изоляция доказывает свою эффективность даже на предприятии в условиях Крайнего Севера.
Коррозия металла — неизбежный процесс, однако это не повод оставить попытки и прекратить бороться с ней. Современные разработки предлагают эффективные методы защиты технических сооружений от подобных повреждений и позволяют существенно снизить скорость саморазрушения металлов. А значит — избежать колоссального ущерба.
[1] По данным Института физической химии РАН, https://tribune-scientists.ru/articles/357
[2] ASTM – G189-07 Standard Guide for Laboratory Simulation of Corrosion Under Insulation. Испытания NACE
«Северсталь» рассказала об актуальных продуктах в рамках импортозамещения
Новые испытания, которые предстоит преодолеть российской экономике, требуют от отечественного бизнеса максимальной предпринимательской активности для замещения зарубежных поставщиков и новых рынков сбыта.
Международные металлурги ушли с российского рынка, отечественные компании-потребители находятся в поиске импортозамещающих продуктов. В этой связи «Северсталь» видит особую востребованность материалов с улучшенными характеристиками и сервиса «Перспективный инжиниринг».
Сталь для лазерной резки Steelazer
Под сталью для лазерной резки подразумеваются все марки стали — от обычных до высокопрочных. Steelazer — сталь с равномерно распределенными внутренними напряжениями. Этот металл не деформируется при обработке. Многие компании применяют оборудование для лазерной резки. В отличие от традиционных марок стали, даже тонкие детали, изготовленные из Steelazer, сразу готовы к использованию. Их не требуется дополнительно обрабатывать, подгонять, исправлять, что способствует существенному (до 30%) ускорению выпуска готовых изделий.
Химический состав стали сбалансирован и строго контролируется технологами. На готовом прокате выдерживаются жёсткие допуски. Свойства продукции соответствуют требованиям EN-стандартов. Улучшенные плоскостные и гибочные характеристики задают эталон свойств для автоматизированной обработки.
Атмосферостойкие стали
Ранее импортируемая продукция пользовалась спросом в строительной отрасли для оформления фасадов и создания арт-объектов. «Северсталь» уже освоила производство атмосферостойкой стали и активно использует её для собственных нужд: из этого материала была выполнена облицовка пандуса самой крупной в Европе доменной печи №5 «Северянка», изготовлены элементы ландшафтного дизайна на промплощадке компании.
В отличие от обычной углеродистой конструкционной стали атмосферостойкая А606 в течение первых шести месяцев эксплуатации покрывается прочной оксидной плёнкой — патиной, которая служит защитным от коррозии слоем, препятствующим проникновению воды к стали. В течение 2–3 лет патина под действием окружающей среды приобретает насыщенный тёмно-коричневый цвет. Таким образом производитель не несет затрат на покраску. Покрытая патиной атмосферостойкая сталь гармонично вписывается в городскую, природную и промышленную среды.
Прокат с покрытием
Одна из областей, на которой сказались ограничения поставок импортной продукции, — стали с полимерным покрытием. «Северсталь» сумела в кратчайшие сроки найти отечественные компании, производящие лакокрасочные материалы, не уступающие по свойствам и качеству зарубежным аналогам. В результате на стали с покрытием для кровельных решений, водосточных систем и сэндвич-панелей «Северсталь» сохранила те же гарантийные условия, что были прежде. Стоит отметить, что на сталь Rooftop Ultra действует гарантия от сквозной коррозии 50 лет. Это подтверждение долговечности и стойкости материалов как к физическим воздействиям, так и агрессивному влиянию окружающей среды, а также ультрафиолету.
Перспективный инжиниринг
Перспективный инжиниринг предлагает клиентам «Северстали» совместно найти оптимальные материалы отечественного производства, благодаря которым можно оптимизировать логистические цепочки, избежать дефицита и совершенствовать конструкции.
Главная цель, которую сервис «Перспективный инжиниринг» помогает достичь, — снизить себестоимость. Если клиент хочет сделать конструкцию выпускаемого продукта более надёжной, улучшить эксплуатационные характеристики или перерабатываемость продукции, сократить технологические переделы, перспективный инжиниринг решит эти задачи.
Демонтаж по правилам
В феврале 2022 года Минстрой России утвердил Изменение № 1 к СП 325.1325800.2017 «Здания и сооружения. Правила производства работ при демонтаже и утилизации».
Документ вводит требования поэлементного демонтажа, учитывает опыт применения лучших практик и новых технологий при сносе зданий, предусматривает дополнительные требования безопасности при производстве работ. Эксперты, к которым обратился «Строительный Еженедельник», оценили влияние новых правил на отрасль.
Высокотехнологичный снос
Скорости и отлаженности процессов сноса и демонтажа зданий можно только позавидовать: аккуратно разобрать некогда жилую пятиэтажку и рассортировать груду строительного мусора для последующей переработки можно за пару дней. Для этого существует современные технологии безопасного цивилизованного разрушения: гидравлические ножницы и молоты, газовые и алмазные фрезы, спецтехника и подъемное оборудование, роботы с дистанционным управлением и многое другое.
С точки зрения применяемых технологий документ зафиксировал сложившуюся на рынке сноса ситуацию: 90% работ выполняются с помощью экскаваторов со стрелами до 60 м со специальным навесным гидравлическим оборудованием, остальные 10% приходятся на высотный демонтаж вручную, алмазную резку и другие виды. Крупные компании владеют собственным парком техники.
«Сфера демонтажа с каждым годом становится сложнее технологически — особенно это заметно по столичному рынку, где уже сформировался устойчивый запрос на проекты с сохранением фасадных конструкций, с переносом зданий, с применением стандартов ESG, — рассказывает генеральный директор ГК "КрашМаш", член правления Европейской демонтажной ассоциации Виктор Казаков. — Поэтому демонтажные проекты требуют использования максимально широкого спектра специализированного оборудования. Свод правил включил в систему регулирования новые единицы демонтажного оборудования, что является положительным явлением для рынка. В то же время без должного регулирования остались отдельные виды навесного оборудования и автомобильные краны, применяемые для высотного демонтажа».
«Наша компания применяет преимущественно экскаваторы-разрушители со стрелой высокого подъема, максимально исключая применение ручного труда, что позволяет существенно обезопасить производство работ и при этом достигнуть оптимальных темпов производства работ, — подтверждает генеральный директор ГК «ПРАЙД» Антон Шевченко. — Наша компания располагает собственным парком экскаваторов-разрушителей».
При этом ряд нишевых технологий пока остается вне нормативного регулирования, несмотря на их потенциал.
Вице-президент ГК Springald Виталий Никифоровский полагает, что стандартизация новых технологий — это вопрос времени. Лидеры рынка и раньше учились применять их и продолжают осваивать новинки задолго до внесения в нормативные документы.
«Например, сейчас апробируются методы химического демонтажа, при котором несущие конструкции разрываются при реакции химических реагентов, — приводит пример эксперт. — Метод очень перспективен для демонтажа высотных конструкций, но требует высокой квалификации специалистов».
Сносить, перерабатывать и снова строить
В Изменениях введены требования поэлементного демонтажа, позволяющего отсортировать и максимально использовать отходы на стройплощадке — это, по замыслу авторов поправок, позволит снизить стоимость их обработки, сократить объем вывозимого на полигон строительного мусора и тем самым уменьшить негативное воздействие на окружающую среду. Проблема актуальная: по данным Росприроднадзора, работы по сносу и демонтажу зданий в 2020 году привели к образованию более 71 млн тонн таких отходов, из которых на переработку отправилось только 22%.
Разумный подход к строительным отходам уже используют ведущие компании отрасли. ГК «Прайд» применяет на объектах собственные дробильно-сортировочные комплексы с системами пылеподавления — это минимизирует вредное воздействие на окружающую среду. В ГК «КрашМаш» поэлементный демонтаж с сортировкой отходов по группам на месте проведения работ применяют с 2007 года. Эта технология, называемая «умный снос», получила широкое распространение в Москве. Однако ее распространение на регионы, что предполагает обновленный Свод правил и Всероссийская программа реновации, несет в себе две группы проблем, решению которых нужно будет уделить внимание, полагает Виктор Казаков.
«Первая группа проблем связана с необходимостью повсеместного внедрения цифровых инструментов контроля за вывозом строительных отходов и качеством соблюдения СП. В Москве эта система работает уже несколько лет, но будут ли у регионов средства на ее внедрение? И будет ли полноценно работать эта система без внедрения механизмов контроля, аналогичных московским? — задается закономерными вопросами глава "КрашМаш". — К сожалению, сейчас во многих регионах уровень проведения демонтажных работ оставляет желать лучшего и само по себе внедрение «умного сноса» к качественному росту не приведет».
Вторую группу проблем эксперт связывает с экономической целесообразностью «умного сноса» для заказчика и для подрядчика. До тех пор, пока региональные рынки вторичных материалов не сформированы, поэлементный снос с сортировкой и вывозом отходов по группам приводит не к экономии, а к удорожанию проекта. Чтобы «умный снос» стал выгоден для подрядчика, необходимо грамотное планирование производства работ и, что немаловажно, логистических схем.
Еще больше вопросов вызывают требования к предельно допустимым концентрациям загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, которые становятся обязательными в процессе демонтажа наряду с шумо- и пылеподавлением.
«С реализацией требований могут возникнуть проблемы, — полагает Виталий Никифоровский. — Если с пылеподавлением все понятно, то, как мониторить ПДК в режиме онлайн, даже для лабораторий загадка».
Повысить безопасность
Отдельное внимание в Изменении уделено вопросам безопасности и охраны труда: дополнены требования безопасности при производстве работ на высоте, при проведении демонтажных работ в ночное время суток, установлена необходимость применения радиопереговорных устройств при работе экскаватора.
«Демонтаж — один из самых опасных строительных процессов, но профессионалы отрасли всегда следуют нормам ОТ и ТБ, — уверен Виталий Никифоровский. — Большинство несчастных случаев происходит со случайными людьми, которые берутся заниматься сносом зданий, не обладая ни техникой, ни знаниями, ни опытом, но соглашающихся работать за копеечные расценки на демонтажные работы».
«Вопросы безопасности труда стоят остро не только в отрасли сноса и демонтажа, но и в других отраслях и производствах, — считает начальник отдела охраны труда ООО «СносСтройИнвест» Светлана Ткаченко. — Не будет преувеличением сказать, что все законодательно закрепленные правила по охране труда "написаны кровью" и выполнение требований безопасности должно быть неукоснительным».
С этой целью в компании «СносСтройИнвест» ежегодно разрабатывается план мероприятий, направленных на снижение производственного травматизма и воздействия вредных производственных факторов, вводятся и совершенствуются внутрикорпоративные нормы, проводится регулярное обучение сотрудников, повышение их компетенций в части производства работ, предотвращающих любые внештатные ситуации.
По мнению Светланы Ткаченко, включение вопросов безопасности и охраны труда в части разъяснения и дополнения требований безопасности к целому перечню работ связано с высоким травматизмом при их осуществлении. Неукоснительное выполнение принятых норм скажется положительно и снизит статистику несчастных случаев при производстве. Нововведения накладывают дополнительные обязательства и затраты на участников демонтажной отрасти, но ничто не может быть равноценным сохранению человеческой жизни и здоровья, уверен эксперт.
Наиболее эффективными методами повышения безопасности в области охраны труда являются:
- автоматизация и механизация технологических процессов с высоким уровнем опасности;
- модернизация оборудования, а так же технологических процессов на рабочих местах с целью снижения воздействия вредных производственных факторов;
- мероприятия по улучшению санитарно-бытовых условий работников;
- организация обучения и повышения квалификации персонала как в части производства работ, так и в сфере безопасности и охраны труда.
Таким образом, актуализированный Свод правил 325.1325800.2017 учитывает изменения законодательной базы за время действия СП (в том числе четырех Федеральных законов и более сорока национальных стандартов и СП), а также результаты отраслевых НИОКР и применения новых апробированных материалов и технологий. Как оказалась отрасль демонтажа развивается быстрыми темпами: в документе прописаны и детализированы способы демонтажа различных конструкций, дополнен перечень передовых средств механизации. В то же время назревшие вопросы обращения с отходами, методы которых также закреплены в документе, зависят не только от опыта и возможностей отраслевой компании, но и от регулирования этой сферы на региональном уровне.