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
Время обновлять
По оценке экспертов, значительная часть российских подрядных строительных компаний, оказывающих услуги по изготовлению буронабивных свай, имеют на балансе изрядно изношенную технику.
Технология буронабивных свай (БНС) уже давно считается классической, но не устаревающей, так как эффективна в любых грунтах, в том числе и слабых, имеет высокую несущую способность и может использоваться в условиях плотной городской застройки.
Генеральный директор ООО «НПСФ «Спецстройсервис», к. т. н. Владимир Мишаков рассказывает, что преимущества БНС по сравнению с забивными сваями - это возможность изготавливать сваи любой длины и любого диаметра практически в любых грунтах без динамического воздействия на существующие здания. По технологии устройства их можно подразделить на сваи, устраивающиеся под защитой глинистого раствора; на сваи, устраиваемые под защитой обсадной трубы; на сваи, выстраиваемые с помощью шнека с проходным отверстием; а также на сваи, устраиваемые без выемки грунта типа Fundex. Широкое распространение буронабивные сваи в нашей стране получили, в том числе, добавляет эксперт, и благодаря хорошей нормативной документации, которая существует в России уже более 50 лет (задействована в СП 24. 13330.2011 и СП 50 – 102 – 2003).
Выбор конкретной технологии устройства БНС в основном определяется инженерно-геологическими условиями участка строительства, а также задачами, которые решаются на конкретных объектах в определенном регионе, поясняет главный инженер проекта ООО «ГЕОИЗОЛ» Андрей Бунак. При наличии достаточно большой толщи грунтов основания, не обеспечивающих восприятие заданных нагрузок от здания и сооружения, выбирается свайный фундамент, который передает основные нагрузки на «хорошие» грунты и уменьшит осадку здания. «Специалисты Группы компаний «ГЕОИЗОЛ» накопили большой опыт проведения работ по изготовлению буронабивных свай, по любой из технологий на глубину свыше 70 м., особенно в области устройства свайных оснований на слабых грунтах. В том числе, они использовались для создания надежных фундаментов таких знаковых объектов Санкт-Петербурга как ЗСД, МФК «Лахта Центр», набережная Макарова, Синопская набережная, при проведении капитальных ремонтов исторических набережных города. В настоящее время с использованием технологии буронабивных свай специалисты ГК «ГЕОИЗОЛ» возводят подземные паркинги на Марсовом поле, д. 1, литера А и во второй очереди бизнес-квартала «Невская Ратуша», фундамент под опоры Витебской развязки ЗСД, а также основание будущего путепровода в составе 8-го участка федеральной трассы «Таврида»», - добавил он.
Финансовый фактор
По мнению экспертов, в настоящее время главная сложность устройства БНС связана с устаревшей буровой техникой. Она еще активно используется в строительстве по экономическим причинам. Специалист по буровым установкам компании «СюйГун Ру» Игорь Мурашов отмечает, что на сегодняшний день парк буровых машин российских компаний состоит из старых европейских машин 00-х или начала 10-х годов. «Как правило, эта техника была приобретена до глобального подорожания курса валюты. В настоящее время подрядчики обновляют свой парк буровых, но не так активно, как это было, к примеру, в начале олимпийских строек в Сочи. Однако прогресс не стоит на месте и каждый год модернизируются старые модели или выходят совершенно новые с более высокой производительностью, более экономичные и с автоматизированными функциями. Поэтому чтобы быть на пике технологий и не тратиться на ремонты лучше постепенно обновлять машину через 3-5 лет, как это принято в Европе и Китае. А вызвать специалистов для обслуживания и ремонта буровых XCMG можно более чем из 40 сервисных центров в России, которые расположены почти во всех крупных городах»,- рассказал представитель компании.
В России многим строительным компаниям действительно финансово сложно обновлять парк строительной техники каждые 5-6 лет, считает главный механик ООО «УМ Геоизол» Руслан Омаров. «По моим оценкам, около 90 % российских подрядных компаний, оказывающих услуги по изготовлению буронабивных свай, имеют на балансе изрядно изношенную технику, требующую постоянных ремонтов. Как правило, в большинстве случаев новые машины приобретаются в лизинг или кредит. Только очень крупные, единичные компании могут позволить себе покупку буровой установки средней стоимостью 140-160 млн рублей без рассрочек»,- отмечает специалист.
Еще 5-7 лет назад, добавляет Руслан Омаров, многие компании стремились перевести содержание и обслуживание своей техники на аутсорсинг. В данный момент компании пошли в обратном направлении и стали развивать собственные ремонтные подразделения. Дело в том, что сервисные центры некоторых крупных производителей техники недостаточно большие, чтобы покрыть потребности рынка, темпы ремонта у них очень низкие. Можно ждать 1-2 недели, пока освободится инженер, а в это время у строительной компании простаивает объект. Поэтому, для подрядной компании во всех смыслах выгоднее «вырастить» штатных механиков, способных оперативно устранять неисправности оборудования. Например, у компании «УМ Геоизол» в штате 15 высококвалифицированных механиков.
К сожалению, кроме сложностей с финансами, резюмирует Владимир Мишаков, у некоторых строителей часто отсутствует культура производства и несоблюдение требований нормативных документов к технологии изготовления свай, что часто приводит к аварийным ситуациям. «В частности, можно вспомнить, например, реконструкцию набережной Обводного канала, когда вместо положенной пробки в 2 -3 м (в текучепластичных суглинках) при выемке грунта шнеком из обсадной трубы грунт извлекался с перебором и произошла значительная осадка рядом расположенного электрокабеля на 110 киловольт, что могло привести к обесточиванию нескольких районов города. Также вспоминается неправильно устройство свай, с использованием бетонирования по полому шнеку при строительстве подземной части ТК Галерея, около Московского вокзала. При излечении шнеков происходил перебор грунта (в шесть раз по сравнению с объемом свай) и в результате окружающая застройка села более чем на 250 мм и два здания по Лиговскому проспекту пришлось разобрать. Кроме того, сели пути Московского вокзала и подземный переход метро. Данные работы выполнялись известной иностранной фирмой, не имеющей опыта деятельности в наших специфических грунтах. Заканчивала их у дома Перцова наша организация «Геострой» без всяких нареканий»,- подчеркнул он.
Мнение
Игорь Мурашов, специалист по буровым установкам компании «СюйГун Ру»
Основными определяющими факторами для выбора буровой машины является геология участка работ, а так же необходимый диаметр и глубина сваи по проекту, применение обсадных труб и др. Наша компания ООО «СюйГун Ру» официальный дистрибьютор китайского концерна XCMG в России представляет линейку из 20 моделей буровых машин с крутящим моментов ротора от 80 кН/м до 793 кН/м и множеством вариантов комплектаций для удовлетворения любых требований заказчика. Машины могут работать по технологии с штангой келли и обсадным столом, непрерывный шнек CFA, пенвмоударное бурение DTH. В отличие от европейских производителей, китайский бренд XCMG предлагает машины собранные из тех же комплектующих, но по более привлекательной цене. В прошлом году вышла новая серия буровых машин XCMG “E”, они будут постепенно заменять предыдущее поколение “D”. В новых моделях установлены современные мощные и экономичные дизельные двигатели, усилен портал мачты и сама мачта, имеется ряд автоматических функций: подъем мачты, возврат на точку бурения, автоматический сброс, возврат на ранее выставленные обороты двигателя после паузы в работе и др.
Инженерно-экологические изыскания в условиях большого города
В Петербурге растет спрос на инженерно-экологические изыскания. Они требуют от специалистов-изыскателей, учитывая своеобразие города, особо профессионального подхода к оценке возможных рисков.
Инженерно-экологические изыскания являются обязательным этапом подготовительных строительных работ. Они проводятся в комплексе с другими необходимыми предварительными исследованиями объектов и территорий. В канун Дня эколога (5 июня) мы решили уделить внимание непосредственно экологической составляющей таких изысканий и особенностям таких экспертных работ в Петербурге.
В нашем городе сложная градостроительная ситуация, обусловленная наличием множества зон с особыми условиями использования территории (ЗОУИТ), в том числе сложившейся исторической застройки, отмечает генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ» Николай Олейник. Это дает свою специфику инженерно-экологическим изысканиям. В частности, самую большую площадь среди ЗОУИТ, накладывающих ограничения на застройку, на территории Петербурга и Ленинградской области занимают водные объекты. К примеру, река Нева сама по себе является, в том числе поверхностным источником водоснабжения, обладает рыбохозяйственной значимостью. Также при проведении инженерно-экологических изысканий должно учитываться наличие в городе аэропорта и его приаэродромных территорий. Для некоторых районов Петербурга это имеет особое значение при проектировании. Безусловно, нельзя забывать и об исторической застройке. Большая часть зданий и сооружений в историческом центре и за его пределами обладает статусом объекта культурного наследия местного, регионального или федерального значения.
«По нашему опыту наиболее часто в условиях Петербурга востребованы инженерно-экологические изыскания необходимые при эксплуатации зданий и сооружений, а также при их сносе (демонтаже). Также часто выполняются работы по медико-биологическим исследованиям, гидробиологическим исследованиям, локальное обследование загрязнения грунтов и грунтовых вод, реже — запросы на редкие биологические исследования, например, по выявлению бактерий, оказывающих коррозионное воздействие на строительные материалы. В свете усиления государственного надзора в сфере соблюдения природоохранного законодательства можно с уверенность сказать, что инженерно-экологические изыскания являются востребованной и перспективной отраслью. Кроме того, особое значение для крупных компаний приобретает учет ESG-факторов, то есть того, как компания заботится об экологии при ведении бизнеса», — считает Николай Олейник.
Согласно критериям
В соответствии с СП 11-102-97, отмечает заместитель генерального директора по развитию АО «ПЕТЕРБУРГ-ДОРСЕРВИС» Анатолий Пичугов, полевой этап работ выполняется всегда, но его объем и состав зависят от стадии проектирования и строительства. Для выполнения полевых работ необходимы: газоанализаторы, радиометрические приборы, оборудование для измерения электромагнитного излучения, шума, вибрации, тепловых полей и др. Для опробования отобранных образцов почв, грунта, воды необходима сертифицированная экологическая лаборатория, оснащенная всем необходимым.
В целом стоимость инженерно-экологических изысканий, добавляет эксперт, формируется по сборникам цен на инженерные изыскания для строительства на основании объемов проведенных работ. Критерии выбора подрядчика: наличие допуска СРО и соответствующих специалистов в штате, опыт производства работ и успешного прохождения экспертизы раздела экологических изысканий для строительства объектов.
Руководитель отдела инженерно-экологических изысканий EcoStandard group Ксения Селифанова отмечает, что иногда в отчетах об инженерно-экологических изысканиях встречаются ошибки. Первый — человеческий фактор. Порой из-за недостаточного опыта неправильно либо неполноценно определяются виды и объемы работ. Сюда же отнесем недостаточно компетентное выполнение самих работ. Второй —давайте назовем «сюрпризом в процессе выполнения». Это когда все исследования были заложены правильно и соответствуют нормативной документации, но в процессе выполнения работ (как полевых, так и камеральных) обнаруживается необходимость выполнения дополнительных исследований, либо проектировщики внесли корректировки в исходные данные и не предоставили окончательного варианта изыскателям. К сожалению, такое часто встречается. Есть еще один фактор, который не совсем относится к ошибкам, но вызывает сложности на этапе приемки работ, — это разная трактовка нормативной документации», — резюмирует специалист.
Ксения Селифанова поясняет, что ценообразование инженерно-экологических изысканий состоит из нескольких пунктов: «Во-первых, транспортные расходы, включающие перевозку и амортизацию необходимого оборудования. Во-вторых, лабораторно-инструментальные исследования. Причем у большей части изыскательских организация нет своей лаборатории и все исследования уходят на подряд в аккредитованные лабораторные центры. В-третьих, покупка справочных материалов – т.е. справок из уполномоченных органов. Есть еще один пункт ценообразования, но он встречается редко. Это – покупка экспертных заключений по результатам лабораторно-инструментальных исследований. Для согласования в экспертных организациях стоимость услуг нужно подтверждать сметами по сборникам базовых цен. Причем довольно часто данные цифры рознятся с реальностью», – отмечает эксперт.
Мнение:
Николай Олейник, генеральный директор ЗАО «ЛенТИСИЗ»:
— На мой взгляд, решающим для заказчика должно являться то, сколько лет компания работает на рынке. Также обязательно нужно учитывать положительный опыт прохождения государственной и негосударственной экспертизы проектной документации и/или результатов инженерных изысканий. Безусловно, большим преимуществом является наличие у подрядчика собственной аккредитованной лаборатории либо налаженная связь с такими лабораториями. Для полноценной и оперативной работы кадровый состав изыскательской организации должен включать в себя специалистов по полевым и камеральным работам.