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
Зачем нужны «дышащие» кровли? Комментарий эксперта
Устройство «пирога» плоской кровли на новом здании или при капитальном ремонте крыши не всегда происходит в идеальных условиях. Существуют отрицательные факторы, нивелировать которые проще всего с помощью специальных материалов гидроизоляции. Что это за факторы и какие материалы помогают их устранить — в комментарии Юрия Семенова, руководителя направления ЖКХ «Битумные мембраны и гранулы» компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Одинаковых крыш не бывает. Каждый объект — как уравнение с множеством неизвестных, включая вопрос нарушений влажностного режима конструкции и непрогнозируемых условий монтажа, которые в итоге могут привести к накоплению влаги в подкровельном пространстве, вздутию и локальному разрушению гидроизоляции. Если своевременно не обратить на это внимание, данный процесс принимает цикличный характер, наружная влага проникает в кровлю и провоцирует новые вздутия и разрушения. Оба процесса методично уничтожают значительные средства, вложенные в устройство эффективной кровли, и в конечном счете приводят к появлению протечек.
Если вернуться к вопросу возникновения пузырей, то основная причина их появления — это влага, которая попала под кровельный ковер. Возможно несколько путей попадания влаги — или через разрушенный слой гидроизоляции, или непосредственно в процессе монтажа до ее укладки.
Для решения проблемы образования пузырей в кровельном покрытии существует наиболее выгодный и простой способ — это система с перераспределением избыточной влаги под кровельным «ковром» с использованием специализированных гидроизоляционных материалов.
В продуктовой линейке Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ — ведущего международного производителя надежных и эффективных строительных материалов и систем — три битумно-полимерные мембраны для устройства подобного вида кровель: УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭПВ, УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭКВ и ТЕХНОЭЛАСТ ВЕНТ ЭКВ.
Особенность этих материалов — способ нанесения вяжущего с нижней стороны материала. Оно наносится в виде отдельных битумно-полимерных полос с высокой степенью адгезии, между которыми сохраняются свободные вентиляционные каналы с мелкозернистой посыпкой поверхности. Попавшая в каналы влага перераспределяется под кровельным ковром, предотвращая его вздутие, и в дальнейшем постепенно выводится из конструкции через специальные кровельные аэраторы ТЕХНОНИКОЛЬ, встроенные в гидроизоляционные слои. Мембрана УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭПВ применяется для устройства нижних слоев при установке новых кровельных ковров в процессе выполнения капитального ремонта крыши. В качестве верхних слов рекомендуется применять материалы ТЕХНОЭЛАСТ ЭКП и УНИФЛЕКС ЭКП с крупнозернистой посыпкой. В случае необходимости выполнить текущий ремонт без снятия существующей «старой» кровли рекомендуется использовать материалы ТЕХНОЭЛАСТ ВЕНТ ЭКВ и УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭКВ, которые укладываются в один слой.
Применение «дышащего» водоизоляционного «ковра» позволяет выровнять давление пара в подкровельном пространстве с давлением наружного воздуха, и полностью исключить образование вздутий между основанием и гидроизоляцией.
Архитектурный бетон: тренды нового времени
Активно используемый в зарубежных странах при отделке фасадов и внутренних конструкций архитектурный бетон постепенно начинает применяться и в России. По мнению экспертов, чем больше о материале будут знать заказчики и строители, тем быстрее он станет особо популярным и востребованным.
Архитектурный (лицевой) бетон может использоваться в качестве финишной облицовки фасадов зданий и стен помещений, при отливке скульптур и фигур. Его высокая пластичность и прочность позволяют реализовать многие смелые архитектурные идеи. В зарубежных странах материал очень давно и активно применяется в строительстве. Для России архитектурный бетон пока сравнительно новинка, тем не менее с проникновением новых трендов в отрасль интерес к нему начинает постепенно расти.
Имея потенциал
По словам старшего инженера-технолога компании PERI Сергея Петракова, если десять лет назад проект с архитектурным бетоном попадался примерно один раз в год (при этом чаще всего это были небольшие прямые участки стен, где использовалось большое количество элементов декора), то пять лет назад все чаще и чаще начали поступать проекты, в которых основная часть стен предполагала специальные решения. «Около трех лет назад в PERI начался масштабный проект по архитектурному бетону: это 30 тыс. м3 бетона и более 7 тыс. сборочных чертежей для создания опалубки. Параллельно данная концепция начала внедряться в частное домостроение. Уже более полугода PERI работает над проектом гостиницы в Краснодарском крае, состоящей из пяти корпусов. И все фасады — архитектурные. В целом, чем больше информации будет известно строительным компаниям об архитектурном бетоне, тем быстрее и интенсивнее будет развиваться данное направление. Еще необходимо финансирование. Не все регионы имеют достаточные средства для разработки данного направления, нет бетонных заводов, которые могут оперативно и качественно подобрать нужную смесь для каждого проекта», — добавляет он.
Архитектурный бетон применяется как для интерьера, так и для экстерьера. Но, безусловно, более широкое применение нашел именно для наружного использования, т. к. хорошо переносит любую погоду и очень прочен, напоминает директор по продвижению компании BARKA Александр Бондаренко. «Мы в основном работаем на рынке благоустройства. Наша компания заливает бетон в условиях производства и привозит готовые блоки на площадку для последующего монтажа. При такой технологии изделия прослужат десятилетиями. В отличие от других материалов (металл, дерево), изделие из бетона не стареет, не требует дополнительного ухода. Да, он грязнится, но его можно отмыть и привести в первоначальный вид. Это существенная экономия при эксплуатации. В нашей стране, отмечает эксперт, архитектурный бетон только завоевывает доверие участников рынка. Отходит мнение, что бетон это что-то черновое. Компания BARKA своим присутствием на рынке и выполненными проектами доказывает, что архитектурный бетон — это материал с большим потенциалом. Мы рады нести эту идею и доказывать, что данный материал — это не только бетон, используемый при строительстве. Свойства его значительно отличаются от товарного бетона, который мы привыкли видеть, и имеет иной состав. Архитектурный бетон — прежде всего финишный материал, самодостаточный, не требующий дополнительной эксплуатации. Мы часто рассказываем о его свойствах, возможностях, о видах поверхности и наполнителях, возможностях использования. Нам хорошо помогают реализованные проекты, которые можно увидеть своими глазами, потрогать и сделать выводы в пользу такого исполнения, такой технологии», — рассказывает он.
Тем не менее, по мнению директора по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубена Чинарьяна, растущая популярность архитектурного бетона — во многом миф в круге почитателей претенциозной «фестивальной» архитектуры. Да, он появился в России — как на проектах крупного уровня (например, опалубка PSK-Classik от «Промстройконтракт» использовалась при строительстве технопарка Сколково по проекту Захи Хадид), так и на массовых объектах (в частности, входная группа ЖК Clever Park в Екатеринбурге, где компания также работала). «Можно сказать, что лицевой бетон проник даже на бюджетные проекты в рамках реновации. И мы говорим отнюдь не про автопарковки, которые традиционно обходятся без отделки, хотя уровню архитектурного бетона не соответствуют. Нет, речь именно об интерьерах. Для использования лицевого бетона в экстерьерах в России слишком экстремальный климат. Однако в любом случае лицевой бетон используется у нас как изюминка, возможность сделать более "по-западному". Это сильно отличается от применения в Европе или США, где лицевой бетон — визитная карточка общественных пространств, например, метро. Отсутствие опыта в России сказывается и на проектировании, где архитекторы часто не подстраиваются под размеры щитов, создавая дополнительные сложности для опалубочных компаний, которых могло бы быть и меньше», — считает эксперт.
Менеджер по разработке продуктов, бетонные смеси «ЛафаржХолсим Россия» Анжелика Бочарова подчеркивает, что лицевой, или архитектурный, бетон — это прежде всего декоративные характеристики: цвет и оттенки, структура и фактура, количество дефектов на единицу площади и т. д. Главная задача — согласовать эти характеристики и методы оценки поверхности готового бетонного изделия между участниками процесса, среди которых архитекторы, производители бетонной смеси, производители работ, технического надзора и самого заказчика. «В России требования заказчиков к архитектурным бетонам существенно завышены. В большинстве случаев от материала ожидают идеально ровной, однотонной поверхности без дефектов, как у пластика, например. На Западе иной подход к оценке. На бетон смотрят "издалека", позволяют ему быть собой, быть "честным", фактурным», — делает выводы специалист.
Технологичные решения
Архитектурный бетон, отмечает директор по маркетингу ООО «Дока Рус» Маргарита Хорошилова, это бетон с самой красивой поверхностью и в то же время одна из самых сложных задач для опалубочной техники. Заказчик должен осознавать, что высокие требования к качеству и эстетике поверхности лицевого бетона нельзя выполнить стандартными методами. Должны быть соблюдены строгие регламенты по организации бетонирования и правильности фиксации установочных элементов, защите компонентов, взаимодействию на строительной площадке, а также тщательный выбор поставщиков бетона, опалубки, арматуры и смазки.
Технология производства лицевого бетона, добавляет специалист, сложнее, чем обычное бетонирование. Например, помимо расположения анкеров, на поверхность бетона влияют размеры элементов и/или отпечатки рам на стыках элементов. Поверхность бетона полностью зависит от палубы (отпечаток в бетоне), системы опалубки (например, с рамной опалубкой картина отпечатков в бетоне задана заранее) и способа обработки поверхности.
Одним из решающих факторов, комментирует тему исполнительный директор ООО «"Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА"» Андрей Бунт, при работе с архитектурным бетоном является качество получаемой лицевой поверхности бетона, которое обеспечивается в первую очередь комплексом опалубочных решений, которые позволяют реализовать архитектурный проект в получаемой бетонной поверхности. На отечественных строительных площадках для получения архитектурного бетона в основном используют балочно-ригельную опалубку, которая учитывает все технологические требования для получения архитектурного бетона: создание любой архитектурной формы, восприятие нагрузок, возникающих при бетонировании, возможность установки тяжа в любом месте (например, на крупнощитовой опалубке данное место определено конструктивом элементов).
«Немаловажной составляющей в технологии опалубочных работ для архитектурного бетона является разработка комплекта рабочей документации для сборки опалубочных элементов, для данной работы нужна высококвалифицированная команда инженеров, скорее это даже самый важный фактор для разработки комплекта опалубки. Компания ООО "Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА" имеет большой опыт в реализации таких проектов, мы сможем найти оптимальное решения для любой задачи такого плана», — подчеркнул Андрей Бунт.
Сергей Петраков также поясняет, что основные требования при выборе опалубки заключаются в грамотном статическом расчете и правильной сборке с соблюдением всех технологий. Многие клиенты полагают, что основной упор нужно сделать на подбор бетонной смеси (цвет, консистенция и т. д.), а выбор опалубки отодвигают на второй план. Но это мнение ошибочно. Несмотря на то, что бетон является основным компонентом монолитных работ, необходимо предусмотреть множество нюансов — начиная от взаимодействия бетонной смеси с бенотоотделяющим средством до четко отработанной технологии бетонирования. А здесь необходима правильно подобранная система опалубки.
Особое внимание, отмечают специалисты, также следует уделять и характеристикам самой бетонной смеси и добавкам. По словам технического эксперта «ЛафаржХолсим» Антона Кривенцова, для получения максимально качественной лицевой поверхности особое внимание следует уделять уходу за бетоном, времени и температуре его затвердевания. Это позволит избежать резких скачков и подъемов температуры, что может привести к усадочным деформациям и трещинам. Во многих случаях стремятся, наоборот, снизить скорость и температуру при затвердевании бетона. «Главный параметр, по которому в настоящий момент подбирается добавка, это технико-экономическая эффективность при применении в бетоне. Частой ошибкой становится пиритизация решений в сторону цены, а не достигаемой эффективности. В целом при правильно составленном техническом задании и соблюдении всех технологий изготовления и укладки риск выбора неправильных добавок сводится к минимуму. Основные факторы, на которые стоит обратить внимание, это жизнеспособность бетонной смеси (лучше иметь некий запас по времени, особенно в летний период), температура гидратации и экзотермия для предупреждения рисков появления усадки и трещин, а также способы ухода за еще незатвердевшим бетоном после его укладки», — резюмирует он.
Мнение:
Сергей Петраков, старший инженер-технолог компании PERI:
— Опалубочных систем, которые подходят для архитектурного бетона, не так много на рынке. Поэтому очень важно, чтобы у строителей были качественные материалы и инструменты. Например, фанера, которая используется в таких проектах, применяется только один раз, и очень часто ее приходится распиливать под конкретный размер. Спил тоже должен быть сделан под определенным углом. Именно поэтому необходимо иметь качественное оборудование, ведь от него напрямую зависит будущее бетонной поверхности.
Мнение: Рубен Чианарьян, директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт»:
— Опалубка «Промстройконтракт» многократно использовалась для создания архитектурного бетона при строительстве отелей, частных домов, стадионов чемпионата мира по футболу и других сложных объектов. Особое место занимают в нашем портфолио креативные пространства: например, лаборатории и технопарки Сколково. Большую роль в успехе проекта сыграло то, что инженеры-супервайзеры ПСК постоянно присутствовали на объекте, контролируя качество сборки опалубки для архитектурного бетона, в том числе систем для одностороннего бетонирования.
В крупнощитовой опалубке, такой как PSK-Delta, есть восемь отверстий для стяжки, а реально используются только три. Но след на бетоне оставляют в итоге все. Балочно-ригельная опалубка позволяет разместить стяжки там, где их будет минимально видно, а также сделать максимально ровными стыки. Однако тут все упирается в профессионализм рабочих на стройплощадке — уровень квалификации тех, кто собирает опалубку и работает с ней.