Начинается...

Материалы О3 успешно прошли сложнейшее испытание для проекта «Арктик СПГ 2»

Материалы О3 успешно прошли сложнейшее испытание для проекта «Арктик СПГ 2»

Г. О. ПЕТРОСЯН – заместитель генерального директора «О3-Коутингс» по НИОКР

В мае 2023 года Компания О3 завершила сложнейшие многоэтапные испытания по международным стандартам ISO 20088 и ISO 22899 для проекта «Арктик СПГ 2»: криогенный пролив, криогенное воздействие и реактивная струя пламени – самый сложный сценарий пожара. Огнезащитные материалы ТРИОФЛЕЙМ ЕР 8800 и теплоизоляционные ТРИОТЕРМ 3500 выдержали все этапы и получили соответствующие протоколы.

Много лет отечественные компании, представители химического кластера, даже не вступали в конкурентную борьбу с импортными гигантами за место под солнцем на территории России. Частая причина – нехватка технологий, соответствующего оборудования, некоторых методик испытаний и стандартов. Это касалось многих сложных и важных направлений. На стороне зарубежных производителей стояли большие штаты специалистов, хорошая материально-техническая база, многолетний опыт и признание в международных проектах. Но по мере ухода западных производителей из России отечественные компании получили возможность участвовать в огромных знаковых проектах, один из которых «Арктик СПГ 2».

В феврале 2023 года 6 антикоррозионных систем «О3-Коутингс» были предложены и вошли в реестр поставщиков проекта «Арктик СПГ 2». В реестр вошли 3 системы для углеродистой стали (ТРИОКОР Цинк 1700 + ТРИОКОР Мастик 4500 + ТРИОКОР Финиш 5500; ТРИОКОР РВС 9510 + ТРИОКОР РВС 9510; ТРИОТЕМП 400 + ТРИОТЕМП 600 + ТРИОТЕМП 600) и три системы для нержавеющей стали (ТРИОКОР НС 4511 + ТРИОКОР Мастик 4500 + ТРИОКОР Финиш 5500; ТРИОКОР РВС 9510 + ТРИОКОР РВС 9510; ТРИОТЕМП 600 + ТРИОТЕМП 600).

Для определения эффективности материалов в первую очередь необходимо было провести испытания по стандартам ISO 20088 и ISO 22899. Поскольку готовой материально-технической базы для проведения испытаний в России не было, то «О3-Коутингс» пришлось искать испытательные центры, готовые с нуля воссоздать все необходимые установки и условия. На помощь отечественным производителям пришел Оренбургский филиал ВНИИПО МЧС России.

Специалисты Оренбургского филиала ВНИИПО МЧС России совместно с «О3-Коутингс» при участии Nova Energies в короткие сроки воспроизвели три испытательные установки, позволившие имитировать сценарии пролива криогенной жидкости, выброса криогенной среды под давлением и реактивной струи.

Испытание по ISO 20088-1

В указанном стандарте описан метод определения стойкости к утечкам криогенных жидкостей в системах защиты от утечек криогенных жидкостей (ЗУКЖ). Это применимо, когда системы ЗУКЖ установлены на углеродистой стали и будут контактировать с криогенными жидкостями. В качестве криогенной среды используется жидкий азот, поскольку он имеет более низкую температуру кипения, чем сжиженный природный газ или жидкий кислород, и не является воспламеняемым. Кроме того, его можно безопасно использовать для эксперимента.

Для проведения испытаний использовали образец квадратной формы с центральной полкой, внутренние размеры 1500×1500×500 мм. Образец выполнили из углеродистой стали толщиной 10 мм. Центральную полку толщиной 20 мм и глубиной 250 мм изготовили путем сваривания двух листов по 10 мм.

Рис. 1. Габаритные размеры испытательного стенда: 1 – выпускной резервуар; 2 – держатель образца; 3 – опора образца

Рис. 1. Габаритные размеры испытательного стенда: 1 – выпускной резервуар; 2 – держатель образца; 3 – опора образца

На образец нанесли огнезащитное покрытие в следующем составе:

  • грунтовка ТРИОКОР Мастик 4500 (ТУ 2312-006-20654749-2015) толщиной слоя 154,1 мкм;
  • теплоизоляционный материал ТРИОТЕРМ 3500 (ТУ 20.14.63-035-40141638-2017) толщиной слоя 11 мм;
  • армирующая сетка О3 (ТУ 13.96.16-279-40141638-2022) – один слой;
  • теплоизоляционный материал ТРИОТЕРМ 3500 (ТУ 20.14.63-035-40141638-2017) толщиной слоя 6 мм;
  • армирующая сетка О3 (ТУ 13.96.16-279-40141638-2022) – один слой;
  • теплоизоляционный материал ТРИОТЕРМТМ 3500 (ТУ 20.14.63-035-40141638-2017) толщиной слоя 5,69 мм;
  • финишное покрытие ТРИОКОР Финиш 5500 RAL 5003 (ТУ 20.30.22-038-40141638-2017) толщиной слоя 56 мкм.

В начале теста в короб заливается жидкий азот, его уровень поддерживается на высоте не менее 5 см на протяжении всего процесса. В случае испарения азот доливают. В ходе испытания термопарами, установленными по всей площади дна и стенок, фиксируется температура металла. Тестирование проводится либо до достижения критической температуры -49°С, либо завершается по истечении 60 минут. По результатам испытаний с материалами О3-Коутингс по истечении 60 минут средняя температура образца составила -36,67°С. При достижении критической температуры -49°С наблюдается процесс охрупчивания стали.

Рис. 2. Стенд для испытания на криогенный пролив по методике ISO 20088-1, собранный сотрудниками ВНИИПО МЧС России

Рис. 2. Стенд для испытания на криогенный пролив по методике ISO 20088-1, собранный сотрудниками ВНИИПО МЧС России

Охрупчивание является наиболее опасным следствием изме нения физико-механических свойств материала (применительно к видам стали, имеющим объемно-центрированную кубическую решетку: углеродистым и малолегированным). Охрупчивание сдвигает область хрупкого разрушения в область положительных температур, резко снижает трещиностойкость и приводит к внезапному разрушению конструкции.

Изменение механических свойств, обусловленных развитием процессов охрупчивания, выражается, с одной стороны, в увеличении твердости материала и предела его текучести, с другой – в снижении вязкопластических показателей, показателей ударной вязкости и трещиностойкости. В различных нормативных документах используются различные предельные показатели, характеризующие процессы охрупчивания.

Испытание по ISO 20088-3

Испытание максимально приближенно демонстрирует возможный аварийный выброс под давлением криогенного сжиженного природного газа (СПГ).

Тест включает:

а) Начальный повышенный охлаждающий эффект из-за контакта жидкого азота с подложкой, создаваемой выбросом.

б) Локализованное воздействие, которое можно ожидать при выбросе криогенной струи.

При проведении теста есть сложность в связи с очаговым воздействием криогенной среды на материал, из-за чего возникают высокие риски растрескивания теплоизоляционного покрытия.

Образец для испытаний представляет собой фрагмент стальной двутавровой колонны сечения 50Б2 по ГОСТ 57837-2017 с приведенной толщиной метала (ПТМ) 5,835 мм и длиной 2500 мм. На образец нанесено защитное покрытие в следующем составе:

  • грунтовка ТРИОКОР Мастик 4500 (ТУ 2312-006-20654749-2015) толщиной сухого слоя 88 мкм;
  • теплоизоляционный материал ТРИОТЕРМ 3500 (ТУ 20.14.63-035-40141638-2017) толщиной сухого слоя 22,55 мм;

Из сопла, установленного на дистанции 500 мм от испытуемого образца, на протяжении 60 минут подается криогенная жидкость (жидкий азот) под давлением 8 (+0,8) Бар. В ходе испытания термопарами, установленными по всей площади балки, фиксируется температура металла.

Тестирование проводится либо до достижения критической температуры -49°С, либо завершается по истечении 60 мин. По результатам испытаний с материалами О3-Коутингс по истечении 60 минут средняя температура образца составила -29,55°С.

Рис. 3-4. 1 – экологическая камера; 2 – ствол для подачи жидкого азота; 3 – испытуемый образец; 4 – опора для образца (рециркуляционной и защитной камер); 5 – камера рециркуляции, изолированная на задней поверхности; 6 – защитная камера (опора и устойчивость)

Рис. 3. Вид с боку

Рис. 3-4. 1 – экологическая камера; 2 – ствол для подачи жидкого азота; 3 – испытуемый образец; 4 – опора для образца (рециркуляционной и защитной камер); 5 – камера рециркуляции, изолированная на задней поверхности; 6 – защитная камера (опора и устойчивость)

Рис. 4. Вид спереди
1 – экологическая камера; 2 – ствол для подачи жидкого азота; 3 – испытуемый образец; 4 – опора для образца (рециркуляционной и защитной камер); 5 – камера рециркуляции, изолированная на задней поверхности; 6 – защитная камера (опора и устойчивость)

Испытание по ISO 22899-1

Этот тест дает представление о том, как материалы пассивной огнезащиты будут работать при струйном пожаре. Выброс газа при испытании может быть значительно меньше, чем тот, который мог бы происходить в реальности. Однако отдельные тепловые и механические нагрузки, воздействующие на защитный материал от струйного огня, аналогичны крупномасштабным струйным пожарам, возникающим в результате выброса природного газа под высоким давлением.

Указанный метод был разработан для имитации некоторых условий, возникающих в реальном реактивном горении, и он не может точно воспроизвести их все.  Тепловые и механические нагрузки не обязательно совпадают. Результаты теста не гарантируют безопасность, но могут быть использованы в качестве элементов оценки пожарного риска для конструкции.

Для проведения испытания был использован образец квадратной формы с центральной полкой, внутренние размеры 1500×1500×500 мм. Образец выполнен из углеродистой стали толщиной 10 мм. Центральная полка толщиной 20 мм и глубиной 250 мм изготовлена путем сваривания двух листов по 10 мм.

На образец нанесено огнезащитное покрытие в следующем составе:

  • грунтовка ТРИОКОР Мастик 4500 (ТУ 2312-006-20654749-2015) толщиной слоя 118,9 мкм;
  • огнезащитный материал ТРИОФЛЕЙМ ЕР 8800 (ТУ 2313.029.20654749-2016) толщиной слоя 6,3 мм;
  • армирующая сетка О3 (ТУ 13.96.16-279-40141638-2022) – один слой;
  • огнезащитный материал – ТРИОФЛЕЙМ ЕР 8800 (ТУ 2313.029.20654749-2016) толщиной слоя 6,3 мм;
  • финишное покрытие ТРИОКОР финиш 5500 RAL5003 (ТУ 20.30.22-038-40141638-2017) толщиной слоя 55 мкм.

Из сопла, установленного на дистанции 1000 мм от испытуемого образца, на протяжении 60 минут подается технический пропан. Началом испытания и временем отсчета является момент наведения струи горящего пропана в заданную точку испытуемого образца. Наведение струи осуществляется после того, как из сопла будет выходить газообразный пропан с постоянным расходом 0,3 ± 0,05 кг/c. На протяжении всего испытания термопарами, установленными по всей площади дна и стенок, фиксируется температура металла. Испытание проводится либо до достижения критической температуры 500°С, либо завершается по истечению 60 минут По результатам испытания материалов О3-Коутингс по истечению 60 минут средняя температура образца составила 232,83°С.

Прочность стальной конструкции значительно снижается в диапазоне 400-600°C, а при нагрузке незащищенная конструкция практически мгновенно теряет устойчивость. В связи с этим на объектах повышенной опасности должны применяться конструкции, способные выдерживать высокие температуры и взрывную волну, то есть защищенные средствами огнезащиты.

Рис. 5. Испытуемый образец

Рис. 5. Испытуемый образец

Рис. 6. Испытуемый образец

Рис. 6. Испытуемый образец

Рис. 7. Схема установки сопла

Рис. 7. Схема установки сопла

По результатам проведения испытаний компания «О3-Коутингс» получила протоколы от Оренбургского филиала ВНИИПО МЧС России, подтверждающие эффективность материалов компаний для вышеуказанных сценариев.

Богатый опыт участия в реализации крупнейших инфраструктурных проектов в течение 13 лет позволили О3-Коутингс с успехом пройти испытания, которые еще не проводились в России. Несколько лет назад компания принимала участие в амбициозном арт-проекте на базе Ямал СПГ, где на поверхности резервуаров № 2 и № 4 был нанесен мурал покрытиями О3. Сегодня О3-Коутингс готовится приумножить результаты в новом проекте, который обещает быть еще масштабнее и значимее, чем арт-проект Ямал СПГ. Чтобы достичь такой позиции на рынке и стабильно удерживать ее, Компания О3 не жалеет времени, сил и средств, которые вкладывает в собственную инновационную лабораторию.

121205, Москва,
ИЦ Сколково, ул. Нобеля, д. 1
☎ +7 (495) 786-89-35
hello@o3.com
o3.com


Читайте также:

ВЫПУСК 5/2023



Читать онлайн