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
Ремонт кровли: как обеспечить теплоизоляцию холодного чердака
Такие проблемы, как сосульки на крыше, намокание перекрытий, появление плесени на потолке в квартирах верхних этажей и даже разрушение несущих конструкций, часто возникают из-за несоблюдения правил эксплуатации или недостаточной теплоизоляции чердачных помещений. О том, как этого избежать, рассказывает Иван Дегтярев, руководитель направления ЖКХ компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Чердак — пространство между кровлей, которая защищает от осадков, и чердачным перекрытием, препятствующим поступлению холода на верхние этажи. В многоквартирных домах наиболее распространенной и удобной в эксплуатации считается конструкция кровли с холодным чердаком. Такое решение применяется в зданиях как со скатной, так и с плоской кровлей.
Для нормального функционирования холодного чердака необходимо соблюдение температурно-влажностного режима, то есть температура этого помещения почти не должна превышать уличную (не более чем на 4 оС). В противном случае в зимнее время на домах со скатными крышами из-за их подогрева изнутри будут образовываться сосульки. В зданиях с плоскими кровлями нарушение температурно-влажностного режима чревато появлением конденсата на внутренней поверхности плиты перекрытия. Это ведет к потере ее прочностных характеристик и дальнейшему разрушению, а это напрямую влияет на безопасность проживания в доме.
Для обеспечения низкой температуры на чердаке одновременно применяют два решения. Во-первых, постоянно проветривают помещение, во-вторых, максимально изолируют водостоки и все источники тепла, находящиеся в нем: чердачное перекрытие, инженерные коммуникации и вентиляционные короба. Важно использовать оба этих метода вместе, т. к. проветривание без устранения источников тепла не будет достаточно эффективным.
Организация проветривания
Для организации проветривания на чердаке со скатной кровлей необходимо устроить вентиляционные отверстия — продухи. Их располагают на наиболее удаленном по высоте расстоянии друг от друга: нижние — в прикарнизной части, верхние — на коньке. Таким образом приточные отверстия окажутся в зоне максимального давления, а вытяжные — минимального. Это создаст лучший воздухообмен. Оптимальная площадь продухов составляет не менее 1/300 от площади чердачного перекрытия.
В домах с плоской кровлей проветривание обеспечивают аналогичным методом. Однако высота чердачного помещения здесь значительно меньше, и это снижает эффективность проветривания. Поэтому в такой конструкции особенное внимание следует уделять качественной теплоизоляции источников тепла.
Утепление чердачного перекрытия
Чтобы предотвратить поступление тепла с верхних жилых этажей на холодный чердак, необходимо утеплить чердачное перекрытие. Кроме того, поскольку стыки стены и чердачного перекрытия наиболее подвержены промерзанию, нужно по всему периметру вдоль наружных стен уложить дополнительный слой утеплителя шириной 0,75–1 метр и такой же толщиной, что и теплоизоляция чердачного перекрытия.
Сегодня не существует четких нормативов по утеплению чердачных перекрытий. В жилых домах чаще всего применяют негорючую минераловатную изоляцию, которая препятствует теплопотерям и способствует повышению общей энергоэффективности здания, например, материалы серии ТЕХНОРУФ. Плиты укладывают в два слоя с разбежкой швов, чтобы исключить мостики холода.
При проведении работ необходимо предусмотреть эксплуатационную нагрузку, в частности, посещение чердака сотрудниками управляющей компании. Для этого следует обратить внимание на характеристики прочности и плотности теплоизоляционного материала. Так, прочность на сжатие при 10%-ной деформации должна составлять не менее 45 кПа, поэтому здесь рекомендуем использовать плиты из каменной ваты ТЕХНОРУФ 45.
Для перемещения по чердаку обслуживающего персонала на полу дополнительно укладывают мостики из ходовых досок, расположенных так, чтобы обеспечить подход к коммуникациям.
Изоляция источников тепла
Неутепленные трубопроводы, особенно горячего водоснабжения и отопления, где температура достигает 95 оС, а также вентиляционные шахты и короба могут значительно увеличить теплопоступления внутри чердачного помещения. Поэтому оголенные участки этих коммуникаций следует изолировать, например, прошивными матами или цилиндрами ТЕХНО.
В конструкциях плоских крыш трубы внутреннего водостока находятся в самом чердачном помещении. Для их утепления также подойдут цилиндры ТЕХНО.
Теплоизоляцию расположенного на чердаке канализационного стояка можно обеспечить с помощью минераловатных плит ТЕХНОЛАЙТ ОПТИМА плотностью 35 кг/куб. м и толщиной 10–12 см.
Чтобы исключить проникновение тепла с лестничной клетки, где нормируемая температура составляет 15 оС, чердачные люки и двери перед обивкой кровельной жестью утепляют. Для этого применяют, например, плиты из каменной ваты ТЕХНОЛАЙТ ОПТИМА или ТЕХНОЛАЙТ ЭКСТРА, гарантирующие надежную теплозащиту и пожарную безопасность. Для плотного прилегания двери в проемах устанавливают прокладки из морозостойкой резины или поролона. Кроме того, в процессе эксплуатации необходимо внимательно следить, чтобы двери и люки были постоянно закрыты.
Грамотное утепление холодного чердака поможет сократить теплопотери, исключить появление конденсата на перекрытиях и сосулек на крыше, обеспечить комфортный микроклимат на верхних этажах и продлить срок службы всех конструкций дома. Кроме того, это способствует повышению энергоэффективности здания, снижению затрат на его отопление и эксплуатацию.
8 800 600 05 65
Москва, ул. Гиляровского, д. 47, стр. 5
www.teplo.tn.ru
teplo@tn.ru
Определиться с добавкой. Пластификаторы для бетона продолжают совершенствоваться
Производители добавок в бетон постоянно расширяют ассортимент своей продукции. Необходимость выпуска новых материалов с улучшенными или новыми характеристиками объясняется высокой конкуренцией на рынке, реализацией сложных строительных проектов.
В настоящее время наиболее востребованные у заказчиков добавки в бетон —пластификаторы. Существует множество их разновидностей. Основными критериями использования, отмечают эксперты, того или иного пластификатора являются назначение (товарный бетон, ЖБИ и пр.), класс или марка бетона по прочности, требуемое время жизни смеси и особенности бетонируемой конструкции.
Успешная комбинация
Выбор добавок, рассказывает директор технического центра ООО «Полипласт Северо-запад» Андрей Григорьев, осуществляется следующим образом. Должно быть техническое задание для понимания: какой бетон будет изготавливаться. «В частности, если это товарный бетон, то подойдут добавки от нашей компании группы Линамикс ПК. В большинстве случаев это суперпластификаторы, обеспечивающие различную сохраняемость подвижности бетонной смеси. Как правило, это 2–3 часа. Но могут быть и варианты с жизнеспособностью смеси до 6–8 часов. Иногда для обеспечения подобных результатов нужно дополнительно вводить замедлитель. Также, — продолжает специалист, — в зависимости от задачи дополнительно используют воздухововлекающие добавки, стабилизирующие добавки и т. д. При изготовлении сборного бетона мы используем добавки группы Реламикс ПК. Это суперпластификаторы, обеспечивающие максимальный водоредуцирующий эффект, необходимый для интенсивного набора бетоном прочности при различных температурных режимах выдерживания бетона».
Это основные группы производимых добавок, отмечает Андрей Григорьев. Также существуют группы противоморозных добавок, как комплексных, так и антифризы на различной основе. По его словам, совместное использование пластифицирующих и иных (например, воздухововлекающих) добавок не только целесообразно, но и в каких-то случаях необходимо.
Возможность комбинирования компонентов подтверждает и технический специалист отдела «бетон» компании Sika Кирилл Лебедев. «Для достижения определенных свойств бетонной смеси и бетона целесообразно применение пластификаторов вместе с другими категориями добавок. Однако, как правило, это уже не рядовая задача. При проектировании уникальных конструкций возможно одновременное применение до 4–5 добавок. Важно заметить, что создание современных высокотехнологичных пластификаторов невозможно без хорошего сырья, поэтому залогом успеха для данного вида продукции является наличие у компаний производства полного цикла — от сырья до готового продукта», — подчеркивает он.
В условиях волатильности
По словам игроков рынка, в настоящее время благодаря взятому пять лет назад курсу страны на импортозамещение выпуск химических добавок в значительной степени стал локализованным.
«В компании "Полипласт" один из самых высоких уровней локализации производства. Большую часть компонентов для изготовления суперпластификаторов и иных продуктов наша компания производит самостоятельно. Это позволяет максимально сдерживать уровень цен в отличие от небольших компаний, закупающих 100% компонентов для изготовления продукции. Естественно, в составе нашей продукции используется доля импортного сырья, но это незначительная часть, не оказывающая существенного влияния на стоимость нашей продукции у потребителей», — сообщил Андрей Григорьев.
На текущий момент, отмечает Кирилл Лебедев, доля импортного сырья в наших пластификаторах не превышает 5%. Это говорит об очень высоком уровне локализации производства. Что касается роста цен на продукцию в отрасли и колебания курса рубля, то при текущем уровне размещения производства Sika Россия эти факторы, безусловно, оказывают негативное влияние. Но данные изменения незначительны и носят инфляционный характер.
Свое видение ситуации высказал заместитель руководителя департамента продаж «Добавки в бетоны» ПАО «Пигмент» Александр Евсеев. По его словам, ослабление рубля влияет на ситуацию в сегменте. «Дело в том, что подорожание иностранной валюты делает максимально выгодными поставки сырья и полупродуктов за рубеж. В итоге российские потребители получают сырье, так сказать, «по остаточному принципу» и по повышенной цене. Кроме того, играет роль определенная монополизация рынка. Сегодня выпуском сырья для производства макромономеров в РФ занимаются лишь две компании. Апеллируя к росту валюты, к июню этого года они существенно подняли цену на свою продукцию. Этому, если говорить о работе на внутреннем рынке, на наш взгляд, нет объективных экономических обоснований. К сожалению, производители сырья нас не слышат или не хотят слышать. Мы вынуждены повышать цену на свою продукцию, и далее по цепочке это доходит до конечного потребителя — покупателей жилья. Кроме того, крупные производители добавок в бетон сейчас снова начинают смотреть в сторону иностранных поставщиков сырья, мера является вынужденной и не отвечает интересам государства, граждан», — подчеркнул представитель рынка.
Председатель совета директоров холдинга «Защита конструкций-М» Елена Платонова отмечает, что зачастую строители выбирают самые дешевые и низкокачественные добавки. Но итоговая цена на 1 куб. м складывается из количества добавки и дополнительных расходов на доставку и хранение. Можно сэкономить на цене и потерять на здоровье персонала или ремонте по гарантии.
«Еще в 2004 году были проведены испытания добавок нового поколения "ГАМБИТ®", которые совмещают в себе все лучшие свойства использовавшихся ранее продуктов и не содержат многих недостатков (не вызывают высолов и коррозии, нетоксичны и безопасны в применении). Применение таких добавок значительно увеличивает производительность труда, позволяет экономить на цементе и на доставке различных добавок, получать гарантированное качество конструкций и, в ряде случаев, избежать виброобработки изделий, а также проводить работы в зимний период», — добавляет она.
Под любые задачи
По словам Александра Евсеева, наглядным индикатором «самочувствия» сегмента производства добавок в бетон и строительной отрасли в целом служит такой показатель, как объем производства цемента. Общеизвестно, что его выпуск во втором квартале этого года существенно упал — особенно в Центральном и Южном федеральных округах. Следствием этого стало то, что продажи добавок в бетон в этот период были заметно ниже запланированных. В то же время в третьем и четвертом кварталах, напротив, наблюдается позитивная динамика по выпуску бетона и, соответственно, закупкам добавок.
В целом, отмечают эксперты, в последние годы из-за высокой конкуренции наблюдается тренд на появление новой продукции, улучшаются характеристики уже выпускаемой.
По словам Андрея Григорьева, специалисты технического центра компании «Полипласт» постоянно работают над совершенствованием и номенклатурой выпускаемой продукции. Совсем недавно в Москве прошла Международная конференция BetonConf, в рамках которой были представлены новейшие синергетические продукты и активаторы свойств бетонных смесей. «Линейка добавок нашей компании насчитывает не один десяток позиций. Каждая добавка в своем роде уникальна. Сегодня мы можем с уверенностью сказать, что любая сложная задача нами решаема», — подчеркнул он.
Александр Евсеев сообщил, что с 2017 года компанией налажен выпуск добавок на основе поликабоксилатов. Недавно совместно с крупнейшим производителем цемента ПФО запущен проект по формированию комплексных решений для производителей бетона. Результатом совместной работы специалистов цементного завода и команды ведущих специалистов НТЦ ПАО «Пигмент» (г. Тамбов) стала разработка добавок для бетона на основе поликарбоксилатных эфиров, не имеющих аналогов, специально синтезированных под марки цемента. «Данное решение позволяет получать высокоподвижные бетонные смеси с высокими эксплуатационными характеристиками (прочность, водонепроницаемость, морозостойкость) и обеспечивает: до 4 часов без потери марки по подвижности с обеспечением ранней прочности; более 20% водоредуцирующий эффект; более 25% повышения прочности бетона. По предварительной оценке, экономический эффект нашего решения оценивается до 15% от себестоимости 1 куб. м бетона», — подчеркнул эксперт.