СОДЕРЖАНИЕ:
1. Общая характеристика стальных сварных резервуаров для воды, необходимость антикоррозионного покрытия
1.1. Общие характеристики РВС и их виды
1.2. Коррозия стальных РВС и необходимость защиты от неё
1.3. Нормы и правила, регулирующие антикоррозионную защиту стальных резервуаров
2. Методы защиты стальных резервуаров пожаротушения
2.1. Пассивные методы защиты от коррозии
2.2. Активные методы защиты от коррозии
2.3. Комбинированные методы защиты от коррозии
3. Различные требования к защите от коррозии внутренних и внешних поверхностей стальных резервуаров на разных этапах его проектирования и эксплуатации
3.1. На каких стадиях осуществляется антикоррозионная защита стальных резервуаров?
3.2. Каким условиям должны соответствовать антикоррозионные покрытия резервуаров?
3.3. Сроки службы антикоррозионных покрытий резервуаров
4. Особенности антикоррозионной защиты сборно-разборных стальных вертикальных резервуаров FLAMAX
Для хранения пожарного запаса воды наиболее широко применяются металлические конструкции - резервуары вертикальные стальные (РВС). Срок службы эксплуатации резервуаров и его безаварийной работы во многом определяется степенью защиты емкостей от постепенного самопроизвольного разрушения при взаимодействии с жидкими и газообразными веществами, соприкасающимися с металлическими стенками емкости как внутри, так и снаружи.
Снаружи резервуары подвергаются коррозии под действием атмосферной влаги и содержащихся в воздухе частиц агрессивных веществ. Внутри резервуаров коррозия зависит в основном от частоты заполнения их водой, химического состава хранимой воды.
В данной статье мы рассмотрим основные виды защитных покрытий стальных резервуаров пожаротушения.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ВОДЫ, НЕОБХОДИМОСТЬ АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ
Любые пожарные резервуары (вне зависимости от материала изготовления) являются источником внешней подачи воды в процессе пожаротушения и соответствуют регламенту свода правил СП 8.13130.2009 "Системы противопожарной защиты. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности" (утв. и введено в действие приказом МЧС РФ от 9 декабря 2010 г. N 640).
Практика показала, что для хранения большого объема противопожарного запаса воды (от 500 кубометров) наилучшим выбором являются стальные вертикальные резервуары цилиндрической формы. Об этом подробнее читайте в нашей статье “Внешние источники пожарного водопровода, применяемые в водяной системе пожаротушения”
Далее мы будем рассматривать стальные пожарные резервуары и методы их защиты от коррозии.
1.1. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РВС И ИХ ВИДЫ
Стальные вертикальные пожарные резервуары (РВС) представляют собой одностенные наземные емкости цилиндрической формы. Цилиндрические емкости являются самыми популярными конструктивными решениями для хранения воды в вертикальных стальных резервуарах, поскольку такая форма признана самой эргономичной и надежной для хранения любых жидкостей, не только воды. РВС также активно используются для хранения нефти и нефтепродуктов.
По своим конструктивным особенностям вертикальные цилиндрические резервуары принято подразделять
резервуар вертикальный стальной (РВС);
резервуар вертикальный стальной с понтоном (РВСП);
резервуар вертикальный стальной с плавающей крышей (РВСПК).
По методам изготовления и монтажа листовых конструкций цилиндрические РВС можно разделить на следующие виды:
а) резервуары рулонной сборки, листовые конструкции которых изготавливаются и монтируются в виде рулонируемых полотнищ;
б) резервуары полистовой сборки, изготовление и монтаж всех листовых конструкций которых ведется из отдельных листов;
в) резервуары комбинированной сборки, часть листовых конструкций которых изготавливается и монтируется из отдельных листов, а часть — в виде рулонируемых полотнищ.
1.2. КОРРОЗИЯ СТАЛЬНЫХ РВС И НЕОБХОДИМОСТЬ ЗАЩИТЫ ОТ НЕЁ
Стальные резервуары подвержены атмосферной, почвенной и внутренней коррозии, протекающей как внутри, так и снаружи корпуса. Замечено, что резервуары интенсивнее коррозируют в промышленно развитых регионах, а также вблизи морского побережья, что связано с более коррозионно-активным составом атмосферы.
Коррозию металлов принято разделять на несколько видов: по типу распространения, по виду и по скорости протекания. Стальные емкости, в основном, подвергаются коррозии по электрохимическому механизму.
Электрохимическая коррозия – это механизм протекания разрушающего поверхность корпуса процесса, возникающего при взаимодействии металла с электролитической средой. Под электролитом в данном случае подразумевается любая среда, способная проводить ток, а это и контакт с почвой, и нахождение металла в воде (влажной среде) и даже коррозия, возникающая при атмосферном воздействии.
Эти электрохимические процессы обусловлены тяготением любого металла к растворению. Плотная атомная связь при контакте с электролитом разрушается, и начинается процесс растворения.
На практике это выглядит как ржавчина, появляющаяся сначала на поверхности изделия (в нашем случае - стального пожарного резервуара), которая постепенно распространяется по всей его площади.
Появление ржавчины говорит о разрушении целостности атомной решетки: в месте появления коррозии металл ослабляется, и для предотвращения дальнейшего его разрушения необходимо принимать меры. В противном случае коррозия будет распространяться, пока не уничтожит все атомные соединения!
Помимо электрохимической коррозии, стальные резервуары могут подвергаться и другим видам коррозии:
Химической коррозии, при которой разрушение материала происходит без сопровождения электрического тока.
Механохимической коррозии, в которой объединяются химические и электрохимические процессы разрушения.
Кроме того, процессу разрушения металла, из которого изготавливаются РВС, также способствуют механические воздействия, например, вибрация, трение, изгибы.
Из всего вышесказанного следует вывод, что пожарные стальные резервуары необходимо защищать от коррозии.
В результате неконтролируемого окисления металла, из которого изготовлены стальные пожарные резервуары, создаются аварийные ситуации. Их стараются избежать путем обеспечения антикоррозионной защиты резервуаров.
Коррозионному повреждению подвергается как внутренняя, так и внешняя поверхность стальных резервуаров пожаротушения, находящихся в эксплуатации. При этом специалисты, проводящие осмотр емкостей и тщательный анализ следов коррозийных процессов, выявляют неравномерность процесса разрушения металла, который только усугубляет ситуацию. Дело в том, что при равномерной коррозии разрушение происходит в несколько раз медленнее, чем при язвенной и неравномерной коррозии.
1.3. НОРМЫ И ПРАВИЛА, РЕГУЛИРУЮЩИЕ АНТИКОРРОЗИОННУЮ ЗАЩИТУ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
Антикоррозионная защита резервуаров производится в соответствии со сводами, СТО и ГОСТами:
СП 72.13330.2016 Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии. СНиП 3.04.03-85 (с Изменением N 1),
СТО 0048-2005 Резервуары вертикальные цилиндрические стальные для хранения жидких продуктов. Правила проектирования,
СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии. Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85 (с Изменениями №1)
Также все защитные процедуры производятся в соответствии с Правилами антикоррозионной защиты резервуаров РД-05.00-45.21.30-КТН-005-1-05.
Антикоррозионная защита также с необходимостью применяется не только для внутренней и внешней поверхности корпуса стальных резервуаров для хранения воды, но и на сварные соединения, если таковые имеются. Эти процедуры регулируются ГОСТ 3242-79 Соединения сварные. Методы контроля качества.
Кратко опишем в общих чертах основные характеристики и методы антикоррозионной защиты стальных резервуаров пожаротушения.
2. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ
Защиту резервуаров от коррозии осуществляют пассивными, активными и комбинированными методами.
К пассивным методам относятся: применение всех видов защитных покрытий, которые изолируют агрессивную среду от поверхности резервуара, и применение ингибиторов. Активными методами борьбы с коррозией резервуаров является их катодная и протекторная защита. Комбинированные методы сочетают в себе слой защитного металла и краски. Преимуществом всех способов защиты является ремонтопригодность создаваемых покрытий.
2.1. ПАССИВНЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ: СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ (ЛКМ).
Краска – относительно недорогой материал, способный существенно повысить стойкость обработанной поверхности к коррозии. Создание прочного лакокрасочного покрытия не требует больших финансовых затрат, применения сложного оборудования, использования дополнительных материалов для обеспечения особых условий, необходимых для качественной обработки.
Для защиты резервуаров от коррозии могут применяться следующие типы ЛКМ со сроком службы не менее 10 лет для внутренней поверхности и 15 лет для наружной поверхности: эпоксидные покрытия, двухкомпонентные полиуретановые покрытия, однокомпонентные полиуретановые влагоотверждаемые покрытия.
В том случае, если нормативный срок службы резервуара превышает расчетный срок службы антикоррозионных покрытий, в техническом задании на проектирование резервуара должны быть установлены припуски на коррозию основных конструктивных элементов - стенки, днища, крыши, понтона, плавающей крыши.
При выборе типа ЛКМ необходимо отдавать предпочтение материалам с высокой степенью ремонтопригодности и технологичности их применения, а также учитывать погодно-климатические условия во время нанесения антикоррозионных покрытий. Например, для эпоксидных и двухкомпонентных полиуретановых покрытий - температура поверхности должна быть не ниже +5°С и относительная влажность воздуха не выше 80 %. А для однокомпонентных полиуретановых влагоотверждаемых покрытий - температура поверхности не ниже 0°С и относительная влажность воздуха до 98 %.
2.2. АКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ: КАТОДНАЯ ЗАЩИТА, НАНЕСЕНИЕ СЛОЯ МЕТАЛЛА.
Катодная защита металлических поверхностей от коррозии в настоящее время признается наиболее эффективной. Для катодной защите стальных резервуаров чаще всего производится катодная поляризация гальванического типа. При такой схеме металлическая конструкция контактирует с металлом, который имеет больший электроотрицательный потенциал (алюминий, магний, алюминиевые сплавы, цинк). При этом под анодом понимают оба металла (основной и защитный). Растворение (имеется в виду сугубо электрохимический процесс) электроотрицательного материала приводит к протеканию через предохраняемое изделие необходимого катодного тока. С течением времени происходит полное разрушение металла-"защитника".
Катодный метод защиты от коррозии отличается невысокими затратами, которые необходимы для подготовки и нанесения покрытия. Обработку резервуара выполняют без предварительной подготовки металлической поверхности.
Металлизированные методы антикоррозионной защиты
Защита резервуаров путем нанесения дополнительного слоя металла имеет несколько преимуществ. Этот способ защитной обработки широко применяют за рубежом.
Технические преимущества металлизационной обработки:
а) Защитное покрытие имеет длительный срок службы, который превышает период эксплуатации лакокрасочного материала и результата катодной обработки.
б) Металл создает прочное покрытие, устойчивое к механическим повреждениям и обладающее высокой адгезией с поверхностью.
в) Обработанная поверхность приобретает высокую электропроводность, благодаря которой во время налива и слива материала не происходит накопление статического заряда. Это снижает риск возникновения пожара или взрыва.
г) Металлизационное покрытие может выполнять две функции. Пока слой сохраняет целостность, он обеспечивает высокий уровень защиты металла от коррозии. В случае повреждения защитного покрытия, металл начинает выполнять функцию протекторной защиты, играя роль жертвенного анода.
Обработка поверхности резервуара металлом гарантирует надежную антикоррозионную защиту, которая при небольших повреждениях способна восстанавливаться. При возникновении мелких дефектов в месте повреждения покрытия образуются продукты, устойчивые к коррозии. Они заполоняют брешь, восстанавливая прежний уровень защиты.
2.3. КОМБИНИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ: СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЯ, КОТОРОЕ СОСТОИТ ИЗ СЛОЯ ЗАЩИТНОГО МЕТАЛЛА И КРАСКИ.
При этом методе антикоррозийная защита резервуаров обеспечивается путем металлизации и нанесения лакокрасочного покрытия. Этот способ сочетает в себе все преимущества других методов защиты. Появление дефектов легко определить еще до начала коррозии поверхности резервуара по характерному вспучиванию металла в области повреждения. Комбинированное покрытие обеспечивает надежную защиту при эксплуатации с высоко агрессивными средами.
3. РАЗЛИЧНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ ОТ КОРРОЗИИ ВНУТРЕННИХ И ВНЕШНИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ НА РАЗНЫХ ЭТАПАХ ЕГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1. НА КАКИХ СТАДИЯХ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ АНТИКОРРОЗИОННАЯ ЗАЩИТА СТАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ?
Защиту резервуаров от коррозии осуществляют как на стадии проектирования, так и так и на стадии строительства, реконструкции и ремонта, так и во время эксплуатации.
Стадия проектирования резервуара
Система антикоррозионной защиты на ранней стадии проектирования выбирается с учетом условий эксплуатации резервуара и необходимого срока службы. Конструкция резервуара должна обеспечивать максимально возможный доступ к поверхности, подлежащей антикоррозионной защите. При этом сама конструкция и её отдельные элементы должна быть максимально простой, чтобы отсутствовали застойные зоны.
При проектировании также необходимо предусмотреть приспособления для безопасного проведения ремонтно-технических работ на стадии строительства, эксплуатации и капитального ремонта резервуара. В проекте должны быть предусмотрены свободный доступ внутрь резервуара и обеспечение вентиляции.
Для зон, потенциально подверженных коррозионному разрушению и недоступных после монтажа, следует предусмотреть антикоррозионную защиту на весь срок эксплуатации и (или) предусмотреть прибавку на коррозию.
Требования к конструктивным элементам при проектировании резервуаров приведены в РД16.01-60.30.00-КТН-026-1-04 и ПБ-03-605-03. Дополнительные требования для обеспечения качественной антикоррозионной защиты даны в Правилах антикоррозионной защиты резервуаров РД-05.00-45.21.30-КТН-005-1-05, в приложении Д.
Стадии строительства, реконструкции и капитального ремонта резервуара
Производители работ на стадиях строительства, реконструкции и капитального ремонта должны использовать методы изготовления, соединения и обработки конструкционных элементов, обеспечивающие соблюдение требований проекта. При использовании вспомогательных приспособлений, необходимых для проведения работ, предусмотреть их установку и крепление, которые не повреждали бы имеющееся покрытие.
Выполнение требований к конструкции резервуара должно быть отражено в “Акте о готовности резервуара к проведению работ по антикоррозионной защите” (см. приложение А в РД16.01-60.30.00-КТН-026-1-04). Продольные и кольцевые сварные швы корпуса, сварные швы вентилей и люков с внутренней и наружной стороны должны соответствовать ГОСТ 5264 на сварку.
Стадия эксплуатации резервуара
При обслуживании резервуара в процессе эксплуатации нельзя допускать повреждения внутреннего и наружного антикоррозионных покрытий. Подвижные части конструкции внутри резервуара должны быть отлажены таким образом, чтобы их функционирование не приводило к разрушению покрытия.
Очиcтка внутренней поверхности резервуара перед проведением осмотров и ремонтных работ производится с помощью моющих составов, не оказывающих разрушающего действия на покрывной слой покрытия.
Допускается производить очистку резервуара пропаркой. Температура пара не должна превышать 1100 С, а давление пара - 8 атм. Струя пара не должна быть направлена непосредственно на поверхность с покрытием. Температура конденсата на поверхности с покрытием не должна превышать 600С. Максимально допустимый кратковременный подъем температуры составляет 800С. При механическом удалении отложений со дна резервуара для предотвращения разрушения покрытия используют деревянный инструмент.
3.2. КАКИМ УСЛОВИЯМ ДОЛЖНЫ СООТВЕТСТВОВАТЬ АНТИКОРРОЗИОННЫЕ ПОКРЫТИЯ РЕЗЕРВУАРОВ?
Антикоррозионные покрытия внутренних поверхностей резервуаров должны удовлетворять следующим условиям:
быть устойчивыми к воздействию нефти, нефтепродуктов, подтоварной воды,
обладать хорошей адгезией к грунтовочному слою или основному металлу (в зависимости от технологии нанесения),
не вступать в реакцию с хранимыми продуктами и не оказывать влияние на их кондицию,
быть стойкими к растрескиванию,
обеспечивать совместимость деформаций с корпусом резервуара (с учетом различных толщин стенки по высоте) при заполнении и опорожнении,
обладать износостойкостью на истирание (в резервуарах с плавающими крышами и понтонами) и долговечностью,
сохранять адгезионные свойства, механическую прочность и химическую стойкость в расчетном диапазоне температур,
сохранять защитные свойства при совместной работе с электрохимической, катодной и протекторной защитой, быть технологичными при нанесении и соответствовать температуре и относительной влажности воздуха во время выполнения работ,
удовлетворять требованиям электростатической искробезопасности.
Наружные поверхности резервуаров, находящиеся на открытом воздухе, должны быть защищены антикоррозионными покрытиями на основе ЛКМ светлого тона с высокой светоотражательной способностью. Степень агрессивного воздействия среды на наружные поверхности резервуаров определяется температурно-влажностными характеристиками окружающего воздуха и концентрацией в нем коррозионно-активных газов в соответствии со СНиП 2.03.11-85.
Антикоррозионной защите подлежат вновь строящиеся, действующие и выведенные в ремонт резервуары. Антикоррозионная защита наружной поверхности производится на вновь строящихся резервуарах, на действующих резервуарах без вывода их из эксплуатации на капитальный ремонт, а также на резервуарах, выведенных в ремонт.
Антикоррозионная защита внутренней поверхности производится на вновь строящихся резервуарах и резервуарах, выведенных в ремонт.
3.3. СРОКИ СЛУЖБЫ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ РЕЗЕРВУАРОВ
Срок службы антикоррозионного покрытия резервуара - это предполагаемая долговечность системы покрытия до его первого капитального ремонта. Согласно ИСО 12944-3 первый капитальный ремонт покрытия производят при степени разрушения покрытия Ri 3 по ИСО 4628-3, т. е. 1% окрашенной поверхности покрыт ржавчиной. По согласованию заинтересованных сторон решение о капитальном ремонте может быть принято и при меньшей степени разрушения покрытия (ИСО 4628, части 1-6).
Производитель работ дает гарантийный срок службы покрытия, который относится к юридическим понятиям и определяется условиями договора на проведение работ по антикоррозионной защите резервуара. Срок службы наружных лакокрасочных покрытий вновь строящихся резервуаров составляет 10-20 лет.
Срок службы наружных лакокрасочных покрытий резервуаров, выведенных в ремонт, составляет от 10 до 20 лет. Выбор покрытия с определенным сроком службы производят в зависимости от остаточного ресурса эксплуатации резервуара, который определяется на основании результатов диагностики в соответствии с РД-08-95-95.
Срок службы лакокрасочных покрытий всех типов для внутренней поверхности вновь строящихся резервуаров составляет не менее 20 лет.
Срок службы покрытий для внутренней поверхности резервуаров определяет тип покрытия и остаточным ресурсом эксплуатации резервуара на основании результатов диагностики: покрытия нормального типа - не менее 10 лет; покрытия усиленного типа - не менее 15 лет; покрытия особо усиленного типа, армированные стекломатами или рубленым стекловолокном - не менее 20 лет.
Системы лакокрасочных покрытий, прошедшие испытания на соответствие Техническим требованиям и включенные в “Перечень ЛКМ и систем покрытий, разрешенных к применению” (Правила антикоррозионной защиты резервуаров РД-05.00-45.21.30-КТН-005-1-05, Приложение И) обеспечивают указанные сроки службы при условии правильного выбора системы покрытия и выполнения требований к технологическому процессу антикоррозионной защиты на всех его стадиях.
Проверка состояния покрытий проводится одновременно с техническим диагностированием резервуара: наружное покрытие - при проведении частичного и полного обследования резервуара не реже 1 раза в 5 лет; внутреннее покрытие - при полном обследовании резервуара не реже 1 раза в 10 лет. 1 раз в 5 лет проводят выборочное обследование внутреннего покрытия из расчета 1 резервуар на 10 отремонтированных или вновь построенных с аналогичным покрытием.
4. ОСОБЕННОСТИ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ СБОРНО-РАЗБОРНЫХ СТАЛЬНЫХ ВЕРТИКАЛЬНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ FLAMAX
Современной альтернативой сварным наземным резервуарам являются сборные резервуары с гидроизолирующей мембраной производства компании FLAMAX. На сегодняшний день этот тип емкостей для хранения пожарных и питьевых запасов воды наиболее оптимально защищен от коррозии.
Антикоррозионная защита емкостей FLAMAX обеспечиваются двумя техническими решениями:
Стальные листы, из которых из которых состоит корпус резервуара, изготавливаются из горячеоцинкованного проката.
Преимуществом данного метода является то, что оцинкованные стальные листы обладают отменными антикоррозийными характеристиками и блестящим цинковым покрытием. Резервуары, построенные из металлических листов с таким видом покрытия, обладают не только высокими показателями антикоррозийности, но эстетически-привлекательным внешним видом.
Помимо листов корпуса резервуара, оцинковываются и все внутренние узлы резервуара, которые имеют прямой контакт с хранимой в резервуаре жидкостью. В резервуарах для питьевой воды все внутренние узлы изготавливаются из нержавеющей стали.
Применением ПВХ-мембраны.
Вода, хранимая в резервуарах FLAMAX, находится в своеобразном «мешке» из ПВХ-мембраны. Соответственно мембрана исключает прямой контакт металлического корпуса с водой, которая находится внутри емкости. С подробной информацией о ПВХ-мембране и её свойствах можете ознакомиться в статье
Инженерные особенности и высокая степень защиты от коррозии сборно-разборных стальных резервуаров позволяют использовать их не менее 25 лет при условии проведения технического обслуживания (1 раз в два-три года) и соблюдении правил эксплуатации.
ВЫВОД:
Все виды антикоррозийных покрытий вертикальных стальных резервуаров, регламентируемые законодательно, обеспечивают хорошую и надежную защиту пожарных емкостей от коррозии во время эксплуатации. Также на рынке существуют современные инновационные решения, которые в несколько раз превосходят традиционные по своим антикоррозионным свойствам. Этим решением являются сборно-разборные стальные резервуары FLAMAX с ПВХ-мембраной.
