Бытует мнение, что европейская продукция, в частности, резервуары для хранения сжиженных газов, превосходят по своим показателям продукцию российских машиностроительных предприятий. Попробуем разобраться в этом утверждении.
Миф № 1. «Европейский металл по своим характеристикам лучше российских аналогов»
Таблица 1. Сорта стали в соответствии с EN 10204/3.1 В
| Наименование в соответствии с EN10025 | Номер марки | Размеры | |||
| Толщина | Ширина | Максимальная длинна | |||
| S 235 JR | 1.0037 | 3 -250 | 1 000 – 4 000 | 16 000 | |
| S 235 JR G2 | 1.0038 | 3 -250 | 1 000 – 4 000 | 16 000 | |
| S 235 J2 G3 | 1.0116 | 5 -200 | 1 000 – 3 500 | 16 000 | |
| S 275 J2 G3 | 1.0144 | 3 -300 | 1 000 – 3 500 | 16 000 | |
| S 355 J2 G3 | 1.0570 | 3 -300 | 1 000 – 3 500 | 16 000 | |
| S 355 J2 G3 C. | 1.0569 | 3 -30 | 1 000 – 3 500 | 16 000 | |
Производители в Европе в соответствии с требованиями DIN 4680 при изготовлении резервуаров для хранения сжиженных газов применяют горячекатаный лист (hot rolled derived steel plates) из стали марки S355J2G3, изготовленной в соответствии с требованиями EN 10025. Стандарт распространяется на нижеперечисленные марки стали (таблица 1).
Таблица 2. Химический состав металла
| Наименование в соответствии с EN10025 | Номер марки | Содержание углерода % в зависимости от толщины листа | Содержание элементов, % | ||||||
| <= 16 | >16<=40 | >40 | Mn (марганец) | Si (кремний) | P (фосфор) | S (сера) | N (азот) | ||
| S 235 JR | 1.0037 | 0,17 | 0,20 | - | 1,40 | - | 0,045 | 0,045 | 0,009 |
| S 235 JR G2 | 1.0038 | 0,17 | 0,17 | 0,20 | 1,40 | - | 0,045 | 0,045 | 0,009 |
| S 235 J2 G3 | 1.0116 | 0,17 | 0,17 | 0,17 | 1,40 | - | 0,035 | 0,035 | - |
| S 275 J2 G3 | 1.0144 | 0,18 | 0,18 | 0,18 | 1,50 | - | 0,035 | 0,035 | - |
| S 355 J2 G3 | 1.0570 | 0,20 | 0,20 | 0,22 | 1,60 | 0,55 | 0,035 | 0,035 | - |
| S 355 J2 G3 C. | 1.0569 | 0,20 | 0,20 | 0,22 | 1,60 | 0,55 | 0,035 | 0,035 | - |
Кроме того, стандарт EN 10025, нормирует следующий химический состав металла указанных марок (таблица 2).
Для сравнения рассмотрим стальной горячекатаный лист по ГОСТ 5520 (ГОСТ 19281), применяемый российскими производителями для изготовления резервуаров для сжиженных газов в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03.
Таблица 3. Химический состав стали по ГОСТ 5520
| Марка стали | Массовая доля элементов, % | |||||||
| Углерод | Кремний | Марганец | Сера | Фосфор | Хром | Никель | Молибден | |
| не более | ||||||||
| 15К | 0,12-0,2 | 0,15-0,30 | 0,35-0,65 | 0,040 | 0,040 | - | - | - |
| 16 | 0,1-,20 | 0,17-0,37 | 0,45-0,75 | 0,040 | 0,040 | - | - | - |
| 1К | 0,14-0,22 | 0,17-0,37 | 0,55-0,85 | 0,040 | 0,040 | - | - | - |
| 2К | 0,16-0,24 | 0,15-0,30 | 0,35-0,65 | 0,040 | 0,040 | - | - | - |
| 22 | 0,19-0,26 | 0,17-0,40 | 0,7-1,0 | 0,035 | 0,040 | - | - | - |
| 12XM | Не более 0,16 | 0,17-0,37 | 0,4-0,7 | 0,025 | 0,026 | 0,8-1,10 | Не более 0,30 | 0,40-0,55 |
| 10Х2М | 0,08-0,12 | 0,17-0,37 | 0,4-0,7 | 0,020 | 0,020 | 2,0-2,5 | Не более 0,30 | 0,60-0,80 |
| 12Х1МФ* | 0,08-0,15 | 0,17-0,37 | 0,4-0,7 | 0,025 | 0,025 | 0,9-1,2 | Не более 0,30 | 0,25-0,35 |
| 09Г2С | Не более 0,12 | 0,5-0,8 | 1,3-1,7 | 0,040 | 0,035 | - | - | - |
| 16ГС | 0,12-0,18 | 0,4-0,7 | 0,9-1,2 | 0,040 | 0,035 | - | - | - |
| 10Г2С1 | Не более 0,12 | 0,8-1,1 | 1,3-1,65 | 0,040 | 0,035 | - | - | - |
| 17ГС | 0,14-0,20 | 0,4-0,6 | 1,0-1,4 | 0,040 | 0,035 | - | - | - |
| 17ГС1 | 0,15-0,20 | 0,4-0,6 | 1,15-1,6 | 0,040 | 0,035 | - | - | - |
| 14ХГС | 0,11-0,16 | 0,4-0,7 | 0,9-1,3 | 0,040 | 0,035 | 0,5-0,8 | - | - |
ГОСТ 5520 (19281) распространяется на листовой прокат из углеродистой низколегированной и легированной стали толщиной от 4 до 160 мм в горячекатаном и термически обработанном состоянии, пригодный для сварки и предназначенный для изготовления деталей и частей котлов и сосудов, работающих под давлением при комнатной, повышенных и минусовых температурах.
ГОСТ 5520 нормирует следующий химический состав марок стали (таблица 3).
Сравнив сталь S 355 J2 G3 с марками стали, указанными в таблице 3, по химическому составу и приняв в расчет допустимые отклонения по содержанию элементов можно придти к выводу, что марке стали S 355 J2 G3 по EN 10025 соответствует марка 17Г1С по ГОСТ 5520 (19281).
Конечно, само по себе сравнение европейской стали и российской ни к чему не приводит, если не учесть один немаловажный факт: для стали марки 17Г1С (равно, как и для аналога) допускаемое напряжение ниже, чем для стали марки 09Г2С.
Допускаемое напряжение для стали марки 17Г1С при температуре 20°С по ГОСТ14249-89 составляет 183 МПа, тогда как для стали марки 09Г2С величина допускаемого напряжения — 208 МПа. Величина допускаемого напряжения влияет на прочностные характеристики изделия, именно поэтому российские машиностроительные предприятия традиционно применяют сталь 09Г2С по ГОСТ 5520(19281) при изготовлении резервуаров для сжиженного газа.
Таблица 4. Механические характеристики стали по EN 10025
| Наименование в соответствии с EN10025 | Предел текучести в зависимости от толщины листа, мм | Минимальное значение временного сопротивления | |||||||||
| <= 16 | >16 <=40 | >40 <=63 | >63 <=80 | >80 <=100 | >100 <=150 | >150 <=200 | >200 <=250 | <=3 <=100 | >100 <=150 | >150 <=200 | |
| S 235 JR | 235 | 225 | - | - | - | - | - | - | 340 | 340 | 320 |
| S 235 JR G2 | 235 | 225 | 215 | 215 | 215 | 195 | 185 | 175 | 340 | 340 | 320 |
| S 235 J2 G3 | 235 | 225 | 215 | 215 | 215 | 195 | 185 | 175 | 340 | 340 | 320 |
| S 275 J2 G3 | 275 | 265 | 255 | 245 | 235 | 225 | 215 | 205 | 410 | 400 | 380 |
| S 355 J2 G3 | 355 | 345 | 335 | 325 | 315 | 295 | 285 | 275 | 490 | 470 | 450 |
| S 355 J2 G3 C. | 355 | 345 | 335 | 325 | 315 | 295 | 285 | 275 | 490 | 470 | 450 |
Может возникнуть вопрос: «Состав металла S 355 J2 G3 соответствует составу металла 17Г1С, но может быть, европейские производители каким-либо образом улучшают механические свойства металла?». Ответ мы найдем в таблице механических характеристик металла EN 10025 (таблица 4).
Используя приведенные данные и приняв коэффициент запаса прочности по ГОСТ 14249-89 п.1.4.2 равный 2,4, а поправочный коэффициент — равный единице, получаем величину допускаемого напряжения металла S 355 J2 G3 = 204 МПа.
Учитывая допустимую погрешность измерений, можно принять равенство величин допускаемого напряжения металла S 355 J2 G3 и металла 09Г2С. Из этого можно сделать вывод, что емкости европейских производителей не уступают по своим техническим и прочностным характеристикам продукции российских предприятий (при условии равенства расчетных толщин стенок резервуаров европейских производителей толщинам стенок резервуаров российских производителей). Расчет на прочность, выполненный по ГОСТ 14249, данный факт подтверждает.
Миф № 2. «Внутренние поверхности европейских резервуаров не подвержены коррозии»
Отсюда следует вывод, что толщина стенки может быть меньше в сравнению с резервуарами российских производителей. Для начала справочная информация о коррозионных процессах: коррозией называют разрушение материалов под влиянием окружающей среды в результате ее химического или электрохимического воздействия (коррозия происходит от латинского corrodere — разъедать, разрушать).
Обычно рассматривают коррозию металлических материалов. Однако это явление характерно не только для металлов и сплавов, аналогичные процессы могут происходить и в неметаллических материалах — пластмассах, керамике. Примером такого воздействия может служить износ футеровки плавильных печей под действием жидкого химически активного шлака.
Ущерб, причиняемый коррозией, может быть прямым и косвенным. Прямой ущерб включает в себя стоимость замены корродированных частей машин, трубопроводов, устройств. Для восстановления пораженных коррозией оборудования и конструкций ежегодно расходуется не менее 10% продукции мирового металлургического производства.
Косвенный ущерб от коррозии связан с простоем оборудования в результате аварий, ухудшением качества продукции, например, в результате ее загрязнения, увеличением расхода топлива, материалов, энергии. Так, при выходе из строя химической аппаратуры не выпускается продукция, отказ в работе двигателей приводит к простою ценного оборудования, нарушение герметичности газо- и нефтепроводов делает возможным утечку ценного сырья. Если в результате коррозии водопроводной системы прекращается подача воды на завод, то ремонт водопровода будет стоить во много раз меньше, чем расходы, связанные с остановкой завода на несколько часов.
В зависимости от страны и климатических условий суммарный ущерб, наносимый коррозией, достигает уровня 3–10 % валового продукта.
Проникновение в результате коррозии газа, нефти и других продуктов в окружающую среду приводит не только к материальным потерям, но и к угрозе жизнеобеспечению человека и природы. Если ущерб от замены и ремонта оборудования можно хотя бы рассчитать, то ущерб окружающей среде не поддается расчету.
В зависимости от свойств окружающей среды и характера ее физико-химического воздействия на материал различают:
химическую коррозию, обусловленную воздействием сухих газов, а также жидкостей, не являющихся электролитами (нефть, бензин, фенол);
электрохимическую коррозию, обусловленную воздействием жидких электролитов: водных растворов солей, кислот, щелочей, влажного воздуха, грунтовых вод, то есть растворов, содержащих ионы и являющихся проводниками электричества.
Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая (усиливающаяся при высоких температурах), т.е. процесс взаимодействия с кислородом или активными газовыми средами (галоиды, сернистый газ, сероводород, пары серы, CO2 и т.д.).
Электрохимическая коррозия — наиболее распространенный вид коррозии металлов. При электрическом контакте двух металлов, обладающих разными электродными (электрохимическими) потенциалами и находящихся в электролите, образуется гальванический элемент.
Поведение металлов зависит от значения их электродного потенциала. Металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал (анод), отдает положительно заряженные ионы в раствор и растворяется. Избыточные электроны перетекают по внешней цепи в металл, имеющий более высокий электродный потенциал (катод). Катод при этом не разрушается, а электроны из него удаляются во внешнюю среду. Чем ниже электродный потенциал металла по отношению к стандартному водородному потенциалу, принятому за нулевой уровень, тем легче металл отдает ионы в раствор, тем ниже его коррозионная стойкость.
Для характеристики коррозионных свойств материалов обычно проводят их испытания на стойкость против общей коррозии, межкристаллитной коррозии и коррозионного растрескивания.
Испытания на общую коррозию проводят на образцах с большим отношением поверхности к объему. Коррозионную среду выбирают с учетом условий эксплуатации материала. Испытания проводят в жидкости при постоянном или многократно повторяемом переменном нагружении образцов в кипящем соляном растворе, в парах или окружающей атмосфере.
Таблица 5. Шкала коррозионной стойкости металлов
| Балл | Скорость коррозии vкор, мм/год | Категория стойкости металла |
| 1 | Не более 0,10 | Сильностойкие |
| 2 | 0,10–1,00 | Стойкие |
| 3 | 1,10–3,00 | Пониженностойкие |
| 4 | 3,10–10,0 | Малостойкие |
| 5 | Более 10,0 | Нестойкие |
В России, США и Европейских странах применяют пятибалльную систему оценки общей коррозии (таблица 5). Критерий коррозионной стойкости — скорость коррозии vкор (мм/год).
При изготовлении резервуаров для сжиженных газов российские и европейские производители применяют металл с категорией стойкости «Сильностойкие», т.е. скорость коррозии не превышает 0,1 мм/год — величина небольшая, но даже она по прошествии десяти лет превращается в уменьшение толщины стенки сосуда на 1 мм. Как следствие, безопасность эксплуатации резервуара с каждым годом снижается.
Российские стандарты на резервуары для сжиженных газов, в отличие от европейских, в частности ГОСТ 14249 «Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность», учитывают коррозионные процессы, происходящие с внутренней поверхностью резервуаров, и предусматривают дополнительное увеличение толщины стенки резервуара для компенсации коррозионных процессов. В европейских резервуарах компенсация коррозионных процессов толщиной стенки резервуара не предусмотрена.
Миф № 3. «Люк-лаз — необязательный элемент резервуара»
Европейские производители изготавливают резервуары для сжиженного газа без люка-лаза по многим причинам:
Люк-лаз — это дополнительные расходы металла, сварочных материалов и трудовых ресурсов;
Люк-лаз — это лишний узел, требующий дополнительного контроля со стороны производителя;
Люк-лаз — это дополнительный узел, снижающий надежность резервуара при неправильном выборе производителем параметров и технологии сварки.
И это не весь перечень «минусов» люка-лаза для производителей резервуаров.
В Европе применение резервуаров без люка-лаза документально разрешено, в России же в соответствии с действующим законодательством «сосуды должны быть снабжены необходимым количеством люков и смотровых лючков, обеспечивающих осмотр, очистку и ремонт сосудов, а также монтаж и демонтаж разборных внутренних устройств»; «Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь люки, а с внутренним диаметром 800 мм и менее — лючки» (ПБ 03-576-03 пп. 2.2.1–2.2.2 «Правил устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давление») – жестко регламентирует применение сосудов без люка-лаза.
«Но в России применяются европейские резервуары без люка-лаза, как такое возможно?» — возникает вопрос, на который у поставщиков европейских резервуаров готов ответ: «Если конструкция сосуда не позволяет проведение наружного и внутреннего осмотров или гидравлического испытания, предусмотренных требованиями Правил, разработчиком проекта сосуда в руководстве по эксплуатации должны быть указаны методика, периодичность и объем контроля, выполнение которых обеспечит своевременное выявление и устранение дефектов» (п.2.1.4. ПБ 03-576-03) и предлагают для внутреннего осмотра резервуара применять эндоскоп.
Указанный поставщиками метод освидетельствования по российским стандартам может быть применен. Только есть одно «но»: при внутреннем осмотре (особенно это касается не первичного, а очередного осмотра) могут быть обнаружены участки внутренней поверхности стенок резервуара с коррозионными повреждениями, не дающими выявить следующие дефекты: точечную коррозию, расслоение металла вследствие коррозионных процессов, уменьшение толщины стенки резервуара. Для выявления данных дефектов «подозрительные» участки придется дополнительно проконтролировать и если для резервуара снабженного люком-лазом эта операция займет минут 15–20 («ВИК» или «цветной метод контроля»), то при отсутствии люка-лаза у владельца сосуда остается один путь: резервуары вынимают из грунта, обваловки, футеровки (в зависимости от исполнения резервуара);
внешнюю поверхность резервуара освобождают от антикоррозионного покрытия до основного металла;
приглашается аттестованная лаборатория с необходимыми приборами (ультразвуковым дефектоскопом, ультразвуковым толщиномером и т.п.);
проводится 100%-й контроль неразрушающими методами, с внешней поверхности резервуара, «подозрительных» участков;
на внешнюю поверхность резервуара наносится антикоррозионное покрытие взамен удаленному.
После всех выше описанных процедур владелец сосуда может столкнуться со следующими серьезными проблемами:
при обнаружении дефектов, влияющих на безопасность эксплуатации резервуара (точечная коррозия), нет возможности провести ремонт дефектного участка и исправный, в общем, резервуар, ремонт которого при наличии люка-лаза диаметром не менее 400 мм занял бы не более 2 часов, должен быть отправлен в металлолом;
технология нанесения антикоррозионного покрытия резервуаров европейских производителей подразумевает применение специальной машины безвоздушного горячего нанесения при давлении 10–20 МПа (100–200 кгс/см2) для нанесения антикоррозионного состава, указанное оборудование есть далеко не во всех регионах России.
Кроме того, до окончания работ по освидетельствованию резервуар не может использоваться, простаивает.
Техническое освидетельствование резервуара, снабженного люком-лазом, проводится владельцем сосуда собственными силами за короткий срок — с учетом работ по дегазации (освобождение резервуара от газа, слив в газовоз), не более 4 часов, без привлечения сторонних организаций (лаборатории). Техническое освидетельствование резервуара для сжиженного газа проводится в последовательности указанной в РД 03-29-93 «Методические указания по проведению технического освидетельствования сосудов, работающих под давлением» и в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»
К сожалению, до последнего времени у российских производителей в сравнении с европейскими было больше «минусов», чем «плюсов»: устаревшее оборудование, устаревшие технологии, нежелание перестраивать производство для увеличения производительности, «неповоротливость» в осваивании рынков сбыта и еще много-много проблем, оставшихся со времен кризисов 90-х годов.
Среди российских производителей емкостного оборудования для сжиженных газов особое место занимает ООО «ФАСХИММАШ» — динамично развивающееся предприятие, продекларировавшее своей целью избавить российский рынок резервуаров от монополии европейских производителей. Два года активной и плодотворной работы компании дают все основания считать, что ситуация на рынке будет меняться в пользу отечественного резервуарного оборудования.
Преимущества европейских производителей:
Преимущества российских производителей:
.svg)
