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
На все времена: о чем говорит кирпичный фасад
Несмотря на появление все новых фасадных решений, кирпич был и остается универсальным материалом, позволяющим не только создавать неповторимую эстетику, но и обеспечивать надежность и долговечность ограждающих конструкций. Видением ситуации на рынке кирпича, причинах стабильно высокого спроса и современных возможностях кирпичного домостроения делятся производители и застройщики.
Тяжелый 2020 год не стал критичным для производителей кирпича. «Спрос был неравномерным из-за того, что ритм стройки был сорван изменениями 214-ФЗ, — делится Виталий Калашник, маркетолог АО «Павловский завод». — Сначала все кинулись выводить новые корпуса и лить каркасы, затем клали мелкоштучку, а затем отделывали уже начатое, тормозя вывод новых корпусов. Соответственно качели спроса были и у производителей кирпича. По итогам года — слегка лучше предыдущего. В том числе за счет того, что на пике разбирали даже запасы менее ликвидной продукции».
Ситуация с пандемией не оказала негативного влияния и на объемы производства и продаж крупнейшего производителя кирпича в странах Балтии — LODE. «Активизировались фирмы, выполняющие общестроительные работы, они стали быстрее заказывать продукцию», — поясняет Егор Донченко, региональный менеджер ООО «Лоде ру» в Северо-Западном регионе.
Стройматериалов хватает
«С точки зрения обеспечения стройки материалами на сегодня мы не чувствуем каких-либо сложностей, — подтверждает Анжелика Большегородская, заместитель генерального директора корпорации «Мегалит». — Для таких масштабных проектов, как, например, "Приморский квартал", договора на поставку заключаются заранее. В целом рынок кирпича довольно стабилен и представлен как нашими и белорусскими компаниями, так и иностранными — немецкими, бельгийскими, эстонскими. Естественно, что вместе с ослаблением рубля цены на зарубежную продукцию выросли».
При этом Егор Донченко подчеркивает, что их компании удалось удержать цены для российского потребителя на прежнем уровне, поскольку у представительства в РФ заключены рублевые договоры с заводами изготовителя.
В объединении «Строительный трест» удовлетворены объемами и сроками поставок кирпича. Что касается роста цен, по данным компании, в кирпичном сегменте рынка удорожание в 2020 году составило около 5%.
Фасад надежности
«Из кирпича можно создавать не только прочные, но и интересные с архитектурной точки зрения фасады, — убежден Андрей Паньков, заместитель генерального директора по строительству объединения «Строительный трест». — Кирпичная кладка постепенно усложняется, используются разнообразные сочетания текстур, цветов. На своих объектах мы используем разные виды кладок, в том числе наиболее оригинальную — баварскую».
Виталий Калашник рассказывает, что Павловский завод уделяет сейчас основное внимание самому ходовому в своей продуктовой линейке кирпичу — силикатному. «По белому кирпичу у нас четыре типоразмера и три фактуры, включая две невозможных в керамике (колотый и "Антик"), что позволяет создавать разнообразные и изысканные фасады просто за счет смены ритма кладки. К тому же силикатный кирпич, в отличие от керамики, ровно колется колочной машинкой, из него легче делать архитектуру сложной формы».
«Типы современных кирпичных материалов фактически не накладывают никаких ограничений на проект. Фасад может быть стилизован под любой архитектурный стиль, выполнен в любой цветовой гамме или с узором», — считает Юрий Колотвин, генеральный директор «ПСК».
Дмитрий Ефремов, руководитель аналитического центра «Главстрой Санкт-Петербург» добавляет, что сегодня кирпич все чаще используется и для оформления мест общего пользования, лифтовых холлов, парадных: «Помимо строительства непосредственно домов, кирпич также может применяться при создании малых архитектурных форм, обустройстве дворовых пространств с кирпичными ограждениями или, например, уличными очагами».
«По проектным заказам у нас сейчас пользуется спросом ангобированный кирпич, а также полнотелый и цветные. Кроме этого, компания LODE уверенно чувствует себя на рынке печного кирпича», — рассказывает Егор Донченко.
Для тех, кто ценит
Анжелика Большегородская согласна, что покупатели в основной своей массе положительно относятся ко всем возможным технологиям: «В нашей практике есть опыт работы как с кирпичными, так и с вентилируемыми фасадами. Мы не отдаем предпочтение какой-либо одной технологии. Многое зависит от конкретного проекта, его архитектуры, окружения». При этом эксперт отмечает, что есть категория клиентов, которая отдает предпочтение кирпичу, поскольку считает его наиболее надежным и проверенным материалом. Ряд преимуществ этого материала неоспорим: долговечность, эстетика, возможность работы со сложными архитектурными формами.
Нечастный случай
За время пандемии резко возрос спрос на земельные участки под загородное строительство. Производители стройматериалов ожидают, что в этом году будет рост продаж — если люди приобрели землю, значит, буду активно строиться. «Несмотря на моду на каркасные скандинавские дома, спрос на кирпич остается неизменно высоким в той нише, где люди предпочитают строить надолго», — сообщает Егор Донченко.
«Для нас частник — основной потребитель облицовочного кирпича в силу разных причин. В том числе из-за того, что застройщики крупных объектов выводят кирпич с фасадов в целях экономии или из-за недостатка квалификации. Частник же понимает, что кирпичный фасад — самый неприхотливый, и в то же время он смотрится солидно, дорого и натурально, в отличие от прочей облицовки. К тому же частник сейчас более требователен к эстетике, чем крупный застройщик, так как на продажи последнего красота влияет мало, к сожалению», — объясняет Виталий Калашник.
Отличия в выборе материалов при строительстве домов разных классов объясняет Юрий Колотвин: «Фасады недорогой недвижимости, как правило, отделываются кирпичом до 2–3-го этажа. В бизнес-классе материал используется не как попытка сделать внешний вид дороже, а как способ выразить архитектурный замысел автора проекта».
По мнению Виталия Калашника, потребитель растет эстетически, и каждый новый красивый кирпичный дом создает спрос среди тех, кто его видит: «Кирпич — самый гибкий и неприхотливый фасадный материал и, к примеру, белый силикатный прекрасно сочетается с зеленью, снегом, с контрастными архитектурными элементами. Но, чтобы строить из него красиво, нужно, чтобы вместе со вкусом потребителей качественно росли также архитекторы и строители».
«Наш опыт показывает, что в сегментах класса "комфорт-плюс", "бизнес" и выше всегда позиционируется кирпич, — рассказывает Егор Донченко. — Кирпич и есть та самая гарантия, за которую люди готовы платить».
Какие уроки стоит извлечь из трагедии в Гренфелл-тауэр в Лондоне?
72 человека погибли, когда Гренфелл-тауэр (Grenfell Tower), многоэтажный жилой дом, построенный на западе Лондона в 70-х годах, был охвачен пламенем в июне 2017 года. Очаг возгорания находился на четвёртом этаже, но огонь стремительно распространился по облицовке здания и достиг верхних этажей за рекордные 15 минут. В тушении пожара и спасении жильцов были задействованы сотни пожарных и бригад скорой помощи. Прошло уже почти четыре года, но расследование всех обстоятельств трагедии продолжается до сих пор. Мнение экспертов сходится в одном: именно использование горючей изоляции и облицовки способствовало быстрому распространению огня в высотке и большому числу жертв пожара.
Примечательно, что всего за год до трагедии в здании были проведены ремонтные работы по повышению энергоэффективности. В обход норм и рекомендаций для утепления и облицовки использовались горючие материалы: алюминиевые композитные панели и полимерный утеплитель (пенополиизоцианурат и фенольный пенопласт). В ходе расследования эксперты установили, что облицовка здания способствовала быстрому распространению огня, а 100% смертей при пожаре произошли от отравления токсичными продуктами горения. Спустя год после пожара был проведен анализ почвы, который показал серьёзное превышение предельно-допустимой концентрации по токсичным продуктам горения не только на месте происшествия, но и в радиусе одного километра от сгоревшего здания. На данный момент возвести новое здание на этой почве нельзя, поскольку она подлежит обязательной рекультивации.
Формально в Британии действуют достаточно серьезные противопожарные правила: учитывается высота здания, проводятся натурные испытания в пожарной лаборатории, составляются спецификации материалов. Однако, в ходе расследования трагедии в Гренфелл-тауэр были получены шокирующие доказательства того, что производители горючей изоляции фальсифицировали испытательные образцы, добавляя в полимерную изоляцию дополнительные огнезащитные добавки, которые отсутствовали в применённой продукции. Также установлено, что процедура оценки пожарной опасности была проведена таким образом, чтобы позволить горючим изделиям соответствовать предъявляемым требованиям. Таким образом, производитель получил разрешение на продажу горючих материалов для утепления высотных зданий, несмотря на осведомлённость о несоответствии материалов пожарным нормам. В конце 2020 года производители строительных материалов, которые использовались при капитальном ремонте Гренфелл-тауэр, сделали громкое заявление о том, что «исход пожара существенным образом не изменился бы, если бы здание было облицовано другим типом изоляции». Однако, это утверждение противоречит фактам о том, как ведут себя горючие и негорючие изоляционные материалы при воздействии пожара.
По сути, горючая изоляция представляет собой «пожарную нагрузку от горения топлива». Исследование Миланского университета показало, что комбинация полимерного утеплителя и горючей облицовки на здании с аналогичными Гренфелл-тауэр размерами обеспечивает нагрузку, эквивалентную горению примерно 30 000 литров бензина. Более того, дым при горении полимерных материалов содержит токсичные газы. Профессор Дэвид Персер, эксперт по расследованию трагедии Гренфелл-тауэр, описал роль теплоизоляции во время пожара как «основного источника частиц дыма, окиси углерода и цианистого водорода».
Каким мог бы стать исход пожара при использовании негорючего утеплителя? Международный опыт показывает, что, когда в высотных зданиях возникают пожары, при этом на фасадах применялась негорючая изоляция и пожаробезопасная облицовка, последствия гораздо менее разрушительны. Пожары в Мельбурнском небоскрёбе Лакросс и Полат-тауэр в Стамбуле показывают, что негорючая изоляция препятствует распространению огня по фасаду и защищает конструкции здания. В обеих башнях, как и в Гренфелл-тауэр, возгорание произошло внутри помещения, огонь перебросился на фасады и повредил здания снаружи, тем не менее, в отличие от Гренфелл, обошлось без жертв, и обе башни удалось полностью восстановить. А благодаря тому, что негорючий утеплитель не выделяет токсичных продуктов горения при воздействии высоких температур, у людей было больше шансов на спасение.
Англичане сделали все, чтобы извлечь уроки из лондонской трагедии. Было проверено более трехсот зданий с аналогичной облицовкой, более двухсот из них были признаны пожароопасными и подлежащими дорогостоящей замене утеплителя и облицовки на фасаде. А с декабря 2018 года правительство запретило использовать горючие материалы на фасадах новых и подлежащих капремонту жилых зданий высотой более 18 метров, больниц и школ и других социальных объектов вне зависимости от этажности. В настоящее время решается вопрос о полном запрете использования материалов от компаний, поставлявших продукцию для капитального ремонта Гренфелл-тауэр, в государственных проектах, то есть, речь уже идёт о бойкоте недобросовестных производителей.
Стоит отметить, что нарушение требований пожарной безопасности может стоить десятки человеческих жизней, а затраты на устранение последствий пожара могут оказаться в разы больше, чем изначальное применение негорючих теплоизоляционных материалов. Так, например, в октябре 2020 года в Екатеринбурге загорелся фасад строящегося многоквартирного дома, утепленного изоляцией из пенополистирола. Застройщик понес дополнительные расходы на восстановление и повторное утепление стены негорючей теплоизоляцией, которых можно было бы избежать.
Как считает Алексей Воронин, специалист по стандартизации и нормированию компании ROCKWOOL и руководитель технической рабочей группы ассоциации РОСИЗОЛ, проблема, с которой сталкиваются специалисты при выборе теплоизоляции заключается в том, что часто производители намеренно искажают реальные характеристики своей продукции: «Помимо показателей пожарной опасности есть факты занижения теплопроводности некоторых полимерных утеплителей и изделий из ячеистого бетона. Проектировщики, смотря на эти показатели, выбирают утеплитель с лучшей тепловой защитой. В последствии использование теплоизоляции с ложными показателями негативно сказывается как на энергоэффективности здания, так и на способности конструкций противостоять распространению огня. Ведь помимо теплопотерь, несоответствующая заявленным характеристикам продукция кроет в себе опасность: гибель людей от удушья токсичными продуктами горения».
«Данное происшествие подтверждает, что проведение натурных испытаний является наиболее эффективным способом анализа безопасности конструкции. Так, если у подрядчика, заказчика работ, контролирующей организации или частного потребителя есть малейшие сомнения в негорючести материала ассоциация РОСИЗОЛ поможет определить реальные характеристики теплоизоляции. Для этого уже несколько лет в России действует акция «Проверь свой утеплитель». Отправив образцы на бесплатную экспертизу, можно избежать покупки материалов, свойства которых могут не соответствовать действительности», — комментирует Алексей Воронин.
Трагический урок высотки Гренфелл-тауэр показывает, что не стоит пренебрегать правилами пожарной безопасности. Важно, чтобы воздуховоды, кровля, фасады, включая облицовку и изоляцию, состояли из качественных и негорючих теплоизоляционных материалов, например, каменной ваты. Именно они способны обезопасить находящихся в здании людей и предотвратить распространение огня, а также выделение густого токсичного дыма, который опаснее, чем само пламя.