Конкуренция в агрессивной среде: какие системы безопасности нужны ТЭК

55 минут назад

© Сгенерировано ИИ

В крупнейшие проекты нефтехимии, химии и ОПО, которые будут реализованы до 2029 года, государство и частные компании инвестировали свыше 3,6 трлн рублей. В их числе комплекс ВНХК в Приморье (1,5 трлн рублей), «ЗапСибНефтехим» в Тобольске (783 млрд рублей) и инвестпрограмма «СИБУР» в Татарстане (600 млрд рублей с вводом в 2028 году). Технологические процессы на этих объектах будут связаны с агрессивными средами — сероводородом, хлором, аммиаком, кислотами. А значит, им потребуются системы безопасности, способные выдерживать экстремальные условия работы. Для производителей это   сигнал: усилить разработки спецрешений, кастомизированных под конкретных заказчиков.

Текст: Елена Горшкова, Анна Кокорина, Лариса Дружинина

По материалам компаний «БИК-Информ», «ЛУИС+», «РУБЕЖ», «Спектрон», «Эрвист», «Эридан», ALeko, PERCo, RVi, UMIRS

Инвестиционные проекты в нефтехимии, химии и ОПО 

Коррозионные риски

Оборудование для нефтехимии, химии и ОПО эксплуатируется в условиях комплексного негативного воздействия: коррозионные газы (SO₂, H₂S, Cl₂, NH₃, HF), химические брызги, взрывоопасные смеси, экстремальные температуры, пыль и влага.

В условиях агрессивных сред критичен «эффект синергии», когда несколько факторов одновременно воздействуют на оборудование в разы сильнее, чем по отдельности. Например, взаимодействие влаги и химических агентов запускает цепочку сразу нескольких разрушительных процессов. Поэтому каждый из этих факторов значим и требует специфических мер защиты. Базовым требованием для всех типов сред является степень защиты корпуса не ниже IP66 (по ГОСТ 14254-2015), а для взрывоопасных зон — обязательная сертификация по ТР ТС 012/2011 и исполнение Ex d или Ex i. Материалы корпусов должны быть коррозионностойкими (нержавеющая сталь AISI 316L для хлоридсодержащих сред), уплотнения — химически стойкими (EPDM, FKM, PTFE). Дополнительно требуются термостабилизация (нагреватели/термокожухи для низких температур, охлаждение для высоких), антикоррозийные и гидрофобные покрытия, а для запыленных сред — системы очистки оптики и фильтрации воздуха.

Типы агрессивных сред и требования к защите оборудования

Скачать pdf

Влияние агрессивных сред на материалы и сырье для устройств систем безопасности 

Формирование активного электролита. Сухая химия (соли, оксиды серы или азота) не может запустить электрохимический процесс. Чистая вода или конденсат без примесей обладают низкой электропроводностью. Однако при их встрече на поверхности металла образуется концентрированный раствор солей или кислот — сильный электролит. По сути, металл оказывается погружен в агрессивную жидкую батарейку, которая начинает сама себя уничтожать. 

Резкое падение электрического сопротивления: химические агенты во влажной среде распадаются на ионы. Это многократно увеличивает проводимость электролита. Чем выше проводимость раствора, тем быстрее и беспрепятственнее текут микротоки коррозии между анодными и катодными участками на поверхности металла.  

Атака на защитные слои (депассивация): многие металлы защищены естественной оксидной пленкой. Однако агрессивные ионы (особенно хлориды) обладают высокой проникающей способностью. Во влажной среде они легко пробивают оксидный слой и открывают чистый металл для прямой коррозионной атаки.  

Смещение потенциала и интенсификация растворения: химические агенты связывают растворяющиеся ионы металла в устойчивые комплексы. Это предотвращает насыщение раствора у поверхности (поляризацию анода), из-за чего процесс растворения железа или сплава идет непрерывно, лавинообразно и без естественного замедления.  

Влияние агрессивных факторов на системы безопасности

Пожарная автоматика

В условиях агрессивной среды деградация пожарных датчиков происходит сразу по нескольким направлениям:

• ослепление оптических каналов.  Абразивная пыль, соляной туман и пары кислот забивают дымовые камеры извещателей АПС и образуют налет на стеклах датчиков пламени. Результат — полная потеря чувствительности или ложные тревоги;
• тепловая инерция. Химические окислы на металлических и полупроводниковых элементах тепловых датчиков создают теплоизоляционный слой. Скорость реагирования системы падает;
• блокировка исполнительных устройств автоматики пожаротушения. Коррозия штоков и пружин электромагнитных клапанов, а также слеживание порошка в модулях тушения блокируют подачу огнетушащего вещества. Автоматика срабатывает по приборам, но физического тушения не происходит;
• технологическая деградация и потеря целостности линий связи. Пары сероводорода и аммиака уничтожают паяные соединения плат и контакты реле, а агрессивные грунты разрушают изоляцию огнестойких кабелей, вызывая короткие замыкания и потерю связи с центральным пультом;
• засорение аспирационных систем химической пылью. Летучие дисперсные частицы, химические осадки или продукты кристаллизации технологических газов забивают воздухозаборные отверстия, внутренние каналы трубных магистралей или фильтрующие элементы аспирационного извещателя.  Забитые отверстия и трубки перестают втягивать воздух. Система «слепнет» и теряет способность обнаружить реальное возгорание.

Что использовать:

• извещатель пламени пожарный адресный «Спектрон-801-Exd-М/Н/А» в корпусе из нержавеющей стали для применения на объектах в условиях воздействия кислотной, щелочной и других химически агрессивных сред, морской воды и соляного тумана. Компания: «Спектрон»;

• ИПП-07еа-R2-329/330-1 «Гелиос-ИК/УФ» R2 — извещатель пламени многодиапазонный для обнаружения пламени в УФ и ИК диапазонах в корпусе из нержавеющей стали, IP66/IР67. Для работы в составе СПЗ GLOBAL RUBEZH. Компания: «РУБЕЖ».

Система видеонаблюдения

Деградация элементов систем технологического и охранного видеонаблюдения в условиях агрессивной среды носит лавинообразный характер и затрагивает все элементы системы. 

1. Химическое и абразивное ослепление оптики. Кислотные пары вызывают химическое матирование (травление) стекол камер, а летучая высокотвердая пыль царапает их как наждачная бумага. Формирующийся налет из масел и солей отражает ИК-подсветку внутрь объектива, полностью ослепляя сенсор ночью.
2. Коррозийное разрушение корпусов и крепежа. Распространенные силуминовые и алюминиевые корпуса в атмосфере хлора или соляного тумана подвергаются межкристаллитной коррозии и превращаются в рыхлый порошок. Несовместимость металлов кронштейна и опоры создает гальваническую пару, приводя к физическому обрушению конструкций.
3. Разрушение смазки поворотных механизмов. Химическая пыль смешивается со шпиндельной смазкой, превращая ее в вязкий абразивный компаунд. Это стачивает шестерни, заклинивает поворотные оси и сжигает шаговые двигатели сервоприводов.
4. Диффузия газов и выгорание матриц. Молекулы сероводорода (H₂S) и аммиака проникают сквозь резиновые уплотнители, вызывая коррозию медных дорожек плат. Эксплуатация камер в горячих цехах без охлаждения ведет к тепловой деградации КМОП-матриц: росту шумов, появлению «битых» пикселей и искажению цветопередачи.
5. инфраструктурный сбой. Ультрафиолет и химические проливы делают ПВХ-оболочку кабелей хрупкой. Вода, проникая в микротрещины, окисляет жилы «витой пары», что приводит к потере пакетов данных и выгоранию сетевых портов коммутаторов из-за коротких замыканий в цепях PoE.

Что использовать:

• PTZ-видеокамера BVS74Ex для круглосуточного видеонаблюдения во взрывоопасных зонах, в агрессивных химических средах, условиях воздействия морской воды и соляного тумана. Компания: «БИК-Информ»;

• RVi-4CFT-HS100-M.02F2.8/B в корпусе из алюминиевого сплава для работы во взрывоопасных  и агрессивных химических средах. Компания: RVi.

Системы контроля и управления доступом

В отличие от других систем безопасности, оборудование СКУД монтируется в точках прямого контакта с человеком и техникой: на проходных, въездных группах, шлюзах и дверях технологических цехов. Это делает систему уязвимой не только для химии, но и для жестких механических нагрузок.

1. разрушение считывателей и потеря интерфейсной связи. Диффузия кислых паров сквозь пластик и отслоение защитного компаунда открывают доступ влаге к внутренним платам; окисление клемм вызывает постоянные сбои интерфейсов передачи данных (Wiegand, OSDP) и аппаратную блокировку идентификации.
2. Залипание и отказ электромагнитных и электромеханических замков. Коррозия металлических пластин нарушает плотность прилегания магнитных поверхностей, снижая силу удержания в разы, либо намертво «прикипает» якорь; проникновение абразивной химической пыли в соленоиды и ригели электромеханических замков заклинивает механику, оставляя двери либо полностью заблокированными, либо открытыми настежь.
3. Деградация биометрических сенсоров. Оседание мелкодисперсных фракций, солей и жировых пленок на оптических стеклах сканеров лица или отпечатков пальцев вызывает фатальные ошибки распознавания, полностью парализуя работу проходных зон.

Что использовать:

• считыватель взрывозащищенный ALM-RD-S06 из алюминиевого сплава и степенью защиты IP 67 для применения во взрывоопасных по газу и пыли зонах. Компания: ALeko;

• мультиформатный считыватель IR29 c уровнем защиты IP67. Компания: PERCo.

Система оповещения и управления эвакуацией

Исполнительные устройства СОУЭ (громкоговорители, рупоры, световые табло) распределены по всей территории предприятия и испытывают на себе непрерывную нагрузку агрессивных факторов цехов и открытых эстакад. При этом неисправность речевого оповещателя часто невозможно обнаружить при визуальном осмотре. Система годами может казаться исправной, но отказать в критический момент реальной аварии.

1. Разрушение диффузоров и мембран. Высокая влажность, пары щелочей и температурные колебания вызывают стремительное расслоение, охрупчивание и разрыв бумажных или тканевых диффузоров. Мембраны динамиков теряют эластичность, что ведет к полному хрипу или полному прекращению воспроизведения звука.
2. Коррозия рупоров и металлических корпусов. Силуминовые и стальные элементы акустических систем в атмосфере сероводорода или соляного тумана подвергаются точечной коррозии. Разрушение геометрии рупора искажает звуковую волну, а сквозная коррозия корпуса уничтожает герметичность прибора, закорачивая внутренний трансформатор.
3. Падение звукового давления и потеря разборчивости. Оседание вязкой химической пыли и солей на внутренних элементах динамика механически блокирует ход звуковой катушки. Это влечет за собой критическое снижение уровня звукового давления (камера шепчет, а не оповещает). На фоне шума промышленного цеха транслируемая речь превращается в неразборчивый гул, срывая эвакуацию.
4. Уничтожение световых табло и указателей. Кислотные пары вызывают помутнение и растрескивание пластиковых корпусов световых оповещателей «Выход». Химическое выгорание светодиодов и окисление контактов питания оставляют пути эвакуации без визуальной навигации в условиях задымления.

Что использовать:

• оповещатель пожарный комбинированный ТОЛМАЧ-Ex для эксплуатации в условиях воздействия агрессивных сред. Компания: «Эрвист»;

• пожарный оповещатель взрывозащищенный адресный «ЭКРАН-ИНФО-RGB» в корпусе из нержавеющей стали для предприятий химической, нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей и судостроительной отраслей. Компания: «Эридан».

Охрана периметра

Ключевые элементы распределены на километры и работают на стыке атмосферных катаклизмов, промышленных выбросов и грунтовой коррозии. Деградация подземных магистралей и датчиков на ограждении часто маскируется до тех пор, пока система полностью не откажет или не пропустит реального нарушителя.

1. Разрушение изоляции подземных кабелей. Кислые солончаковые грунты и грунтовые воды с высоким содержанием щелочей разъедают оболочки кабельных линий связи и питания (включая бронированные исполнения). Как результат, затухание сигналов тревоги и ложные отчеты о неисправности.
2. Коррозия физических заграждений и датчиков вибрации. Воздействие химических осадков, соляного тумана и сернистых соединений разрушает защитный цинковый слой и лакокрасочное покрытие металлических ограждений. Коррозийный износ конструкций приводит к люфтам в узлах крепления секций. Возникающие при ветровых нагрузках вибрации вызывают аппаратный сбой извещателей, что провоцирует лавинообразный рост ложных тревог и снижает чувствительность к реальным фактам вторжения.
3. Угнетение радиоволновых и емкостных извещателей блуждающими токами. На объектах с мощными энергоустановками, ж/д путями или гальваническими цехами блуждающие токи в грунте создают сильные электромагнитные наводки. Это искажает электромагнитное поле емкостных систем и смещает фазовые характеристики радиоволновых барьеров, провоцируя ложные срабатывания.

Что использовать:

• заграждение «Мурена-РПЗ» для химических заводов и объектов в зонах морского соляного тумана. Не создает отраженных радиопомех, не мешает работе радиоволновых извещателей и охранных радаров. Компания: UMIRS.

Способы защиты оборудования

В условиях агрессивных сред (морская соль, дорожные реагенты, промышленные выбросы, наведенные токи и другое) отказ корпуса автоматически означает отказ самой электроники. Чтобы система не вышла из строя, для корпусов выбирают износостойкие материалы: нержавеющую сталь, стеклопластик и анодированный алюминий с эпоксидным напылением. Учитывают и их особенности. 

Скачать pdf

«СИБУР» инициировала разработку свода правил для систем пожарной безопасности для предприятий ТЭК

Компания «СИБУР» выступила с инициативой разработки специального свода правил «Предприятия газоперерабатывающие и газохимические. Требования пожарной безопасности». Цель — провести  детальный анализ пожарной опасности конкретных технологических процессов и сформировать научно обоснованные параметры, соответствующие специфике отрасли.

Что предлагают регламентировать:

• численные значения площадных параметров наружных установок;
• нормированные расстояния между зданиями, сооружениями и этажерками с оборудованием;
• правила прокладки инженерных сетей с учетом интегрированного управления через АСУТП и систем противоаварийной защиты (ПАЗ).

В случае принятия СП компания прогнозирует возможность обосновать и оптимизировать требования к расстояниям на основе расчетов теплового воздействия от факельного горения. Исходными данными для таких расчетов будут объемы продукта, участвующего в аварии после срабатывания ПАЗ.

По оценкам экспертов, внедрение такого СП позволит применить современные средства противопожарной защиты, обоснованно сократить площади проектируемых объектов, объемы металлоконструкций и кабельных коммуникаций, уменьшить расход материалов на огнезащиту и параметры инженерных систем пожаротушения. В конечном итоге это обеспечит повышение уровня защищенности объектов при значительном снижении капитальных и эксплуатационных расходов.

Нормативное регулирование: на что ориентироваться разработчикам

Оборудование для нефтехимии, химии и опасных производственных объектов (ОПО) должно соответствовать комплексу требований, учитывающих воздействие коррозионных газов, химических брызг, взрывоопасных смесей, экстремальных температур, пыли и влаги. Базовым для всех типов сред является ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529:2013) «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)», устанавливающий степени защиты оболочек (код IP). 

Оборудование для работы во взрывоопасных средах должно иметь сертификат ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах»  и исполнение Ex d (взрывонепроницаемая оболочка по ГОСТ IEC 60079-1-2013 «Взрывоопасные среды. Часть 1. Оборудование с видом взрывозащиты "взрывонепроницаемые оболочки d"» ) или Ex i (искробезопасные цепи).

ГОСТ Р МЭК 60079-31-2010 «Взрывоопасные среды. Часть 31. Оборудование с видом взрывозащиты от воспламенения пыли "t"»  прекращает действие с 1 января 2027 года. Его заменит ГОСТ 31610.31-2024 (IEC 60079-31:2022) «Взрывоопасные среды. Часть 31. Оборудование с защитой от воспламенения пыли оболочкой "t"» .

Также 1 января 2027 года будет введен в действие ГОСТ 31610.11-2025 (IEC 60079-11:2023) «Взрывоопасные среды. Часть 11. Оборудование с видом взрывозащиты "искробезопасная электрическая цепь i"»  для искробезопасных цепей Ex i.

Наряду с государственными стандартами и сводами правил существуют стандарты организаций (СТО) крупнейших игроков нефтегазового и химического секторов — «Газпром», «Норникель», «Роснефть», «Лукойл», «СИБУР». Требования в этих документах зачастую жестче, чем в ГОСТ и СП, и распространяются не только на характеристики взрывозащиты и герметичности, но и на условия эксплуатации — от климатического исполнения до методов входного контроля и приемочных испытаний.

Производители систем безопасности для агрессивных сред также ориентируются на международные стандарты, гармонизированные с национальными ГОСТами: IEC 60529 (степени защиты IP), серия IEC 60079 (взрывозащита Ex-оборудования), серия IEC 60068 (климатические испытания на холод, тепло, соляной туман и вибрацию). Коррозионную стойкость конструкций определяют ISO 12944 (выбор антикоррозионных покрытий для стальных конструкций) и ISO 9223 (классификация атмосферной коррозионной активности, категории от C1 до CX). Американский стандарт NEMA 250 (типы оболочек электрооборудования) применяется ограниченно. В России его функции выполняет классификация IP по IEC 60529.

Нормативно-правовые документы

1. ТР ТС 012/2011«О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах». Базовый регламент для Ех-оборудования.
2. СП 484.1311500.2020«Системы противопожарной защиты. Системы пожарной сигнализации и автоматизация систем противопожарной защиты» (включая п. 6.2.8–6.2.10 о выборе оборудования для взрывоопасных зон) .
3. СП 28.13330.2017«Защита строительных конструкций от коррозии» (актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85). Классификация агрессивных сред (Приложения А-Ж).
4. СП 6.13130.2026«Системы противопожарной защиты. Электрооборудование. Требования пожарной безопасности».
5. СП 485.1311500.2020«Автоматические установки пожаротушения. Нормы и правила проектирования».
6. СП 486.1311500.2020«Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих оснащению автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией».
7. СП 76.13330.2016«Электротехнические устройства».
8. ГОСТ 15150-69«Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов».
9. ГОСТ 31610.0-2014 (IEC 60079-0:2011)«Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования».
10. ГОСТ Р 55141-2012— оценка коррозионной агрессивности атмосферы.
11. ГОСТ 14254-2015 (IEC 60529)«Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)».
12. ГОСТ 9.908-85«ЕСЗКС. Металлы и сплавы. Методы определения показателей коррозии и коррозионной стойкости».
13. ГОСТ 9.032-74, ГОСТ 9.301-86, ГОСТ 9.303-84, ГОСТ 9.401-2018— ЕСЗКС по лакокрасочным и металлическим покрытиям.
14. ГОСТ 9.104-2018«ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Группы условий эксплуатации».
15. ГОСТ ISO 12944-1…8«Защита стальных конструкций от коррозии» (части 1-8). Выбор покрытий по категориям коррозионной активности (C1-C5, CX).
16. Правила устройства электроустановок (ПУЭ): глава 1.1, 1.7, 7.3 (взрывоопасные зоны), 7.4 (пожароопасные зоны).
17. Федеральные нормы и правила Ростехнадзорапо промышленной безопасности ОПО.
18. Стандарты организаций (СТО): «Газпром», «Транснефть», «Роснефть», «Лукойл», «СИБУР» и др. (часто ужесточают государственные требования).

Международные стандарты, которые используют российские производители

Российские компании заявляют о соответствии своего оборудования международным стандартам по агрессивным средам. Нередко эта информация призвана усилить конкурентность продукта в глазах заказчиков. 

Так, для своих антикоррозионных камер LTV компания LUIS+ указывает соответствие американскому стандарту NEMA 4X наряду с классами IP67/68/69. 

Очевидно, что использование NEMA в маркетинговых материалах позволяет выделить продукт на фоне конкурентов. Для заказчиков, знакомых с импортным оборудованием, этот стандарт ассоциируется с повышенной защитой от внешних воздействий и коррозии. При этом важно понимать, что степень защиты NEMA 4X не является альтернативой IP, а дополняет ее требованием коррозионной стойкости.

Однако следует учитывать, что на российском рынке стандарт NEMA не является обязательным, продукция сертифицируется по ГОСТ Р 51558-2014 «Средства охранные телевизионные. Общие технические требования и методы испытаний». 

Тем не менее ничего предосудительного в таком подходе эксперты рынка не видят. 

Международные стандарты

Скачать pdf

Адаптация успешного зарубежного опыта могла бы стать важным шагом для России. Например, европейская директива ATEX устанавливает строгие требования к оборудованию на взрывоопасных площадках, а в Нидерландах действует стандарт NEN 3650, требующий обязательного наличия систем автоматической остановки и блокировки. Интеграция таких международных практик с российским опытом эксплуатации газоперерабатывающих объектов в суровых климатических условиях позволила бы создать гибкую систему нормирования, соответствующую современным технологическим реалиям.

Отрасли нужны собственные стандарты

Эксперты рынка систем безопасности убеждены: необходимо вернуть аспект воздействия агрессивных сред на системы безопасности в нормативное регулирование. Современные редакции регламентов пожарной безопасности этого не учитывают.

Объектом стандартизации должны выступать реальные условия эксплуатации на промышленных объектах, тем более что эффективность систем безопасности при работе в агрессивных средах влияет и на контур промышленной безопасности: через взаимодействие таких систем с системами автоматизации процессов (АСУ ТП). 

Российские компании уже берут на себя инициативу по разработке стандартов организации. Контролируемость и управляемость  такой работы должны обеспечить отраслевые центры компетенций. В настоящее время консорциумы готовят предложения по разработке нормативных документов, устанавливающих такие требования, а также методов испытаний к ним.

Наличие актуальных и синхронизированных стандартов на агрессивные среды позволит производителям выпускать специализированные линейки оборудования, более устойчивого к неблагоприятным воздействиям, таким, например, как диоксид серы и соляной туман, с учетом реальных условий эксплуатации на конкретных объектах.

Фото оборудования - официальный сайты компаний «БИК-Информ», «ЛУИС+», «РУБЕЖ», «Спектрон», «Эрвист», «Эридан», ALeko, PERCo, RVi, UMIRS

Читайте также на сайте журнала RUБЕЖ: «ИИ-видеонаблюдение TRASSIR на объектах АО «АлЭС»: нарушения техники безопасности сократились на 66%»