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
Опалубка «Вектора»: задавая высокий темп
В современном мостостроении — как при выполнении госзаказа, так и при реализации крупных концессионных проектов — ключевое значение имеет скорость производства работ. Существенно ее повысить позволяет использование несъемной опалубки из фибробетона, выпускаемой компанией «Вектор».
«С момента основания компании в 2008 году мы выбрали одним из ключевых направлений своего развития именно изготовление несъемной опалубки из фибробетона. Тогда для российского рынка это была достаточно новая технология, но мы сразу сумели оценить перспективность ее внедрения и широкого использования в сфере мостостроения», — вспоминает генеральный директор ООО «Вектор» Дмитрий Шантин.
Плюсы и еще плюсы
Использование фибробетонных плит и карнизных блоков позволяет значительно упростить строительство мостов, существенно сокращая время обустройства опалубки и объединяя в одном технологическом цикле сразу несколько операций (фото 2 и 3).
Кроме того, исключается время на демонтаж, снижаются расходы на реализацию подмостей и других методов подмащивания, которые используются в более консервативном строительстве (фото 4).
Консольные карнизные блоки из фибробетона незаменимы при строительстве современных мостовых сооружений. Хотя цена фибробетона несколько выше, чем у простых марок, разница в стоимости с лихвой покрывается скоростью ведения работ и меньшим объемом материала, что возможно благодаря его большей прочности. Особенно актуально использование этой технологии для проведения работ в труднодоступных местах, где проблематично применение грузоподъемных механизмов. Кроме того, при использовании несъемной опалубки не требуется дополнительной обработки поверхности — она получается гладкой и ровной, дающей возможность сразу приступать к работам по окраске подмостовой части плиты проезжей части.
Сравнение экономики применения несъемной опалубки из стеклофибробетона с использованием съемных систем позволяет сделать решительный выбор в пользу первого варианта.
В целом же можно выделить целый перечень серьезных преимуществ данной несъемной технологии. Прежде всего это минимизация временных и трудозатрат. В сравнении с традиционными методами существенно повышается скорость работ, сокращается число процедур, отсутствует необходимость снятия опалубки. Для монтажа плит или карнизных блоков нужны всего два человека, причем процесс не требует специфических знаний и умений.
Благодаря конструкции плиты, особенности сечения (чертеж 1), а также высоким механическим характеристикам прочности на сжатие и растяжение несъемная опалубка из этого материала обладает небольшим весом и низким уровнем прогиба.
Плотность фибробетона обеспечивает дополнительную защиту. Благодаря этому сооружение реже нуждается в ремонте и реконструкции, имеет более длительный срок эксплуатации. Кроме того, подобная защита оберегает стальную арматуру от проникновения внутрь вредных антиобледенительных солей и реагентов, которыми часто покрывают дорожное полотно.
Устойчивость к температурным перепадам фибробетона позволяет использовать его в любом регионе России.
Возможно создание фибробетонной опалубки для проектов со сложной конфигурацией. Высокий уровень пластичности армированного фиброй материала позволяет делать изделия любой сложности и по индивидуальным типоразмерам. Продукция подходит для обустройства плит проезжей части любых размеров и конфигураций в плане и поперечном сечении. Таким образом обеспечивается возможность создания различного архитектурного облика мостовых сооружений.
И не только
Неудивительно поэтому, что продукция ООО «Вектор» находит широчайшее применение при дорожно-строительных работах в разных частях России, включая самые крупные и ответственные объекты. Широкая география использования системы наглядно подтверждает ее универсальность, возможность работы в разнообразных климатических условиях.
«В числе наших заказчиков такие крупные строительные компании, как АО "ДиМ", АО "Мостострой 11", ООО "Мостоотряд 75", ООО "Московская мостовая компания", СК "Мосты и тоннели", ООО "СТМ-Центр", ООО "Горка" и многие другие, работающие по всей стране», — отмечает Дмитрий Шантин.
Среди наиболее значимых объектов, на которых использовались фибробетонные плиты, можно выделить Керченский мост (фото 5); развязку Северо-Восточной хорды в Москве; путепроводы и развязки в составе ЦКАД; развязки на автомагистрали «Таврида» в Крыму (фото 6); Фрунзенский мост в Самаре (фото 7), участок федеральной автодороги М-4 «Дон» в Ростовской области; автомобильный мост на юге Приморского края в рамках строительства дороги Владивосток — Находка — порт Восточный (интересно, что плиты изготавливались в непосредственной близости от объекта в целях сокращения временных затрат и издержек на доставку) (фото 8). Несъемную опалубку из фибробетона использовали также на объектах ЦКАД, при строительстве мостов на скоростной магистрали Москва — Санкт-Петербург (М-11 «Нева»), Бугринского моста в Новосибирске, путепровода через железнодорожные пути в Киришах (Ленобласть) — на данном объекте было применено техническое решение по надвижке пролета сразу с установленными плитами несъемной опалубки, и пр. Карнизные блоки нашли применение на строительстве «Тавриды» в Крыму (фото 10), мосте в составе федеральной трассы М-5 «Урал» в Башкирии, путепроводе через железную дорогу на Киевском шоссе под Обнинском, в составе ЦКАД над р. Москвой (фото 11) и др.
«Сегодня наша компания готова не только поставлять продукцию на строительные объекты, но и предлагает услуги по монтажу несъемной опалубки с последующей сдачей заказчику, а также возможно выполнение дальнейших работ по армированию и бетонированию плиты проезжей части. Квалифицированные бригады, хорошо знающие особенности наших опалубочных систем, могут быстро и качественно произвести весь комплекс работ. Это позволит заказчику не только получить комплексную услугу и не отвлекать своих работников от выполнения иных задач, но и даст дополнительный выигрыш в темпах. Нашим специалистам не надо тратить даже небольшого времени, чтобы изучить технологию. Так что теперь мы готовы предоставить услугу "под ключ", полностью освобождая заказчика от любых сложностей или нестыковок», — подчеркивает Дмитрий Шантин.
«Облегченные» технологии гидроизоляции кровли быстровозводимых зданий
Технология быстровозводимых зданий с металлическим каркасом и основанием кровли из профилированного листа — абсолютный лидер XXI века в строительстве промышленных, складских и общественных сооружений.
Унифицированные элементы, высокая скорость монтажа, относительная легкость конструкции — при всех преимуществах технологии стоить учесть: чтобы получить надежную тепло- и гидроизолированную плоскую кровлю такого здания, ее не стоит перегружать традиционными решениями, например, устройством цементно-песчаной стяжки по утеплителю.
Также необходимо понимать то, что смонтированный профилированный лист не защищает кровельную конструкцию от проникновения водяного пара из внутренних помещений. Как решить эти вопросы технологично и быстро? Варианты есть.
Как это устроено?
Классическая схема кровельного пирога по профилированному листу выглядит следующим образом: пароизоляция, теплоизоляция, основание под водоизоляционный ковер и водоизоляционный ковер. Каждый из слоев несет свою функцию, что в комплексе определяет, насколько долговечной будет крыша быстровозводимого здания и эффективными инвестиции в ее устройство.
Минус пар
Проблема первая — пароизоляция кровельного пирога. В случае с быстровозводимыми зданиями выбор материала для пароизоляционного слоя имеет принципиальное значение. Листы профнастила укладываются внахлест и совершенно негерметичны. Вся влага помещения, в особенности если это производственный цех или аквапарк/бассейн, устремляется вверх и сквозь щели увлажняет утеплитель, снижая его теплоизоляционные свойства, на поверхности профлиста появляется конденсат, который со временем приводит к коррозии. Чтобы этого не происходило, по профилированному настилу обязательно нужно устраивать пароизоляцию.
Для пароизоляции профилированного листа эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ разработали самоклеящийся битумно-полимерный фольгированный материал ПАРОБАРЬЕР СА500 и ПАРОБАРЬЕР СФ1000 — для зданий с любым влажностным режимом помещений.
Испытания в европейских лабораториях и российском ЦНИИПромзданий показали, что материал за счет наличия фольги является эффективной защитой от проникновения водяного пара в конструкцию плоской крыши. Дополнительно он способен выдержать вес монтажника, стоящего на пароизоляции между ребер профилированного листа.
Зачастую тепло- и гидроизоляция крепится к профнастилу телескопическими крепежами, проходящими насквозь через пароизоляцию и теплоизоляцию. Это потенциальные каналы проникновения влаги. Битумно-полимерный состав ПАРОБАРЬЕРа в этом случае надежно обволакивает крепежи и перекрывает повреждение от них.
Минус стяжка
В быстровозводимых зданиях на крышах в основном не устраивают стяжку, укладка гидроизоляции осуществляется непосредственно по теплоизоляционному слою.
Чистая механика
Рассмотрим варианты устройства водоизоляционного ковра на кровельной системе с комбинированной теплоизоляцией, в которой нижний слой формируется из каменной ваты, а верхний — из LOGICPIR PROF. Данная комбинация заметно набирает популярность, так как отличается относительно высокой устойчивостью к нагрузкам при эксплуатации.
Для устройства водоизоляционного ковра из битумно-полимерных материалов с механическим креплением к несущему основанию и с применением комбинированной теплоизоляции эксперты компании ТЕХНОНИКОЛЬ разработали кровельные системы: «ТН-КРОВЛЯ Фикс Комби» и «ТН-КРОВЛЯ Мастер Соло».
«ТН-КРОВЛЯ Фикс Комби» подразумевает крепление первого (нижнего) слоя гидроизоляции с материалом ТЕХНОЭЛАСТ ФИКС, к несущему основанию крыши. ТЕХНОЭЛАСТ ФИКС не требует праймирования поверхности утеплителя. Второй (лицевой) слой гидроизоляции с материалом ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП укладывается уже методом наплавления.
Еще одно системное решение «ТН-КРОВЛЯ Мастер Соло» — устройство однослойной гидроизоляции с мембраной ТЕХНОЭЛАСТ СОЛО РП1, обладающей повышенными прочностью и противопожарными характеристиками. Гидроизоляция крепится на телескопические крепежи по специальной кромке в местах нахлеста рулонов.
Кстати, битумно-полимерные материалы, предназначенные для укладки методом механической фиксации, в лабораториях ТЕХНОНИКОЛЬ проходят дополнительный тест на сопротивление раздиру стержнем гвоздя. Также делается обязательный расчет ветровой нагрузки, индивидуально определяются количество и шаг крепежа.
Наплавляй. А что, так можно было?
До определенного момента в России не было технологии, позволяющей наплавлять гидроизоляцию на утеплитель. В итоге эксперты ТЕХНОНИКОЛЬ решили этот вопрос в системе «ТН-КРОВЛЯ Мастер». В данном случае механически к основанию крепится только теплоизоляция. Первый слой гидроизоляции монтируется методом наплавления с битумно-полимерной мембраной УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС или с применением самоклеящегося материала УНИФЛЕКС С на LOGICPIR PROF СХМ/СХМ, кашированные стеклохолстом. Второй (верхний) слой укладывается с мембраной ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП. Технология прошла испытания в ЦНИИПромзданий и получила положительный отзыв экспертов.
«ТН-КРОВЛЯ Мастер»
- ПАРОБАРЬЕР С (А500 или Ф 1000)
- Минераловатный утеплитель ТЕХНОРУФ Н ПРОФ
- Плиты теплоизоляционные LOGICPIR CXM/CXM SLOPE
- Плиты теплоизоляционные LOGICPIR CXM/CXM
- Телескопический крепеж ТехноНИКОЛЬ
- Праймер битумный ТЕХНОНИКОЛЬ № 01
- УНИФЛЕКС С (УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС)
- ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП
УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС был специально разработан для наплавления нижнего слоя гидроизоляции по теплоизоляционным плитам. Мембрана обладает высокими прочностными и деформационными свойствами, сохраняет стабильность параметров при высоких и низких температурах. Специальный состав битумно-полимерного вяжущего позволяет быстро и надежно наплавить материал на поверхность утеплителя.
Наплавление УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС на кашированную стеклохолстом поверхность теплоизоляционных плит LOGICPIR PROF СХМ/СХМ имеет ряд особенностей. Оно выполняется при пониженном (до 1,2 атмосферы) давлении газа. При этом пламя горелки должно быть направлено параллельно поверхности теплоизоляции. Это необходимо для того, чтобы разогревался только гидроизоляционный материал.
Образцы для испытания на адгезию наплавленного рулонного материал к PIR-плите
Источник: пресс-служба компании ТЕХНОНИКОЛЬ
Образцы для испытания на адгезию наплавленного рулонного материал к PIR-плите
Испытания показали: прочность сцепления наплавленного рулонного материала УНИФЛЕКС ЭКСПРЕСС к плите LOGICPIR PROF СХМ/СХМ составила 0,1 Мпа. Это означает, что система способна выдерживать экстремальные ветровые нагрузки.
Применение в качестве нижнего слоя самоклеящегося материала УНИФЛЕКС С сокращает время на монтаж водоизоляционного ковра, так как материал имеет самоклеящийся слой для надежной фиксации на поверхности плит PIR. Прочность сцепления в этом случае также составляет более 0,1 МПа.
В завершение отметим — в двухслойных бесстяжечных системах в качестве верхнего слоя гидроизоляции применяется битумно-полимерная мембрана ТЕХНОЭЛАСТ ПЛАМЯ СТОП ЭКП с повышенными пожарно-техническими характеристиками РП1 и В2. Лабораторные испытания в рамках процедур сертификации материала доказали класс пожарной опасности кровли КП0. Таким образом, материал можно монтировать на кровлях любой площади без противопожарных рассечек.