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
Гидрошпонки ПАТРИОТ: продлеваем срок службы здания
Компания «ВЕМАТ», специализирующаяся на выпуске гидроизоляционных материалов, продолжает расширять продуктовую линейку гидрошпонок под брендом ПАТРИОТ. Данная продукция организации, быстро нашла свое применение в строительстве по всей стране, в сегментах гидроизоляции и защиты швов бетонных конструкций.
В частности, производитель отмечает, что гидроизоляционные шпонки ПАТРИОТ были задействованы при строительстве тоннеля к возведенному стадиону ЧМ-2018 в Самаре, при создании укреплений водохранилища на балке Шурдере в республике Дагестан, а также трассы автодрома "Игора Драйв" в Ленинградской области. Использовались они и при реконструкции аэропортов Домодедово в Москве и Кольцово в Екатеринбурге, на ряде крупных промышленных объектов. Также гидрошпонки ПАТРИОТ последние годы применялись и продолжают применяться в массовом жилом и индивидуальном строительстве.
Выбирая отечественное
Торговое название гидрошпонок ПАТРИОТ неслучайно. Тем самым производитель решил подчеркнуть, что на рынке представлен качественный и надежный отечественный продукт.
По словам генерального директора компании «ВЕМАТ» Николая Чугунова, в зарубежных странах производство гидрошпонок отлажено давно. Есть ряд именитых торговых марок гидрошпонок, которые тогда импортировались в Россию. Гидрошпонки этих брендов изготавливались по отлаженным технологическим процессам, нормативной базой для которых были либо государственные стандарты стран-импортеров, либо заводские ТУ. Например, в Германии гидрошпонки выпускаются по DIN стандарту. В России же еще в конце 2000-х, начале 2010-х было всего лишь 2-3 производителя гидрошпонок. Естественно масштабы отечественных производств были в разы меньше, и качество продукции оставляло желать лучшего. Именно в виду того, что это был развивающийся рынок, очень непросто было объяснить проектировщикам и заказчикам строительных объектов надежность и целесообразность применения гидрошпонок.
«Мы подумали, что пора переносить полученный опыт на отечественный строительный рынок. Заручившись поддержкой заинтересованных лиц, собственным опытом и рядом новых идей для рынка мы решили, что надо прекращать ввозить импортную продукцию и пора сделать что-то и для нашей страны. В частности, было решено наладить выпуск собственных качественных гидроизоляционных шпонок», - добавил Николай Чугунов.
Таким образом, можно отметить, что гидрошпонки ПАТРИОТ производятся на территории Российской Федерации и имеют необходимые паспорта и сертификаты соответствия. Это полностью отечественный продукт с европейскими стандартами качества, имеющий привлекательную цену.
Строительство водохранилища на балке Шурдере. (Республика Дагестан)
Расширяя ассортимент
При грамотной гидроизоляции швов бетонных конструкций с помощью гидрошпонок ПАТРИОТ можно сэкономить до 30% от стоимости проекта, а значит, сделать дешевле и все строительство или реконструкцию здания или сооружения. Кроме того, данная гидроизоляционная продукция обладает длительным сроком водонепроницаемости, что позволяет снизить расходы собственников объектов впоследствии на дорогостоящий ремонт.
В настоящее время под брендом ПАТРИОТ выпускаются гидрошпонки из поливинилхлорида (ПВХ), а также полиэтилена (LLDPE, LDPE, HDPE) и резины. Все они имеют свои индивидуальные характеристики, а значит и область применения. Тип и материал, из которого изготавливаются гидрошпонки, подбираются только из заранее определенных требований и четких параметров проекта. Специалисты компании «ВЕМАТ» помогут подобрать оптимальный продукт. Непрерывный контроль качества на всех этапах работы с гидрошпонками, обеспечивает их успешную установку и, как следствие, нормальное функционирование системы гидроизоляции швов.
Так, одними из самых эффективных и экономичных материалов для защиты швов от воды являются гидрошпонки для рабочих швов бетонирования ПАТРИОТ (серия А, серия АА, серия KAB) и гидрошпонки ПАТРИОТ для деформационных швов (серия ДА, серия П, серия Р). Данные гидрошпонки представляют собой специальные профилированные ленты, предназначенные для гидроизоляции рабочих швов бетонирования и деформационных швов в монолитных железобетонных конструкциях строительных объектов. Они относятся к материалам первичной гидроизоляции.
Приобрести гидрошпонки ПАТРИОТ можно напрямую с завода. Осуществляется доставка до адреса заказчика надежными и проверенными транспортными компаниями. Продукция ПАТРИОТ пока не представлена в специализированных магазинах.
Отметим, что также компания «ВЕМАТ» производит уплотнительные вставки, гидрогильзы, гидромуфты ПАТРИОТ. Они предназначены для герметизации мест вводов и выводов труб и кабелей. Данное направление деятельности производитель также считает перспективным.
«Гидрошпонки ПАТРИОТ являются технологически рациональным и экономически выгодным инженерным решением задачи по гидроизоляции, также как наша другая продукция, она надежна и проста в применении. При ее разработке учитывались пожелания российских и знания европейских коллег. Использован практический опыт собственных специалистов. Ассортимент наших продуктовых линеек постоянно расширяется. Мы готовы удовлетворить все запросы клиентов и обеспечить качественную гидроизоляцию их объектов», - подчеркивает Николай Чугунов.
Пример частного строительства - бассейн-купель для бани в коттедже
Принцип бутерброда. Особенности производства и использования сэндвич-панелей
В России с начала 2000-х годов в строительстве активно применяются сэндвич-панели. Как правило, они используются при возведении быстровозводимых зданий и сооружений в качестве стеновых или кровельных профилей. Также данные конструкции могут быть задействованы в качестве одного из основных элементов шумозащитных дорожных экранов.
Классические сэндвич-панели (СП) имеют трёхслойную структуру, состоящую их двух листов жёсткого материала, между которым находится утеплитель. Тем самым, такие конструкции похожи на закрытый бутерброд (sandwich) от которого и получили свое название. По оценке участников рынка, около 70% всего выпуска СП у любого производителя приходится на стеновые панели. Ими облицовывают здания промышленного, производственного, коммерческого назначения. Также данные материалы применяются в частном малоэтажном домостроении. Они легко монтируются и не дают серьезной нагрузки на фундамент.
По словам генерального директора компании «РосСельПром» Алексея Побегуса, сами по себе сэндвич-панели являются конструкциями с высокими пороговыми свойствами качества. «Они не требуют дополнительной отделки, обеспечивают необходимый уровень термического режима эксплуатации зданий и сооружений, предусмотренных проектом. Основным критерием выбора СП, в первую очередь, является соответствие их прочностных, теплофизических, геометрических характеристик конкретному проектному решению, а также технологии производства требованиям ГОСТов и ТУ», - добавляет он.
Генеральный директор «Завод Строительных Конструкций «Стройэлемент» Виталий Скуматов также отмечает, что производство СП должно строго соответствовать действующим нормативным стандартам. «Только такое решение может гарантировать высокое качество продукции. Конечно же, - добавляет эксперт,- важны и технологические характеристики материалов. Различные виды применяемых полимерных покрытий и утеплителя, широкая цветовая палитра, высокотехнологичное оборудование для производства различных типов профилирования, позволяет нам производить сэндвич-панели под определенного клиента, с учетом всех требований по эксплуатации, предъявляемых к объекту строительства».
Среда эксплуатации
В качестве облицовочного материала СП используется холоднокатный рулонный стальной прокат с горячеоцинкованным покрытием. Как рассказывает руководитель департамента маркетинга и рекламы ГК «Мосстрой-31» Михаил Волконский, толщина стальной основы для облицовки может быть 0.45 / 0.5 / 0.6 / 0.7мм, с небольшим плюсовым допуском. Сама структура облицовки состоит из защитной плёнки, полимерного покрытия от 25 до 800 микрон, грунтовочного слоя от 5 до 10 микрон, пассивированного (защитного) слоя, цинкового слоя от 10 до 25 микрон и, собственно, самого стального листа. Все эти показатели могут колебаться в указанных диапазонах, в зависимости от ассортимента полимерных покрытий.
Коммерческий директор ООО «Крафтспан» (завод «Крафтспан») Алексей Самойлов отмечает, что чем больше толщина панелей, тем выше сопротивление теплопередаче и звукоизоляция воздушного шума, тем прочнее изделия. «Соответственно, чем лучше параметры при производстве изделия, чем выше его качество и сложнее производственная технология, тем выше стоимость готового изделия. При составлении технического задания наши клиенты учитывают два ключевых фактора: ветровую и климатическую нагрузки в регионе постройки объекта»,- подчеркивает эксперт.
Кроме того, продолжает тему коммерческий директор ООО «ПТК «Техностиль» (входит в ГК «Техностиль») Светлана Галынская, важен и выбор покрытия стали для производства СП. Он также должен определяться средой эксплуатации и эстетикой объекта. Если необходимо, чтобы объект как можно дольше сохранял яркость красок, то необходимо использовать сталь с покрытием PVDF. Для агрессивных сред рекомендована к использованию нержавеющая сталь.
Выбор за «начинкой»
В качестве утеплителя (сердечника) сэндвич-панелей используется минеральная вата, пенополистирол, пенополиизоцианурат или пенополиуретан. Они имеют схожие показатели по теплопроводности, другим характеристикам, но и отличия также есть. В том числе, по пожарным требованиям и водопоглощению. В частности, на всех объектах, связанных с пребыванием внутри человека, может быть использован только один утеплитель – это минеральная вата. Она имеет негорючий класс пожарной опасности строительных материалов.
По словам ведущего инженера-проектировщика компании ROCKWOOL Андрея Петрова, из минеральной теплоизоляции наиболее широко применяют плиты из каменной ваты. Благодаря волокнистой хаотичной структуре, она является эффективным теплоизоляционным материалом, который сохраняет тепло зимой и прохладу летом. «Конечно же, основным преимуществом является высокая пожарная безопасность, ввиду применения в качестве сердечника теплоизоляции с группой горючести НГ (негорючие), ведь температура плавления каменного волокна свыше 1000°С. Таким образом, материал станет надежной преградой для распространения огня в случае возникновения возгорания. Важно, что при воздействии высоких температур каменная вата не выделяет токсичных веществ, не дымит и не плавится», - поясняет специалист.
«В России, при производстве сэндвич-панелей, изготовители могут руководствоваться ГОСТ 32603-2012 «Панели металлические трехслойные с утеплителем из минеральной ваты. Технические условия», выпущенным в 2012 году. К сожалению, данный стандарт не учитывает актуальные реалии, в которых существует большинство отечественных производителей сэндвич панелей, а также имеет много анахронизмов. Таких, например, как ограничение минимальной плотности минеральной ваты. Данный подход использовался в советское время для разделения ваты по областям применения и в настоящее время не актуален. Поэтому многие производители при изготовлении панелей руководствуются собственными Техническими Условиями, обеспечивая необходимый уровень качества панелей»,- сообщил специалист», - рассказывает руководитель по техническому развитию PAROC в России Виталий Борисов.
Коммерческий директор ГК «ИЗОБУД» Александр Кулешов также выделяет пожарную безопасность минеральной ваты, однако, добавляет он, по остальным данный материал уступает утеплителю из пенополиизоцианурата (ПИР). Он имеет лучшие теплоизоляционные свойства (100 мм ПИР = 180мм МВ). Кроме того, в отличие от минеральной ваты, монтажные работы ПИР-панелей могут проводиться при любых погодных условиях. Срок их службы минимум 30 лет (минеральная вата – 10), значительная экономия на дополнительных монтажных элементах. «Если говорить об использовании ПУР-панелей (из пенополиуретана), то мы категорически не рекомендуем данный материал – группа горючести его Г4. Здания, построенные из таких панелей, горят очень быстро и крайне пожароопасны»,- полагает он.
В настоящее время при строительстве промышленных и производственных объектов многие компании отдают предпочтение сэндвич-панелям ПВХ с сердечниками на основе экструзионного пенополистирола (ЭПС), отмечает коммерческий директор АО «Изополимер» Сергей Денисенко. Данный материал обладает качественными теплоизоляционными свойствами и другими положительными характеристиками. «Так, по отзывам наших потребителей, в частности производителя сэндвич-панелей ООО «СП-Логистик», наш утеплитель XPS «Хитфом» обладает высоким уровнем механической прочности, однородности, плотности, что позволяет осуществлять резку нагретой струной. Также материал имеет улучшенные свойства звукоизоляции, минимальное водопоглощение и, в целом, очень долговечен. Экструзионный пенополистирол «Хитфом» очень хорошо зарекомендовал себя при изготовлении панелей для морозильных камер, а также при отделке и утеплении помещений. Доля компаний производителей сэндвич-панелей среди наших клиентов не является ключевой, однако у нас разработаны отдельные механизмы взаимодействий с данными компаниями, касающиеся качества (в том числе повышенной плотности) и специальных скидок»,- сообщил Сергей Денисенко.
Новые возможности
По словам Светланы Галынской, в технологии производства сэндвич-панелей существенных изменений не ожидается. «Развитие идет в большей степени в направлении изменений характеристик покрытий и утеплителей. Компания «Техностиль» расширила свой ассортиментный ряд за счет угловых и панелей для утепления зданий. Панелей с нестандартными параметрами, габаритными характеристиками, нетиповыми цветовыми решениями и т.д. Расширяем разнообразие видов профилирования. Поиск новый возможностей для использования своей продукции ведется постоянно», - отмечает она.
Директор по техническому развитию ООО «Венталл» Александр Беляев рассказал, что совсем недавно компания вывела на российский строительный рынок новый продукт – строительные стеновые сэндвич панели с сердечником на основе кварцевого волокна под маркой «Венталл Грин». «Особенность таких панелей в том, что в них в качестве среднего слоя утеплителя применяется минеральная вата на основе кварцевых волокон, т.е. утеплитель изготавливается из природного кварцевого песка и стекла повторного использования. Не секрет, - добавил он, - что в настоящее время во всем мире развиваются тенденции на снижение негативного влияния на окружающую среду от жизнедеятельности людей, а так же на создание комфортного для человека микроклимата в здании. В России мы только начинаем задумываться об этом».
ГК «Мосстрой-31» планирует начать производство двухслойных сэндвич-панелей, сообщил Михаил Волконский. «Такие панели будут отличаться отсутствием второй облицовки из металла. Они уже сейчас применяются при проведении капитального ремонта многоквартирных домов. То есть на фасад жилого дома при помощи клея и механических креплений монтируется двухслойная сэндвич-панель утеплителем к наружной стене. Все соединения между панелями обрабатываются специальным герметиком, исключающим попадания влаги внутрь панели. Наружная облицовка металла может иметь практически любое профилирование и окрашиваться не только в различные цвета, но и имитировать натуральные камень или кирпич. Таким образом, жилой дом получается утеплённым и имеет красивый внешний фасад»,- подытожил планы на ближайшее будущее представитель рынка.