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
ПЕНОПЛЭКС® для современного здравоохранения
Высококачественная теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС® из экструзионного пенополистирола широко применяется для возведения объектов здравоохранения в различных регионах России. Ярким примером служит использование материала для обустройства кровли корпусов центральной городской больницы в городе Бердске Новосибирской области.
ГБУЗ «Бердская центральная городская больница» (ГБУЗ «БЦГБ») ведет свою историю с дореволюционных времен, когда на месте нынешнего города стояло село Бердское. С приходом к руководству квалифицированных специалистов по организации здравоохранения в 1940-е годы началось интенсивное развитие учреждения. Возникла хирургическая служба, открылись курсы медицинских сестер, которые впоследствии были преобразованы в медицинское училище. В 50-е годы прошлого века начала работу станция скорой помощи, открылось туберкулезное отделение, женская консультация. В последующие десятилетия больница активно прирастала новыми специализированными подразделениями.
Сегодня учреждение является многопрофильным и состоит из 12 лечебно-диагностических корпусов, оснащенных современным оборудованием. Имеется отделение скорой медицинской помощи с 9 бригадами, 8 амбулаторно-поликлинических отделений мощностью 1017 посещений в смену. В больнице функционирует 16 специализированных стационарных отделений на 639 коек.
Реконструкция кровли с применением теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС® идет в корпусах на ул. Боровой 107 и 109, и ул. Пушкина, 172. Экструзионный пенополистирол надежно защитит здания от потерь тепла через верхнюю часть благодаря высоким теплозащитным свойствам (коэффициент теплопроводности не выше 0,034 Вт/м∙°С в самых неблагоприятных условиях) и их стабильности вследствие нулевого водопоглощения. Следует особо отметить сочетание легкости (плотность 20–50 кг/м3) и высокой прочности на сжатие (от 0,15 МПа при 10%-ной деформации) плит ПЕНОПЛЭКС®, что очень важно для кровли. При таких характеристиках теплоизоляционный слой не будет оказывать сильного воздействия на несущие конструкции зданий и в то же время выдержит необходимые нагрузки, которым подвержена кровля. Экологически безопасный и биостойкий материал будет надежно утеплять кровлю в течение многих десятилетий без необходимости в ремонте. Срок службы плит ПЕНОПЛЭКС® без потери свойств составляет минимум 50 лет.
В нынешнем году по известным причинам в стране развернулось масштабное строительство новых и реконструкция существующих медицинских учреждений. На официальном сайте ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб» сообщалось и рассказывалось о многих объектах здравоохранения, для возведения и ремонта которых использовалась продукция компании. В первую очередь речь идет об инфекционных больницах и медицинских центрах для лечения COVID-19. Это — подразделение городской клинической больницы № 40 в пос. Коммунарка и медцентр «Вороновское» около деревни Голохвастово (оба в Новой Москве), инфекционные центры в Солнечногорске Московской обл., Ростове-на-Дону, Уссурийске Приморского края и др. С применением ПЕНОПЛЭКС® построены и реконструированы многие больницы, медицинские центры, поликлиники, санатории и другие важные объекты здравоохранения.
Под крышей дома моего. Спрос на натуральную черепицу растет
По мнению экспертов, в настоящее время производство натуральной черепицы удивительным образом сочетает в себе многовековой опыт строителей и передовые новейшие технологии. Сегодня мы видим, как эталонный кровельный материал переживает свое второе рождение и пользуется огромным спросом и популярностью.
В современной строительной практике под натуральной черепицей подразумевают две ее разновидности: керамическую и минеральную. Основой для производства того и другого вида продукции является природное сырье: глина и кварцевый песок. Незначительные внешние отличия готовых изделий связаны с различиями в технологии их производства.
Принцип производства керамической черепицы насчитывает не одно столетие: добыча глиняного сырья, формование отдельных элементов, сушка и обжиг. Производство же минеральной (цементно-песчаной, бетонной) черепицы основано на самых современных технологиях: качественный портландцемент, вода, кварцевый песок с точно подобранным фракционным составом. Как отмечают эксперты, на крыше дома неспециалисту практически невозможно определить, какой вариант натуральной черепицы на кровле — оба будут выглядеть одинаково респектабельно и красиво.
Слагаемые комфорта
По словам руководителя технического отдела BMI BRAAS Россия Андрея Миронова, в настоящее время спрос на натуральную черепицу растет. Минеральная и керамическая черепица БРААС – самая популярная черепица на кровельном рынке России и стран СНГ. В России она производится с 1996 года на современных предприятиях в Москве и Краснодаре. Черепицей БРААС покрыто 25 млн кв. метров крыш при строительстве и реконструкции более 125 тысяч объектов, а также памятников архитектуры во всех регионах России, от Владивостока до Калининграда.
Черепичная кровля, отмечает эксперт, стабилизирует крышу, гасит шум дождя, успешно противостоит ураганному ветру. Благодаря большой тепловой инерции, нагреваясь днем, долго отдает накопленное тепло ночью, создавая под кровлей воздушный поток, который проветривает и просушивает конструкцию крыши. Кроме того, такая черепица – это самый экологичный кровельный материал. В доме под такой крышей создается особая атмосфера уюта и комфорта, необходимая для счастья жильцов. Разнообразие цветов, форм, поверхностей создают гармоничную завершенную архитектуру. Материал не подвержен коррозии и не горюч. И, конечно же, он подчеркивает красоту и самобытность дома, создает комфортный микроклимат и домашний уют внутри.
«Не поспорить и с тем, что натуральная черепица является долгосрочной и выгодной инвестицией в строительство собственного дома, а ее применение существенно повышает рыночную стоимость самого здания. Срок службы черепицы БРААС при минимальных затратах на эксплуатацию превышает 100 лет, с гарантией от производителя - 30 лет. Ни один материал, исключая цветные металлы, не обладает подобной долговечностью. Кровля, сложенная из мелкоразмерных минеральных или керамических черепичных плиток, как чешуя покрывает несущую конструкцию крыши, без напряжения приспосабливается к ее деформациям при усадке здания, температурных перепадах, ветровых и снеговых нагрузках. В случае повреждения, такую крышу легко восстановить, заменив лишь несколько необходимых элементов»,- рассказывает Андрей Миронов.
Вопрос цены
Если керамическая кровля уверенно возглавляет парад элитных натуральных материалов, то минеральная черепица заняла прочные позиции в более бюджетных проектах. Поэтому, выбрав керамику, домовладелец приобретает крышу на 100 лет и более. Остановившись на минеральной черепице, он получает внешний вид и свойства керамики и длительный срок службы за приемлемые деньги. В частности, стоимость минеральной черепицы БРААС начинается от 500 руб./м2.
Также необходимо помнить, подчеркивает Андрей Миронов, что окончательная стоимость готовой крыши будет складываться не просто из «цены за квадратный метр» самого материала, но и всех ее составляющих (пиломатериалы, утепление, монтажные работы, транспорт и т.д.). Кроме того, нужно обратить внимание на срок службы - чем дольше служит крыша, не нуждаясь в ремонте, тем пропорционально ниже конечная цена готовой кровли на год эксплуатации. Анализ показал, что стоимость кровли из натуральной черепицы вполне сопоставима со стоимостью кровли из металлочерепицы и мягкой кровли.
Рецепт современной архитектуры
Совершенные кровельные системы на основе натуральной черепицы позволяют возводить двухскатные, вальмовые, щипцовые, шатровые, мансардные и любые другие крыши с возможными уклонами от 10º до 90º. Каждому конкретному случаю, в зависимости от уклона кровли, соответствует то или иное конструктивное решение.
Декоративные свойства черепицы открывают практически безграничные возможности для творческих воплощений архитектора и самых изысканных пожеланий владельца дома. Например, отмечает Андрей Миронов, классические модели - «Франкфурт» и «Янтарь» - удачно применяются во многих архитектурных стилях, отличаясь в то же время лаконичной красотой и практичностью. Современный тренд - плоская черепица, и модели «ЭВО», «Тевива», «Турмалин» создают необычный дизайн крыш с четкими линиями и геометрией. Они безупречно подходят для домов в стиле хай-тек, а также для популярного эклектичного стиля, который сочетает в себе различные архитектурные направления. Выразительный профиль черепицы «Таунус» с широкой волной безукоризненно подчеркивает форму и красоту крыши дома. Впечатляющий эффект создает модель «Адриа», с высокой волной и гранулированной поверхностью, она передает атмосферу жизни в красивом средиземноморском городке с теплым ярким солнцем и ласковым морем. Потрясающая модель «Изумруд», ромбовидной формы, не имеющая аналогов на кровельном рынке, для тех, кто предпочитает эксклюзивность и необычный дизайн.
«Мировой шедевр и самая популярная модель керамической черепицы в Европе «Рубин» -лауреат престижных международных наград и премий за выдающийся дизайн и инновационные решения. В данной модели самая широкая цветовая гамма, разнообразие поверхностей и уникальные инженерные решения: черепица с переменным шагом, что обозначается буквой V- variable. Благодаря особой конструкции замка, можно скорректировать до 30 мм в стыке каждой пары черепиц и избежать необходимости подрезать материал, чтобы уместить его на скате. Кроме рядовой черепицы, призванной укрывать основную площадь ската, в ассортименте БРААС имеются элементы различных форм, требуемые для качественного и аккуратного оформления любого узла кровли. В целом, все наши модели черепицы отражают современный тренд, направленный на использование только безопасных, природных и экологически чистых материалов и технологий в строительстве», - добавляет Андрей Миронов.