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
Движение по вертикали
Каждый четвертый лифт в России создан на Щербинском лифтостроительном заводе (входит в группу ДОМ.РФ). Продукция одного из лидеров рынка пользуется спросом у застройщиков жилья и коммерческих объектов, образовательных учреждений и больниц — ведь конструкторы предприятия каждый год предлагают передовые разработки, отвечающие требованиям самых разных потребителей.
В 2021 году завод заключил контракты на поставку свыше 9,3 тысячи единиц лифтового оборудования в 37 регионов страны. Лидером по поставкам остается Центральный регион — на различные объекты строительства и реконструкции было отгружено более 40% произведенных лифтов, 15% поступило в Приволжский регион, 13% — в Южный. Щербинскими лифтами пользуются и зауральские регионы: в Камчатском крае они составили четверть всего лифтового оборудования, а в города Сибири в 2020–2021 гг. поставлено более 1700 лифтов как для новых жилых комплексов, так и по региональным программам капремонта.
Интерес фондов к продукции отечественного производителя объясняется не только конкурентной закупочной стоимостью, но и наличием аккредитованных монтажных и сервисных организаций, оперативностью поставок и прежде всего высокими эксплуатационно-техническими характеристиками, которые постоянно совершенствуются.
У застройщиков нового жилого фонда ряд своих требований, которые сконцентрированы с фокусом на новейшие разработки и внешний облик лифта. Сегодня девелоперы ЖК уделяют внимание каждой детали вертикального транспорта: дизайну, дополнительным опциям, использованию информационных ресурсов, и Щербинский завод готов предложить каждому свой вариант лифта с зеркалами и электронными дисплеями, разнообразными вариантами светодиодного освещения, звуковыми информаторами, удобной системой управления, возможностью транслировать информационные и рекламные материалы управляющей компании или застройщика.
НИОКР, модернизация, создание новых продуктов являются приоритетами в развитии предприятия. В этом году завод откликнулся на запросы застройщиков новой линейкой дизайна лифтов с тремя современными SMART-системами: Air Clean, которая обеспечивает дезинфекцию кабины с помощью ультрафиолетовых светодиодов, Air Key, управляющая лифтом со смартфона, Mirror для показа справочной и рекламной информацию на встроенном в зеркало дисплее.
Современный лифт Щербинского завода — это не только надежный и «умный» транспорт, но и возможность перемещаться безопасно и с комфортом. Так, учитывая эпидемиологическую ситуацию, в 2020 году конструкторы завода приступили к разработке универсальной системы, которая обеспечивала бы обеззараживание поверхностей и воздуха лифтовой кабины от бактерий и вирусов с эффективностью до 98%. Первый в России лифт со встроенной дезинфекцией воздуха по программе капремонта жилищного фонда был смонтирован в Липецке — это многоэтажное здание с высокой проходимостью, и бактерицидная защита в нем будет здесь особенно уместна. Также лифтовые кабины с другим типом обеззараживателя ЩЛЗ планируется установить в столице Камчатского края, накладной рециркулятор воздуха с логотипом Фонда капитального ремонта очищает воздух лифта. Всего в данный момент более 100 лифтов с системой обеззараживания находится на стадии монтажа.
При создании ЖК любого класса важно сохранить единый стиль дизайна , поэтому лифтовое оборудование можно заказать на заводе по индивидуальным техническим и стилистическим требованиям заказчика. ЩЛЗ предлагает три класса дизайна лифтов, исполнение которых предоставляет большой выбор в оформлении и дополнительных опциях. При отделке кабин используются различные ударопрочные износостойкие материалы. В классе Стандарт — окрашенная сталь, Комфорт — шлифованная или полированная нержавеющая сталь, Премиум — металлопласт разных оттенков древесных пород. Можно выбрать любое сочетание отделки, типа освещения, дополнить SMART системами, заказать лифт в уникальном цветовом исполнении или сделать его панорамным: такую полностью стеклянную кабину завод произвел и установил в новом здании МАИ.
Вузы столицы и Подмосковья в прошлом году получили 43 лифта ЩЛЗ (РУДН, МАИ, МГТУ Станкин), в том числе в два новых корпуса общежития МГТУ им. Н. Э. Баумана. Все лифты оснащены опциями для маломобильных групп населения.
Всего за 2021 год завод заключил контракты на поставку 612 лифтов в учебные заведения, больницы, спортивные и культурно-развлекательные объекты, а также объекты специального назначения. Поставки осуществляются в 36 регионов России, из них: 216 единиц — в больницы, 223 единицы — в учебные заведения, 153 единицы — в промышленные предприятия. В рамках срочного заказа Министерства здравоохранения Московской области АО «ЩЛЗ» произведены и поставлены лифты с целью замены устаревшего оборудования в двадцати медицинских учреждениях Подмосковья.
Еще одно важное направление в работе Щербинского завода — активное участие в программе реновации жилищного фонда в Москве, что было отмечено благодарностью Департамента строительства столицы.
«В 2021 году ЩЛЗ поставил более 1000 лифтов в многоквартирные дома столицы, из которых 100 лифтов — по программе реновации жилищного фонда в Москве, — сообщил генеральный директор Антон Артемьев. — ЩЛЗ — один из немногих производителей, способных удовлетворить всем требованиям к лифтам в домах по реновации. Это скорость движения лифта 2 м/с, применение безредукторной лебедки, что позволяет экономить средства на строительстве технического этажа. Лифты в стартовых домах по реновации оснащаются антивандальными видеокамерами высокого разрешения, которые подключаются к городской системе видеонаблюдения».
Работа завода была отмечена благодарностью Департамента строительства столицы за монтаж, техническую грамотность и ответственный подход.
Вынужденное отступление
В России отменен запрет на использование централизованных открытых систем теплоснабжения. Данное решение властей было принято из-за отсутствия у регионов серьезных денежных средств на финансирование необходимых работ.
С 1 января 2022 года в России должен был введен прямой запрет на использование централизованных открытых систем теплоснабжения. Данное требование законодательно (190-ФЗ «О теплоснабжении») было принято еще в 2013 году. На полный переход на использование только закрытых систем давалось почти десять лет. Но в декабре 2021 года был принят закон (438-ФЗ) об отмене запрета на использование открытых систем теплоснабжения. Правда, при этом остался в силе запрет на подключение к таким системам новых домов.
Фактически само отступление от перехода на более энергоэффективную модель теплоснабжения было объяснено отсутствием у региональных властей денежных средств на замену систем в уже построенных жилых домах. Не готовы в такие проекты были вкладываться и частные инвесторы.
Переход будет постепенным и не повсеместным
Отраслевые специалисты последнее принятое решение властей ожидали, но не считают его позитивным. Отмена тотального запрета на использование открытых систем ГВС, полагает генеральный директор АО «СИНТО» Сергей Сидоренков, который должен был вступить в силу с 1 января 2022 года, была актуальна и неизбежна. Несомненно, закрытые системы горячего водоснабжения являются более качественными и эффективными, и запрет на использование открытых систем в новом строительстве, который действует уже несколько лет, был правильным решением, обоснованным технически и экономически.
«Но миллионы потребителей, проживающих в старом фонде, продолжают пользоваться подготовленной горячей водой из тепловой сети. Для них запрет использования открытых систем означал бы или гипотетическое отключение горячей воды, или же необходимость радикальной реконструкции внутренней системы ГВС дома. Необходимо установить теплообменный аппарат, в котором сетевая вода будет нагревать холодную воду. А нагретая до 65 градусов водопроводная вода не может быть непосредственно подана в существующую внутреннюю сеть, т. к. эта вода насыщена растворенными газами и очень агрессивна к некоррозионностойким трубам, сварным швам и другим элементам. Проблема могла бы быть решена установкой компактного деаэратора в ИТП, но, к сожалению, в настоящее время эффективных, надежных и проверенных на практике устройств такого типа еще просто нет на рынке. Поэтому остается только один способ — полная модернизация внутренней системы трубопроводов с переходом на коррозионностойкие материалы. Мероприятие это также дорогостоящее и, скорее всего, будет реализовываться постепенно по графикам планового капитального ремонта, а переход на закрытую систему ГВС по новому закону должен будет еще и предварительно обоснован как технически, так и экономически. По некоторым оценкам полный переход на закрытые системы стоил бы для Петербурга не менее 100 млрд рублей», — отмечает Сергей Сидоренков.
Требуется софинансирование
По словам генерального директора консорциума ЛОГИКА Павла Никитина, ранее указанные в законе сроки повсеместного перехода на закрытые схемы теплоснабжения (до 1 января 2022 года) были изначально нереалистичны. Это и отражено в Заключении Комитета Государственной думы по энергетике от 10 ноября 2021 года по проекту ФЗ № 152382-7 «О внесении изменений в Федеральный закон "О теплоснабжении"», который предшествовал недавно принятому закону, отменяющему запрет на использование открытых схем теплоснабжения. В этом же документе сказано, что, по имеющимся у Комитета данным, с 2011 года доля домов, получающих горячее водоснабжение по закрытой схеме, увеличилась всего на 10% и преимущественно за счет подключения новых объектов. Столь низкие темпы перехода с открытых схем на закрытые прежде всего связаны с отсутствием государственной программы и должного софинансирования необходимых мероприятий. «Таким образом, идея о запрете использования открытых систем теплоснабжения имеет только два недостатка — на нее нужны деньги и время. Надо сказать, что и ранее закрытием схемы занимались по остаточному принципу или не занимались вовсе, поскольку за неисполнение утратившего силу закона наказание не было предусмотрено. Остается надеяться, что закон об обязательном переходе на закрытые схемы теплоснабжения в будущем будет вновь принят. Также интересно было бы узнать, каким образом соотносятся между собой отмена запрета на использование открытых систем теплоснабжения и принятая в конце октября 2021 года Стратегия социально-экономического развития РФ, направленная на декарбонизацию», — задает риторический вопрос Павел Никитин.
В ущерб потребителям
Переход на закрытые системы требует крупных финансовых вложений, для его осуществления в каждом здании должен появиться индивидуальный тепловой пункт (ИТП) с узлом учета тепловой энергии (УУТЭ). Например, в Санкт-Петербурге это потребовало бы от 100 до 150 млрд рублей, отмечает технический консультант «Данфосс» Вячеслав Гун. Отмена обязательности этого требования для теплоснабжающих организаций имеет очевидные перспективы, но в ущерб для потребителей. Для теплоснабжающих организаций существенно упрощается задача по эксплуатации и ремонту системы теплоснабжения. При этом сохраняется риск низкого качества услуги для потребителя.
«Но современные юридические условия работы теплоснабжающих компаний все чаще и все больше позволяют потребителям предъявлять требования непосредственно к поставщику услуги. В итоге это приводит для теплоснабжающей организации либо к потере потребителя, либо к инвестициям в реконструкцию. Перспективы реализации закона 438-ФЗ пока непонятны. Учитывая, что деятельность теплосетевых компаний, как правило, субсидируется из региональных бюджетов, в большей своей части дефицитных, средств на продолжение работ по переводу открытых систем ГВС в существующем жилом фонде в закрытые, скорее всего, не будет. Следовательно, продолжится стагнация тепловых сетей и систем потребления, которая будет сопровождаться повышенным износом трубопроводов и оборудования, повышенными затратами тепловой и электрической энергии, высокой аварийностью и нарушением нормативных параметров и гигиенических качеств воды в системах ГВС», — подчеркивает эксперт.