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
Люки дымоудаления: во имя безопасности
Различные системы обеспечения пожарной безопасности в последнее время получают все большее распространение в России. И люки дымоудаления не являются исключением. О том, на что надо обратить внимание при выборе и монтаже этого оборудования, а также ситуации на рынке рассказали эксперты.
Свобода выбора
Сегодняшний рынок предлагает разнообразие систем обеспечения пожаробезопасности. «Выбор типа системы дымоудаления регламентирован в п 7.10 СП 7.13130 «Отопление, вентиляция и кондиционирование. Требования пожарной безопасности» (СП7). Естественное дымоудаление можно применять в одноэтажных однообъемных зданиях, таких как торговые центры, производственные и складские здания, выставочные комплексы, или на верхних этажах многоэтажных зданиях. С вводом в действие изменения №1 к СП 7 в августе 2020 года в одноэтажных зданиях допускается применять системы с механическим побуждением тяги, ранее это было запрещено», - рассказывает технический специалист ООО «Меркор-ПРУФ» Артем Минин.
По его словам, целесообразность выбора именно естественного дымоудаления определяется его преимуществами и особенностями по сравнению с механическими системами. «Люки дымоудаления позволяют существенно экономить время на монтаже, так как для них не нужно организовывать сеть из огнестойких воздуховодов. Малый вес также упрощает монтаж люков и снижает нагрузку на несущие конструкции зданий. Люки менее требовательны к энерговооруженности здания, так как электроприводы люков потребляют значительно меньше электроэнергии и только во время открывания створок (не более 90 секунд), что позволяет применять более доступные и простые решения основного и резервного электроснабжения для противопожарных систем. А также с помощью люков можно организовать проветривание и естественное освещение помещений дневным светом. В конечном итоге, система естественного дымоудаления обойдется дешевле, сэкономит время и деньги при монтаже, а также позволит повысить энергоэффективность и комфорт здания», - отмечает эксперт.
Со своей стороны генеральный директор ООО «Керапласт» Игорь Гусаков отмечает, что не совсем корректно противопоставлять эти решения. «Это не конкурентные системы, они друг друга могут дополнять, а не взаимоисключать. Но когда проектировщик «ОВ» определяет объем дыма, который потенциально может возникнуть в помещении, он принимает и решение, какую систему ДУ можно применить, чтобы этот объем был удален для безопасной эвакуации людей. Можно обойтись без принудительного дымоудаления и использовать только естественное, если увеличить площадь открываемых люков», - говорит он.
Эксперт отмечает также, что при выборе оборудования надо учитывать ряд характеристик, как то: сертификация продукции в ведомствах пожарного надзора; история и имидж производителя; реальный опыт использования предлагаемой продукции; удобство для технического отдела; гарантия на оборудование и реакция производителя на возникающие вопросы. Не менее существенно понимать конкретные условия эксплуатации. «Важно обратить особое внимание на угол открывания, мощность привода и время открывания створки под нагрузкой. Согласно требованиям ГОСТР Р 53301 люки должны открываться на 90 градусов относительно первоначального положения створки не более чем за 90 секунд преодолевая при этом снеговую нагрузку согласно СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Также немаловажно правильно подобрать утепление для основание люка и тип заполнения створки люка с учетом тепловой защиты зданий, чтобы избежать негативных последствий образования конденсата внутри помещений», - добавляет Артем Минин.
Нюансы монтажа
Эксперты подчеркивают, что даже с самым качественным оборудованием могут возникнуть проблемы в случае неграмотного монтажа. Со своей стороны изготовители должны стремиться обеспечить максимальную сборку системы на производстве. «Предпочтение надо отдавать готовой к монтажу конструкции, чтобы на месте проводить минимум работ, как по вскрытию кровли (если это старое здание), так и сборке самого люка вне заводских условий», - подчеркивает Игорь Гусаков.
«Нередко на этапе проектирования забывают производить теплотехнические расчеты, в результате чего на зенитных фонарях или люках образовывается конденсат из-за неправильно выбранного утепления и светопрозрачного заполнения», - констатирует Артем Минин.
При установке систем, по его словам, основная проблема – это несоблюдение инструкции и рекомендаций по монтажу. «В результате этого к нам обращаются заказчики с жалобами на протечки или некорректную работу люков», - говорит эксперт. К самым распространенным ошибкам он относит: неотрегулированые приводные системы; неустановленные по забывчивости уплотнители; непротянуые гайки и прочие крепежные элементы; ошибки с монтажом гидроизоляции на кровле; неверное позиционирование относительно проема в кровле, несоблюдение проектных решений; установку вверх ногами поликарбонатных панелей, защитным УФ-слоем вниз.
Игорь Гусаков в числе проблем называет недостаточное понимание технических особенностей продукции покупателем, а также попытки «сэкономить». «Иногда берут самый дешевый вариант на уровне рассмотрения КП. Часто непрофессионалы начинают «дорабатывать» систему по своему усмотрению, не понимая специфики оборудования. В итоге это выливается в переделки и высокие затраты при монтаже», - отмечает он.
Эксперты единодушно призывают в случае отсутствия компетентных монтажников, воспользоваться услугами производителя по установке оборудования: это позволит избежать ошибок, переделок и в конечном итоге обойдется дешевле.
Спрос растет
Востребованность люков дымоудаления, по словам экспертов, растет год от года. «Повышение интереса и нельзя назвать каким-то сверхбыстрым или скачкообразным. И тем не менее, спрос на эти системы стабильный и имеющий тенденцию к росту, особенно в последние 3-4 года», - отмечает директор ООО «Лерон Технолоджи» Ольга Мазенкова.
С ней соглашается Игорь Гусаков. «Люки дымоудаления становятся все более популярны. Мы наблюдаем положительную динамику и спокойный, но приятный рост продаж. Даже несмотря на сравнительно небольшие объемы производства нашей компании, география поставок продукции очень широка: от Калининграда до Сахалина и от Мурманска до Дагестана и Чечни. Оборудование находит применение на производственных объектах, складах, торговых и деловых центрах, словом во всех зданиях, где предполагается большое скопление людей», - рассказывает он.
По мнению Ольги Мазенковой, вотребованность этого оборудования связана с тем, что в России были ужесточены требования к вопросам пожарной безопасности. «Думаю, значительным фактором в этом вопросе стали громкие трагедии, произошедшие при пожарах в клубе «Хромая лошадь» и в торговом центре «Зимняя вишня». Они стали печальным примером того, чем может обернуться небрежность в вопросе обеспечения пожаробезопасности. Сейчас и при строительстве, и при реконструкции различных общественных объектов – торгово-развлекательных и деловых центров, промышленных и складских помещений, спортивных комплексов и др. – этому вопросу стали уделять гораздо более серьезное внимание», - говорит эксперт.
Она отмечает, что характерным рыночным трендом последнего времени постепенный стал рост цены на люки дымоудаления. «И можно ожидать, что эта тенденция продолжится. Отчасти это связано с колебаниями курса рубля по отношению к ведущим мировым валютам. Дорожает и сырье, в котором есть импортная составляющая, и материалы у отечественных производителей. В последние два-три месяца цены существенно выросли у поставщиков алюминия, оцинкованной стали (примерно в 1,5 раза), поликарбоната (на 10%). Разумеется, в этих условиях не может не увеличиваться и цена нашей продукции, хотя мы и предпринимаем меры для сдерживания этого процесса, чтобы продукция была доступна более широкому кругу потребителей», - констатирует Ольга Мазенкова.
Ситуация стимулирует процесс импортозамещения. «Мы постоянно ищем варианты, как предложить более интересные варианты своему покупателю без потери качества. Сейчас есть такие поставщики на российском рынке, продукция которых, как нам кажется, ничуть не уступает датским и немецким аналогам, а в некоторых показателях даже сильно превосходят. И это не говоря уже о цене», - добавляет Игорь Гусаков.
ПЕНОПЛЭКС®: оптимальный заполнитель деформационных швов для Северо-Запада
Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® успешно применяется для обустройства деформационных швов на строительных объектах различного назначения Северо-Запада России.
Деформационные швы призваны предупреждать возможные смещения и разрушения вследствие различных нагрузок на здание, включая температурные колебания, что особенно актуально в районах с переменчивым климатом, в частности, в Санкт-Петербурге и других регионах Северо-Запада России.
Город на Неве не зря называют северной столицей нашей страны. Он распложен на широте всего лишь двумя градусами южнее Якутска. И только влияние Северо-Атлантического течения (продолжения Гольфстрима) спасает Петербург от лютых сибирских холодов, но при этом вносит в погоду переменчивость и непредсказуемость. Утром трескучий двадцатиградусный мороз, вечером оттепель — такие погодные капризы для Петербурга не редкость. Для подобных условий нужны материалы, устойчивые к температурным перепадам на протяжении всего срока службы.
Деформационный шов заполняют материалами, осуществляющими различные функции. Это — герметизирующие мастики, уплотнители, ленточные материалы и утеплители. Последние необходимы для предотвращения существенных потерь тепла и поддержания заданной энергоэффективности объекта. Теплоизоляция из экструзионного пенополистирола уместна уже хотя бы из-за высоких теплозащитных свойств на фоне других ходовых утеплителей. Теплопроводность плит ПЕНОПЛЭКС® в условиях эксплуатации Б не превышает 0,034 Вт/м∙°С.
Среди других характеристик теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС®, важных для заполнения деформационных швов, следует выделить высокую прочность на сжатие (от 120 кПа при 10%-й деформации), гидрофобность (водопоглощение не более 0,5% по объему), упругость (модуль упругости 15 МПа) и устойчивость к перепадам температур, в том числе знакопеременным.
Последнее качество материала, как уже было сказано выше, особенно актуально для Петербурга и других регионов Северо-Запада России. Данный параметр был определен количественно в ходе испытаний в лабораториях НИИ Строительной физики РААСН.
Образцы теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС® замораживали до –40°С, затем прогревали до +40°С, потом снова замораживали и выдерживали в воде. Один такой цикл длился сутки, графически он выглядит так:
Теплоизоляционные плиты ПЕНОПЛЭКС® выдержали 90 таких циклов без изменения технических характеристик.
Сегодня материал находит успешное применение при заполнении деформационных швов на зданиях и сооружениях Северо-Запада. В частности, из относительно недавних объектов можно назвать петербургские ЖК «Георг Ландрин», «Московский», «Полюстрово», «LIFE-Лесная», «Приморский квартал», «Питер», «Оазис», апарт-отель Zoom Apart в Санкт-Петербурге. Среди объектов других регионов Северо-Запада, где применены дефшвы с ПЕНОПЛЭКС®, следует отметить жилые комплексы «Энфилд» в Ленинградской области, «Флагман» в Вологде, «Кристалл» в Череповце, «Александровский» в Петрозаводске и т.д.