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
Из 2D в 3D вместе с Renga: опыт проектировщика социальных объектов из Чебоксар
Постановление Правительства РФ №331 о применение технологии информационного моделирования для строительства объектов госзаказа разделило строительную отрасль на ее сторонников и критиков. Наиболее уязвимыми к новым требованиям оказались региональные проектные организации, небольшие застройщики и службы госзаказчика.
«Проектно-сметное бюро» из Чебоксар называет главными плюсами BIM-проектирования сокращение количества ошибок и ускорение всех процессов от начала работы до согласований. Компания работает в основном с объектами, на которые распространяется действие Постановления 331. Это школы, детские сады, больницы, физкультурно-оздоровительные центры, дома культуры.
«К внедрению BIM мы подошли исходя из потребности в автоматизации проектирования. Когда основной рабочий инструмент — это AutoCAD, ручной подсчет объемов и материалов занимает большую долю времени проектирования. А отсутствие наглядности приводит к ошибкам и пересечениям в проекте. От новой программы для BIM-проектирования мы ожидали широкий инструментарий для выполнения всех разделов согласно Постановлению 87 о составе разделов проектной документации. Стоимость, конечно, тоже имела значение при выборе. Рассматривали три системы — две зарубежные и российскую Renga. В сравнении и выборе принимали участие я, мой заместитель и ведущие инженеры. Renga победила как наиболее быстрая для вхождения в BIM-технологию система, доступная по стоимости владения, с простой и понятной совместной работой над одним проектом инженеров разных разделов», — рассказывает директор «Проектно-сметного бюро» Павел Михайлов.
Погружение в BIM-проектирование давалось компании непросто, нужно было перестроить мышление с двухмерного на трехмерное. Полностью разобраться в системе и оценить преимущества, которые несет в себе новая технология, удалось во время выполнения пилотного проекта «Сельский дом культуры на 100 мест». По существующей документации были разработаны разделы АР, КР и ИОС. По ним была получена проектная, а также частично рабочая документация.
Первый BIM-проект «Проектно-сметного бюро» сопровождали специалисты АСКОН-Волга, а все возникающие вопросы помогала решать техническая поддержка. Для комфортной работы с информационной моделью компания обновила компьютеры, хотя Renga не требовательна к ПК, все зависит от объема разрабатываемой модели.
Первый BIM-проект в Renga
«Проектно-сметное бюро» выполнило BIM-проект в Renga по строительству социально-культурного центра в д. Тувси Цивильского района Чувашской Республики. В здании расположены зрительный зал с эстрадой, артистическая, кабинет заведующего, библиотека и вестибюль с гардеробной, техническое помещение и санузлы, кружковая.
Проект был выполнен за два месяца (разделы АР, КР, ИОС) и с учетом того, что его разрабатывал один инженер.
«Для нашей компании знакомство с BIM-технологиями дало большой профессиональный опыт. Мы увидели множество плюсов перехода на проектирование с использованием BIM: меньшее количество ошибок, автоматизация многих рутинных операций, совместная работа над одним проектом инженеров разных разделов. Перечислять можно долго, как итог, мы полностью удовлетворены знакомством с программой. Применяем Renga в основном для разработки архитектурных и конструктивных решений, а также для подсчета объемов материалов», — комментирует директор «Проектно-сметного бюро» Павел Михайлов.
Все желающие могут скачать пробную версию Renga и познакомиться с российской BIM-системой. Если вы уже пользователь программы, то не забывайте ее обновлять.
Окна станут безопаснее? И дороже? Продолжение
Разродившаяся в профессиональной среде дискуссия по поводу нового ГОСТ 23166-2021 «Конструкции оконные и балконные светопрозрачные ограждающие», который вступил в силу в ноябре 2021 года, не теряет остроты. Эксперты рассуждают как о соответствии самого стандарта требованиям к нормативам такого уровня так и корректности терминов, избыточных требованиях и возможности двояких толкований его положений.
Что стандартизировали?
Одной из тем в полемике о качестве нового документа стал сам предмет стандартизации. Ряд экспертов сошлись во мнении о недопустимости признания в этом качестве оконных и балконных светопрозрачных ограждающих конструкций.
По словам Виктора Микова, к.ф-м.н., эксперта-консультанта НИУПЦ "Межрегиональный институт оконных и фасадных конструкций (МИО)" стандарты «Общие технические условия (ОТУ)» разрабатывают на группы однородной продукции, под которыми понимается: «максимально возможная совокупность продукции, характеризующаяся общностью функционального назначения, области применения, конструктивно-технологического решения и номенклатуры основных показателей качества». «Оконные блоки и конструкции остекления лоджий имеют различное функциональное назначение и области применения, - поясняет позицию Виктор Миков, - Оконные блоки в качестве однородной продукции должны быть изготовлены с переплетами из одного материала, т.е. группы оконных блоков из древесины, ПВХ, алюминия, стали, композитов. И на каждую группу должен быть отдельный стандарт ОТУ».
С коллегой соглашается руководитель отдела строительного консалтинга profineRUS Александр Артюшин: «Стандарт не соответствует требованиям ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены.» в части установки требований «к группам однородной продукции». Стандарт должен описывать требования только к однородной продукции. Либо это оконные блоки, либо оконные конструкции, которые уже установлены в проем, либо это требования к балконному остеклению (а балкон это не проем здания), либо требования к москитным сеткам и т.п. Кроме того в соответствии с ГОСТ1.5-2001 Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Общие требования к построению, изложению, оформлению, содержанию и обозначению», заголовок должен иметь необходимые и достаточные признаки, отличающие данный объект стандартизации от других объектов, определять объект стандартизации с учетом наименования соответствующей группы по классификатору продукции (услуг). «Конструкции оконные и балконные светопрозрачные» по ГОСТ 23166-2021 не имеют группы по классификатору продукции.» В данном стандарте все перемешено и к изготовителю продукции предъявляются невыполнимые требования, не относящиеся к качеству самой продукции.
Термины важны
Наличие существенного количества неточностей в области терминологии и характеристик – одна из часто озвучиваемых претензий к новому документу. Так, Сергей Корниенко, д.т.н., заведующий кафедрой «Архитектура зданий и сооружений» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет», считает, что невыверенный тезаурус документа затруднит работу с ним специалистов. «Авторы смешивают понятия «материал», «изделие», «конструкция», «часть здания», - поясняет эксперт, - Так, в заглавии ГОСТа указаны светопрозрачные ограждающие конструкции, а областью применения (раздел 1, первый абзац) являются оконные и балконные блоки. В разделе 3 «Термины и определения» (п. 3.26) авторы прямо указывают, что оконный блок – это изделие, но в примечании к этому пункту уже говорят о конструкции. В п. 3.24 отождествляются окно и оконная конструкция. Термин «система уплотнения монтажного шва» (прим. к п. 3.24) не соответствует терминологии, принятой в ГОСТ 30971-2012 (п. 3.6). Неясно, что авторы понимают под «акустическим разрывом». В п. 3.40 обозначена только одна функция светопрозрачной ограждающей конструкции – обеспечение помещений естественным светом, но в п. 3.24 окно позиционируется как многофункциональная конструкция, состоящая из различных элементов».
Александр Артюшин в свою очередь обращает внимание на отсутствие определения разницы между несущими и дистанционными подкладками и прокладками и недоумевает по поводу отсутствия требований по показателю светопропускание при наличии регламентации испытаний на этот показатель. Артюшин удивляется и наличию ссылки на не имеющий, по его мнению, отношения к теме ГОСТа стандарт «Конструкции стальные строительные».
Всеволод Абакумов, менеджер проекта АО «Лумон», указывает на неполноту перечня основных эксплуатационных характеристик балконного остекления: «Авторы отнесли к таковым водопроницаемость, сопротивление ветровой нагрузке и безотказность, и по каким-то причинам не упомянули приведенное сопротивление теплопередаче, звукоизоляцию и воздухопроницаемость».
Сергей Корниенко обращает внимание на наличие ошибочных нормируемых эксплуатационных характеристик: «В таблице А.1 приведены базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче оконных и балконных блоков, классифицируемые в зависимости от градусо-суток отопительного периода. Указанные значения совпадают с данными таблицы 3 СП 50.13330 для светопрозрачных ограждающих конструкций (кроме фонарей). Очевидно, для изделий и конструкций эти данные не должны совпадать, поскольку в любой оконной конструкции есть неоднородные участки, которые могут существенно повлиять на теплотехнические характеристики конструкции. Кроме того, практическое применение табл. А.1 ограничено только жилыми зданиями, гостиницами и общежитиями; применение этой таблицы для зданий общественного и производственного назначения затруднено».
Многозадачность разработки
Начальник производства компании «Окна Панорама» Антон Клевцов при этом сетует на исчезновение всех числовых, единых для всех производителей, параметров отклонений. Предлагаемая редакция указывает, что предельные отклонения номинальных размеров рам и створок (полотен) по длине и ширине, размеров расположения оконных приборов, а также разность длин диагоналей прямоугольных элементов изделий не должны превышать значений, рекомендуемых предприятиями – изготовителями фурнитуры и системодателем. Прочие допуски на изготовление изделий (допустимые зазоры, перепады лицевых поверхностей и пр.) принимают по рекомендациям системодателей и устанавливают в рабочих чертежах. «Перестанет отсутствовать единый стандарт, что даст возможность недобросовестным производителям делать некачественный продукт», - считает Клевцов.
Сомнительные требования
Многие профессионалы подвергли сомнению часть требований нового ГОСТ и высказали опасения по поводу возможных последствий их введения.
Антон Клевцов считает, что ГОСТ содержит много положений с двусмысленной трактовкой, что может вызвать волну судебных дел: «Указывается, например, что при применении скрытых и полускрытых петель в оконных и балконных блоках должны быть обеспечены все эксплуатационные показатели изделий по 5.5.2 и, при необходимости, проведены дополнительные испытания по определению сопротивления теплопередаче для исключения промерзания в зоне петель (например, в случае врезки в зоне термического разрыва). Но никаких разъяснений по способу определения случаев такой необходимости не даётся». Эксперт также обращает внимание на наличие требования о том, что для безопасного мытья оконных стекол человек, осуществляющий мытье, должен находиться внутри помещения и иметь беспрепятственный доступ к стеклу без риска выпадения наружу и на отсутствие при этом методики оценки данных рисков.
Всеволод Абакумов утверждает, что для примера безрамного остекления в ГОСТе используются устаревшие модели, а в описании не указаны многие важные технические детали: «В новом ГОСТе указывается, к примеру, что конструкция безрамного остекления состоит из верхнего и нижнего несущих алюминиевых профилей. Но многие безрамные системы остекления изготавливаются с одним несущим профилем и это как раз является их преимуществом». Помимо этого разработчики документа для обеспечения безопасной эксплуатации светопрозрачного заполнения оконных, балконных блоков и балконного остекления рекомендуют применять безопасное многослойное или безопасное закаленное стекло. Абакумов обращает внимание на то, что в безрамном остеклении в целях безопасности использование многослойного стекла запрещено.
Сергей Корниенко считает, что документ содержит сомнительные требования: «Так, разработчики ГОСТа рекомендуют в конструкции оконных блоков применять системы ограниченной вентиляции в виде отверстий в уплотнителях (п. 5.6.2). Иными словами, сначала предлагается максимально герметизировать конструкцию, создав окно с почти нулевой инфильтрацией воздуха, а затем сделать дырки в окнах. В п. 5.9.5 отсутствуют какие-либо упоминания о перспективных типах остекления, в частности, о смарт-стеклах, что может заметно снизить возможности практического применения ГОСТа, используя мировой рынок материалов, изделий и конструкций. В качестве варианта отделки оконных откосов авторы предлагают использовать облицовку теплоизоляционными панелями из экструдированного пенополистирола с покрытием из фиброцемента или ПВХ (п. 5.9.11.3), однако такое решение несет риски конденсации влаги в зоне внутренних откосов в холодный период».
Будем ли соблюдать?
Татьяна Зарембо, директор Ассоциации продавцов и производителей оконной и дверной фурнитуры, обращает внимание, что положения нового стандарта необходимо будет учитывать при выполнении государственных подрядов и работе по договорам, которые предусматривают соблюдение требований ГОСТ. Компаниям, которые работают по внутренним регламентам, тоже не избежать соблюдения нормативов, так как они имеют определяющее значение во время судебных тяжб. «Уверены, что соблюдение требований нового ГОСТ 23166-2021 благоприятно отразится на безопасности оконных конструкций и существенно снизит травматизм при обращении с ними», - подчеркивает Зарембо. По ее мнению, самым важным является следование ГОСТу именно в части безопасности, поскольку здесь нельзя полагаться на осведомленность потребителей о тех или иных технологических решениях. «Установка элементов детской безопасности вообще должно стать обязательным для всех жилых зданий и учреждений, где могут находиться дети, - убеждена она, - Это должно быть настолько же естественно и безапелляционно, как использование детского кресла в автомобиле при перевозке маленьких детей. И, конечно, этот должно соответствующим образом контролироваться со стороны государственных органов».
Александр Артюшин считает, что этот документ не может иметь статус Стандарта, Приказ о его вводе следует отменить, а настоящий текст рассматривать, как вторую редакцию для публичного обсуждения (первая была в 2018г.). «Как можно предъявлять какие-либо требования к качеству продукции, если сам стандарт не соответствует требованиям, предъявляемым к стандарту? То, что происходит это технический и юридический нонсенс! Неоднозначность порождает судебные иски, которые никому не нужны. Данный документ искусственно увеличивает стоимость оконных блоков для всех Заказчиков. Государственный Стандарт не имеет права быть полуфабрикатом. От должен быть отменён и полностью переработан в соответствии с требованиями, предъявляемыми к Государственным стандартам. Понятно, есть планы выпуска стандартов, разработчики вложились в его написание. Но работать по нему придется всем компаниям, в том числе и строительным, по всей России. Нельзя перекладывать на плечи потребителей и изготовителей требования сырого документа».
Как бывает довольно часто - страсти покипят и утихнут. Но оказывается не в этом случае. РОССТАНДАРТ прислушивается к дискуссии и, видимо, понимает, что не совсем всё ладно. Перед Новым годом, 17.12.2021г. РОССТАНДАРТ выпускает приказ №1813-ст, в соответствии с которым действие ГОСТ 23166-99 Блоки оконные. Общие технические условия., продлевается ни много, ни мало на 2 года.
Не проще было бы для всех участников рынка – изготовителей, строителей, проектировщиков, РОССТАНДАРТА, ТК465 и ПК24 еще на стадии разработки обеспечить прозрачность и объективность обсуждения Государственного стандарта 23166-2021, а также других стандартов в этой области?