Проблемы и пути повышения надежности эксплуатации металлоконструкций в условиях 100 %-й влажности

Современные темпы строительства объектов нефтегазового и энергетического комплекса обусловливают особые требования к проведению работ по огнезащите металлических конструкций и оборудования. Тонкослойные вспучивающиеся покрытия − наиболее эффективное решение.

На сегодняшний день на российском рынке представлено множество огнезащитных красок как импортного, так и отечественного производства на акриловой и эпоксидной основе. Тогда как на силиконовой базе в РФ выпускаются только продукты марки «СИЛОТЕРМ ЭП-6», которые на сегодняшний день позиционируются как огнезащитные составы для объектов топливно-энергетического и нефтегазового комплексов.

При выборе огнезащитного материала может возникнуть ряд вопрос. В частности, на какие показатели обращать внимание? Следует ли ограничиваться только огнезащитной эффективностью ЛКМ? Имеет ли смысл дополнительно учитывать условия его нанесения, качество и эксплуатационные характеристики готового покрытия?

Условия эксплуатации объектов

Типы объектов для проведения огнезащитных работ подразделяют на закрытый и открытый контуры. Закрытый отапливаемый контур предполагает эксплуатацию металлоконструкций внутри отапливаемого помещения с влажностью не более 85 %, открытый контур – эксплуатацию на улице с атмосферными воздействиями (осадки, УФ-излучение, температурные перепады).

Достаточно большое количество металлоконструкций находятся в открытой атмосфере. Поэтому стоит рассмотреть нанесение и дальнейшую эксплуатацию огнезащитных составов именно в открытом контуре в условиях химически агрессивной среды. В первую очередь к числу таких объектов относятся многочисленные несущие металлоконструкции эстакад НПЗ, установки риформинга, гидроочистки и виброкрекинга, экспонированные на улицу в условиях ХЛ и УХЛ климата, подверженные вибрации, воздействию химически агрессивных веществ, перепаду температур и 100 %-й влажности. Территориально к ним причисляются регионы России, имеющие среднюю температуру за январь от −25 °С до −60 °С, максимальный сезон монтажных и окрасочных работ которых не превышает трех месяцев в год.

Огнезащитный акрил в открытом контуре НПЗ

Существует перечень ограничений при эксплуатации и нанесении огнезащитных составов на акриловой основе, которые не позволяют эффективно использовать составы в условиях открытого контура. В первую очередь это гигроскопичность − высушенные пленки тонкослойных огнезащитных материалов на полимерных связующих, которые имеют микропористую структуру за счет включения минеральных вспучивающихся наполнителей. Как результат – защитный слой полимера не препятствует диффузии паров воды и агрессивных веществ, что приводит к разрушению покрытия.

Охрупчивание покрытия и отслоение от грунта − наиболее значимая проблема для объектов северных регионов. В результате одновременного воздействия повышенной влажности и минусовых температур влага, попадающая в микротрещины акрилового покрытия, при замерзании разрушает огнезащитный слой. Впоследствии происходит растрескивание, отслаивание и окончательный отрыв огнезащиты от основания.

Производители акриловой огнезащитной краски рекомендуют использовать финишное защитное покрытие, при этом ограничивая показания к его применению исключительно защитой от УФ-излучения и кратковременным воздействием влаги более 85 %.

Огнезащитный эпоксид в открытом контуре НПЗ

Огнезащитные эпоксидные составы обладают высокой устойчивостью к климатическим и химическим воздействиям, но особенности нанесения и значительная стоимость существенно ограничивают область их применения.

Нанесение эпоксидной толстослойной огнезащиты предусматривает:

• исключительно плюсовую температуру (не ниже +5 °С);
• влажность не выше 85 % с соблюдением температуры поверхности металлоконструкций на 3 °С выше точки росы (это существенно сокращает сезонные границы монтажа);
• трудоемкость в нанесении: использование дорогостоящего специального оборудования  с раздельной подачей компонентов и дополнительным подогревом;
• высокие расходы материала (от 5 до 21 кг на 1 кв. м), что повышает нагрузки на металлоконструкции;
• высокую стоимость огнезащитной системы.

Применение эпоксидных огнезащитных покрытий оправдано для оффшорных нефтедобывающих платформ, имеющих высокие риски пожаров с углеводородным характером (резкое повышение температуры до значений свыше 1000 ^оС).

Однако огнезащита несущих металлоконструкций трубопроводных эстакад НПЗ (до первого пояса балок) направлена в первую очередь на защиту от пожара с характером целлюлозного горения, возникающего на земле и приводящего к обрушению эстакады и разрыву трубопровода. С подобной задачей успешно справляются тонкослойные огнезащитные покрытия.

Огнезащитный силикон в открытом контуре НПЗ

Недостатки акриловой и эпоксидной огнезащитных систем, ограничивающие их применение в условиях открытого контура, а также понимание жестких условий и требований к эксплуатации объектов нефтегазового комплекса, подвели российских ученых к разработке принципиально нового состава на основе низкомолекулярного каучука марки «СИЛОТЕРМ ЭП-6». Эластичная силиконовая основа защитного покрытия «СИЛОТЕРМ ЭП-6» позволяет избежать всех недостатков акрилов и эпоксидов, обеспечивая следующие свойства:

• защитное покрытие со 100 %-й влагостойкостью и устойчивостью к агрессивным газовоздушным и жидким средам;
• морозостойкое покрытие для металлоконструкций в открытой атмосфере северных районов – эксплуатация до −60 °С;
• исключение из защитной системы дорогостоящих антикоррозионных грунтов и в то же время толерантность, хорошая адгезия к большой группе грунтов разных производителей (более 15), в случае уже загрунтованных металлических конструкций;
• расширение сезонных границ монтажных работ по нанесению покрытия: «СИЛОТЕРМ ЭП-6» может наноситься при температуре до −20 °С стандартным оборудованием воздушного и безвоздушного распыления.
• отсутствие усадки при высыхании материала, 100 %-й сухой остаток;
• срок службы покрытия составляет не менее 40 лет.

Все заявленные характеристики подтверждены документально.

Параметры выбора огнезащитного состава в условиях открытого контура эксплуатации

При выборе огнезащитной краски заказчику следует обратить внимание на ряд параметров (Таблица 1).

Таблица 1. Сравнительные характеристики акриловой, эпоксидной и силиконовой огнезащиты 

Примечание: система «СИЛОТЕРМ-конструктив» обеспечивает R120 и R150 для ПТМ = 3,4 мм.

При этом современные российские нормативные документы, регламентирующие производство огнезащитных материалов, указывают лишь на одно требование к продукции: огнезащитная эффективность.

Тем не менее на сегодняшний день существует множество параметров, как это показано в Таблице 1, влияющих на успешность эксплуатации огнезащитного покрытия на объекте. Для защиты металлоконструкций наиболее важными остаются устойчивость к химическим и атмосферным воздействиям, простота и удобство нанесения составов, ремонтопригодность, рекомендованный срок службы.

Изначально разработанная для объектов АЭС силиконовая огнезащита «СИЛОТЕРМ ЭП-6» на сегодняшний день уверенно занимает свои позиции на многих объектах нефтегазового и энергетического комплексов, гарантируя заказчикам покрытие с подтвержденными эксплуатационными свойствами и сроком службы не менее 40 лет.