Защита от коррозии. Гибель металла

Латинский глагол corrodo, давший название процессу коррозии, очень точно отражает изменения, происходящие с металлом. В переводе это слово означает «грызу». Рыжая опухоль медленно уничтожает любые металлы. И вот некогда крепкая и добротная конструкция уже становится источником опасности.

Коррозия является серьёзной «головной болью» современной добывающей и перерабатывающей промышленности. В научном справочном пособии «Краткая химическая энциклопедия» отмечено, что каждый год примерно 10% от всего добытого металла на земле тратится на покрытие потерь от коррозии.

Ещё более впечатляющей статистикой располагают нефтеперерабатывающие предприятия. Так, в аналитическом отчёте NACE International говорится, что только в США ежегодная потеря прибыли из-за коррозии на нефтеперерабатывающих предприятиях может составлять 12 миллиардов долларов. А по данным портала «Э-Хим.

Нефтехимические технологии», общая сумма затрат в Российской Федерации на снижение содержания солей и обезвоживание перерабатываемой нефти, которые являются основной причиной самопроизвольного разрушения металлов и сплавов, составляет 130–160 млн долларов в год.

Ещё около 2,5 млн уходит на осуществление химико-технологической защиты от коррозии под действием хлороводорода и сероводорода. Стоит ли говорить, что затраты более чем существенные, но все они покажутся незначительными в сравнении с тем, какие потери может понести предприятие в случае аварии, причиной которой может стать коррозия.

Удручающий опыт

К сожалению, за примерами далеко ходить не надо. Так, в августе 2018 года на Брянском сталелитейном заводе произошёл обвал стены электродуговой печи. Случилось это из-за коррозии труб охлаждения.

Как сообщили специалисты регионального управления Ростехнадзора, трубы лопнули, и вода хлынула на раскалённую печь.

Образовавшийся пар выбил кирпичи в кладке свода, а осколки поразили стоявших поблизости сталеваров.

Ещё более разрушительным оказался взрыв на Ачинском нефтеперерабатывающем заводе Восточной нефтяной компании.

Авария произошла 15 июня 2014 года и всколыхнула весь Красноярский край. Во время ежегодного планового ремонта произошёл взрыв, который привёл к разрушению отдельно стоящей ректификационной колонны установки газофракционирования рядом с цехом № 1 и пожару площадью 400 м2.

К аварийно-спасательным работам было привлечено 107 человек и 28 единиц техники, однако жертв избежать не удалось.

При взрыве и пожаре, которому был присвоен третий уровень сложности, погибли 8 человек, 7 работников нефтеперерабатывающего завода были госпитализированы, а установка газофракционирования первичной переработки нефти в итоге оказалась полностью разрушена.

Частично возобновить работу Ачинского НПЗ, принадлежащего «Роснефти», удалось лишь в сентябре 2014 года, спустя три месяца после аварии.

Расследование Ростехнадзора, продлившееся 6 месяцев, показало, что непосредственной причиной катастрофы на единственном в Красноярском крае нефтеперерабатывающем заводе стало коррозионное разрушение трубопровода. Об этом на специально созванном брифинге с журналистами заявил глава ведомства Ростехнадзора Алексей Алёшин.

«По данным расследования, причиной аварии явилось критическое утончение металла технологического трубопровода в результате локальной коррозии с последующим его разрушением в условиях нестабильного технологического режима при пуске газофракционирующей установки», — сообщил г-н Алёшин.

По данным «Роснефти», авария случилась по вине подрядчика, который в ходе ремонтных работ не проконтролировал плотность соединений трубопровода. А в 2016 году виновными в аварии были признаны инженер технического надзора и оператор установки.

Нельзя не вспомнить и аварию 2013 года, произошедшую на Горловском химзаводе концерна «Стирол» Донецкой области. Её причиной стало истончение стенок трубопровода жидкого аммиака от положенных 4 мм до 0,6–0,8 мм.

А произошло это из-за действия окружающей среды, которая вызвало коррозию. В итоге из-за разгерметизации трубопровода и выброса жидкого аммиака 6 человек погибли, а 35 работников завода получили острое отравление.

Серьёзный повод задуматься

Согласно данным уже упомянутого портала «Э-Хим.

Нефтехимические технологии» на химических заводах Японии около 50% всех аварий происходит из-за коррозионного разрушения металла. При этом 33% приходится на общую коррозию, 19% на транскристаллитное растрескивание и 11% на коррозионную усталость.

Неудивительно, что в попытках снизить неутешительные показатели тратятся немалые деньги — в нефтехимической промышленности Японии затраты на защиту оборудования от коррозии составляют около 600 миллионов долларов в год.

В Российской Федерации выход из строя оборудования вследствие общей коррозии составляет 31%, коррозионного растрескивания — 22%, точечной коррозии—16%, межкристаллитной коррозии — 10%, кавитации и эрозии — 9%, коррозионной усталости — 2%, других видов коррозии — 10%.

В результате таких повреждений проводится более 20 внеплановых ремонтов установок первичной переработки нефти в год.

Здесь следует отметить, что значительный ущерб производству приносит не только вышедшее из строя повреждённое ржавчиной оборудование, но и засорение продуктами коррозии топлива и смазочных материалов.

Попадая в топливо и масла, ржавчина «превращается» в опасные абразивы, вызывающие усиленный износ двигателей внутреннего сгорания и других видов техники.

Но и на этом возможные потери от самопроизвольного разрушения металлов на нефтехимическом производстве не заканчиваются. В случае аварии на нефтепроводе коррозионные повреждения вызывают потери нефтепродуктов и загрязнение окружающей среды.

Скрытая угроза

Прорыв нефтепровода может быть очень опасен для нашей природы. При разливах чёрное золото перестаёт быть ценностью и превращается в глобальную проблему: происходит загрязнение водоёмов и почв.

А в результате уничтожения естественных мест обитания и нарушения путей миграций уменьшается численность и видовой состав животного мира (подробнее об экологических последствиях разливов нефти вы можете прочитать в № 4 (16) 2019).

В своём интервью изданию «Промышленная и экологическая безопасность, охрана труда» руководитель Управления Федеральной службы по надзору в сфере природопользования (Росприроднадзора) по Республике Башкортостан Юрий Дудников отметил, что количество аварийных разливов нефти за последние годы увеличилось.

В одних случаях это связано с пренебрежением к требованиям технологических регламентов производства, в других — с некачественным ремонтом и недостаточным объёмом замены трубопроводов. Однако, согласно статистическим данным, основной причиной отказов промысловых трубопроводов является именно коррозия.

ЭКСПЕРТ

Ирина Гарустович,
генеральный директор «О3-Коутингс»

«Если коррозийный процесс уже начался, то всегда есть шанс спасти оборудование. Главное требование — отсутствие сквозной язвенной коррозии и должная толщина металла, обеспечивающая функционирование этого оборудования.

Необходимо предварительно оценить степень коррозии по стандарту ISO 8501-1.

Затем, предварительно устранив все дефекты поверхности, грамотно подобрать способы подготовки поверхности (обезжиривания, общей очистки, механической или абразивоструйной обработки и т. д.) и систему покрытия в зависимости от условий эксплуатации с требующимся уровнем физико-механических и защитных свойств».

---

Примером неприятных последствий разлива нефти на магистральном нефтепроводе может служить прошлогодняя авария на участке у села Красноармейское в Саратовской области. Тогда ситуация с прорывом трубопровода усугубилась последующим пожаром, площадь которого составила 7500 м2.

В результате сгорели два жилых частных дома, а на месте аварии образовалось нефтяное пятно площадью 2000 м2.

К счастью, благодаря своевременным действиям МЧС последствия были ликвидированы в кратчайшие сроки.

Откуда берётся коррозия и как с ней бороться

«Практически все окружающие нас конструкции, в том числе и оборудование, в процессе эксплуатации подвергаются совместному воздействию разнообразных внешних факторов: нагрузок, температур, агрессивных эксплуатационных сред.

Под их влиянием в материале конструкций развиваются деформации и разрушения, коррозионные и другие деструктивные процессы, что ведёт к изменению состояний конструкций, значительно сокращается срок их безаварийной эксплуатации.

Поэтому для обеспечения надёжной эксплуатации конструкций следует учитывать по возможности все факторы, оказывающие влияние на поведение материалов и конструкций из них, а также предпринимать необходимые меры по снижению или исключению отрицательного влияния внешней агрессивной среды», — рассказывает генеральный директор «О3-Коутингс» Ирина Гарустович.

Коррозия — это самопроизвольный процесс разрушения металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное состояние и теряет присущие ему свойства. А коррозионной называется среда, в контакте с которой металлические материалы подвергаются разрушению.

Поэтому в тех областях, где присутствуют коррозионно-агрессивные химические, жидкие и многофазные (газожидкостные) среды (кислоты, щёлочи, соли в различных концентрациях, нефтe- и водонефтяные смеси, насыщенные сероводородом, буровые растворы и пр.), абразивные жидкие среды, вызывающие дополнительный абразивный износ техники и покрытий, оборудование наиболее уязвимо к коррозии.

Генеральный директор «О3-Коутингс» отмечает два основных варианта антикоррозионной защиты металлических конструкций: первый — электрохимический, направленный на повышение сопротивляемости материала самой конструкции, и второй — механический, направленный на создание наружной брони в виде различных покрытий и пленок.

Механический метод также применим для защиты материалов неметаллического типа, например бетона и железобетона.

«Наиболее широко в настоящее время используются лакокрасочные антикоррозионные покрытия, которые применяются на 95% защищаемых объектов.

К весомым преимуществам лакокрасочных материалов относятся: сравнительная простота нанесения, возможность обеспечить широкую цветовую гамму, практически неограниченные размеры защищаемых конструкций, относительная дешевизна, возможность быстрого восстановления и нанесения ремонтного покрытия.

Но нерациональное с точки зрения защиты от коррозии проектирование и конструирование может привести к дефектам защитных покрытий и преждевременному выходу из строя конструкций вследствие коррозионных повреждений», — утверждает Ирина Гарустович.

ЭКСПЕРТ

Василий Бочаров,
генеральный директор Научно-производственного центра антикоррозийной защиты

«Цинкирование — это процесс покрытия металла слоем цинка для защиты от коррозии путём нанесения цинкирующего состава. Такое покрытие способно защищать производственное оборудование от ржавчины сроком более 25 лет.

При этом использовать данный способ можно как при изготовлении нового производственного оснащения, так и при ремонте уже установленного.

С повреждённого коррозией оборудования снимается старый слой и наносится цинкирующий состав, тем самым можно продлить срок службы конструкции».

---

Такого же мнения о рациональной защите металла и оборудования придерживается и генеральный директор Научно-производственного центра антикоррозийной защиты Василий Бочаров.

«Для каждого вида агрессивной среды и срока эксплуатации необходимо использовать свой вид покрытия. Одна и та же конструкция установленная, например, в Поволжье и на берегу Чёрного моря, требует разного подхода для защиты от коррозии.

Учитывая все внешние, природные факторы, Черноморское побережье считается более агрессивной средой, поэтому требует более долговечного, качественного покрытия.

Добывающая и химическая промышленность, металлургия также является агрессивной средой и особенно нуждается в современных, технологичных способах защиты.

Хотя и сама атмосфера нещадно влияет на металлические сооружения: покрываться ржавчиной металл начинает уже спустя три часа нахождения на открытом воздухе», — рассказывает г-н Бочаров.

По мнению эксперта, бороться с этой проблемой необходимо двумя способами. Первый — тщательно продумывать аспект коррозийного поражения ещё на этапе проектирования оборудования, где огромное значение придаётся даже правильному сочетанию металлов.

И второй способ, как уже отмечалось выше, — необходим правильный подбор покрытия.

«Если же говорить о наиболее эффективных на сегодняшний день методах защиты, то хочу отметить технологию цинкирования, которой занимается наша компания», — делится своим опытом Василий Бочаров.

Технологии в помощь

Несмотря на уже имеющиеся достижения, учёные всего мира продолжают ломать головы и изобретать новые методы борьбы с самопроизвольным разрушением металлов.

Так, в прошлом году учёные Карагандинского технического университета представили инновационный способ борьбы с коррозией. С помощью нанотехнологической разработки они создали суспензию, которая проникает внутрь металлической поверхности и не только защищает детали от повреждений, но и восстанавливает уже имеющиеся изъяны.

В состав антикоррозийного вещества входят нанотрубки, которые, проникая внутрь слоёв уже повреждённых металлических изделий, не только защищают их от дальнейшей коррозии, но и восстанавливают уже имеющиеся повреждения, способствуя саморегенерации.

Как поясняет профессор кафедры нанотехнологий и металлургии Карагандинского университета Светлана Квон, непосредственно занимающаяся разработкой и реализацией научного проекта, данный способ продлевает срок службы оборудования на 40–50%.

К слову, российские производители уже заинтересовались разработкой и готовы опробовать в деле инновационную суспензию.

Весной этого года стало известно, что General Electric и казахстанская компания «Раим Групп Каспиан», специализирующаяся на решениях для борьбы с коррозией оборудования в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, заключили лицензионное соглашение об использовании антикоррозийной технологии AmStar производства GE в Казахстане, Узбекистане и Азербайджане.

Такое решение было принято не случайно, ведь технология GE AmStar является одной из передовой по решению проблем коррозии. Она предусматривает нанесение защитного покрытия методом высокоскоростного термического напыления на технологическое оборудование, подверженное воздействию высоких температур и агрессивной среды.

Отличительной особенностью технологии GE является возможность нанесения покрытия непосредственно на месте эксплуатации установок, что обеспечивает заказчику максимально оперативную помощь.

Технология не требует длительного процесса подготовки поверхности и больших временных затрат на нанесение защитного покрытия, поэтому оборудование может быть возвращено в эксплуатацию сразу же по завершении операции металлонапыления.

---

Текст: Наталья Лысенко