Uvod
Korozija ostaja eden glavnih vzrokov za strukturno degradacijo v kemičnih predelovalnih obratih, napravah za čiščenje odpadne vode, pomorski infrastrukturi in industrijskih sistemih za shranjevanje. Ogljikovo jeklo lahko oksidira, če je izpostavljeno vlagi in kisiku. Aluminijeve zlitine so lahko izpostavljene luknjičasti koroziji v okoljih,-bogatih s kloridi. Zaščitni premazi lahko upočasnijo razgradnjo, vendar poškodbe premaza pogosto izpostavijo podlago agresivnim kemikalijam.
Plošče iz steklenih vlaken se proti koroziji lotevajo drugače. Namesto da bi se zanašali na žrtveni premaz ali kovinsko pregrado, plošče iz steklenih vlaken uporabljajo ne-kovinsko kompozitno strukturo, sestavljeno iz ojačitve s steklenimi vlakni in kemično odporne smolne matrice. Ta struktura ločuje jedke medije od armature,-ki nosi obremenitev, in odpravlja mehanizme elektrokemične korozije, ki vplivajo na kovinske materiale.
Za razumevanje, kako so plošče iz steklenih vlaken odporne proti koroziji, je treba preučiti njihovo strukturo, materialno sestavo in obnašanje v industrijskih pogojih delovanja.
Kaj je plošča iz steklenih vlaken?
Plošča iz steklenih vlaken je kompozitna plošča -z vlakni ojačanega polimera (FRP), izdelana s kombinacijo ojačitve iz steklenih vlaken in sistema termoreaktivne smole.
Tipična struktura je sestavljena iz:
Steklena vlakna zagotavljajo natezno in upogibno trdnost. Smolna matrica zajame vlakna in prepreči neposreden stik med ojačitvijo in zunanjimi kemikalijami. Površinski sloj deluje kot prva ovira pred vlago, kislinami, solmi in industrijskimi onesnaževalci.
Odvisno od zahtev uporabe je mogoče plošče iz steklenih vlaken izdelati v debelinah od približno 1 mm do več kot 20 mm.
Zakaj kovinske komponente korodirajo v industrijskih okoljih
Do korozije pride, ko material reagira z okolico in postopoma izgubi strukturno celovitost.
V industrijskih objektih pogosti viri korozije vključujejo:
Pri ogljikovem jeklu se korozija običajno začne, ko kisik in vlaga sprožita oksidacijske reakcije na izpostavljenih površinah. Če zaščitni premazi počijo ali se luščijo, se lahko korozija razširi pod plastjo premaza.
V obalnih objektih lahko kloridni ioni prodrejo skozi poškodovane zaščitne premaze in pospešijo luknjičasto ali razpokano korozijo. V obratih za kemično predelavo lahko kisli hlapi napadejo izpostavljene kovinske površine, kar zahteva redno vzdrževanje, peskanje in ponovno nanašanje premazov.
Ti korozijski mehanizmi so odvisni od elektrokemičnih reakcij, ki potekajo na kovinski površini.
Zakaj plošče iz steklenih vlaken ne rjavijo
Listi iz steklenih vlaken ne vsebujejo železa. Ker je za nastanek rje potrebna oksidacija železa, steklena vlakna ne morejo ustvarjati rje na enak način kot ogljikovo jeklo. Kompozitna struktura tudi prekine poti elektrokemične korozije.
Steklena vlakna so električno neprevodna-. Termoreaktivne smole delujejo kot dielektrični materiali. Posledično se mehanizmi galvanske korozije, ki jih običajno opazimo med različnimi kovinami, ne morejo razviti znotraj strukture iz steklenih vlaken.
Namesto da bi tvoril produkte korozije, se kompozit zanaša na svoj sistem smol, ki preprečuje prodiranje vlage in kemični napad.
Ta razlika spremeni obnašanje materiala v jedkih delovnih okoljih.
Kako smolna matrica ustvari kemično pregrado
Primarna korozijsko{0}}odporna komponenta v plošči iz steklenih vlaken ni stekleno vlakno samo, temveč smolna matrika, ki obdaja vlakna. Med proizvodnjo tekoča smola impregnira ojačitvene plasti in strdi v trdno polimerno mrežo.
Ta strjena struktura opravlja več funkcij:
Hitrost difuzije je odvisna od:
Ko kisle ali alkalne raztopine pridejo v stik s površino, morajo difundirati skozi smolo, preden dosežejo notranje ojačitvene plasti.
Pravilno izbran sistem smole lahko bistveno zmanjša penetracijo kemikalij v primerjavi z izpostavljenimi kovinskimi substrati.
Primerjava sistemov poliestra, vinil estra in epoksidne smole
Vse plošče iz steklenih vlaken ne nudijo enake odpornosti proti koroziji. Sistem smole določa kemično združljivost.
Poliestrska smola
Običajno se uporablja v pokrovih opreme, industrijskih stenskih ploščah in splošnih uporabnih ohišjih.
Odporen je na vlago in zmerno izpostavljenost kemikalijam, vendar se lahko razgradi, če je neprekinjeno izpostavljen koncentriranim kislinam ali visoko{0}}temperaturnim kemičnim raztopinam. Običajne delovne temperature se gibljejo med 60 in 80 stopinjami, odvisno od formulacije.
Vinil estrska smola
Pogosto izbran za plošče rezervoarjev za shranjevanje kisline, opremo za čiščenje odpadne vode in strukture za zadrževanje kemikalij.
Molekularna struktura vsebuje manj mest,-občutljivih za hidrolizo, kot poliestrska smola. To pomaga zmanjšati razgradnjo pri izpostavljenosti žveplovi kislini, klorovodikovi kislini, natrijevemu hipokloritu in tokovom industrijske odpadne vode. Določeno, ko je izpostavljenost kemikalijam neprekinjena.
Epoksi smola
Običajno se uporablja, ko sta strukturna obremenitev in kemična izpostavljenost prisotni hkrati.
Aplikacije vključujejo industrijske talne plošče, ohišja procesne opreme in strukturne kompozitne komponente. Epoksidne smole običajno zagotavljajo močno lepljenje vlaken in zmanjšano absorpcijo vode v primerjavi s standardnimi poliestrskimi sistemi.
Vloga površinskih plasti pri odpornosti proti koroziji
Zunanja plast plošče iz steklenih vlaken pogosto opravlja prvo obrambno funkcijo pred kemičnim napadom. Ta plast lahko vključuje gel coat, smol-bogato korozijsko pregrado ali sintetično površinsko kopreno.
Plast protikorozijske pregrade običajno vsebuje višjo vsebnost smole kot cone strukturne ojačitve. Ta oblika zmanjšuje izpostavljene konce vlaken in zmanjšuje poti za prodiranje tekočine.
V obratih za kemično predelavo lahko debelina korozijske pregrade znaša od približno 0,25 mm do nekaj milimetrov, odvisno od delovnih pogojev. Pregradna plast absorbira začetno izpostavljenost kemikalijam, hkrati pa ščiti laminat, ki-nosi obremenitev pod njo.
Industrijska okolja, kjer so plošče iz steklenih vlaken odporne proti koroziji
Čistilne naprave
Sistemi za čiščenje odpadne vode izpostavljajo materiale vodikovemu sulfidu, biološkim onesnaževalcem, kloridnim ionom in stalni vlagi. Listi iz steklenih vlaken so pogosto nameščeni kot pokrovi rezervoarjev, ohišja opreme, plošče za prehode in stene ohišij za nadzor vonjav.
Objekti za kemično predelavo
Kemične tovarne pogosto skladiščijo in prenašajo jedke tekočine. Plošče iz steklenih vlaken se lahko vgradijo v obloge rezervoarjev, ohišja opreme, sisteme prezračevalnih kanalov in sekundarne zadrževalne strukture, kjer sistemi vinilestra prenašajo dolgotrajno izpostavljenost kislim okoljem.
Pomorska infrastruktura
Okolja s slano vodo pospešujejo korozijo v kovinskih strukturah. Pomorske instalacije uporabljajo plošče iz steklenih vlaken v strukturah dokov, notranjosti plovil, pokrovih opreme in ploščah ploščadi na morju. Odsotnost mehanizmov oksidacije kovin odpravlja nastanek rje.
Objekti za proizvodnjo električne energije
Hladilni stolpi in sistemi za čiščenje dimnih plinov ustvarjajo vlažne in kemično agresivne pogoje. Listi iz steklenih vlaken se običajno uporabljajo za plošče ventilatorjev, ohišja hladilnih stolpov in ohišja čistilnikov, ki delujejo neprekinjeno v prisotnosti kondenzacije.
Načini odpovedi plošč iz steklenih vlaken v korozivnih okoljih
Steklena vlakna ne rjavijo, vendar lahko nepravilna izbira materiala povzroči degradacijo. Pogosti mehanizmi napak vključujejo:
Kemični napad smole
Nekatere kemikalije lahko postopoma zlomijo polimerne verige v matrici. Indikatorji vključujejo mehčanje površine, nastajanje mehurčkov, izgubo sijaja in zmanjšane mehanske lastnosti.
Osmotski mehurji
Molekule vode lahko migrirajo skozi laminat in se kopičijo pod površinskimi plastmi ter ustvarjajo vidne tlačne mehurje. Bolj verjetno, če sistem smole ni združljiv.
UV in mehanski
Izpostavljenost na prostem lahko razgradi površinsko smolo, kar UV{0}}odporni gelni premazi zmanjšajo. Poškodbe zaradi udarcev lahko povzročijo razpoke, ki omogočajo kemikalijam, da prodrejo globlje v laminat.
Premisleki glede namestitve in vzdrževanja
Odpornost proti koroziji ni odvisna samo od izbire materiala, ampak tudi od prakse namestitve. Med namestitvijo je treba mesta preboja pritrdilnih elementov zatesniti, odrezane robove je treba obdelati z-tesnitvijo robov, kadar je to potrebno, in pred izbiro plošče je treba identificirati območja izpostavljenosti kemikalijam.
Vzdrževanje običajno vključuje vizualne preglede, čiščenje površin, oceno škode in lokalna popravila laminata. Za razliko od jeklenih konstrukcij plošče iz steklenih vlaken na splošno ne zahtevajo rutinskega peskanja ali prebarvanja za nadzor korozije.
Če pride do lokalne poškodbe, lahko tehniki popravijo prizadete dele z uporabo združljive smole in materialov za ojačitev iz steklenih vlaken.
Kako HolyCore razvija rešitve plošč iz steklenih vlaken za korozivne aplikacije
priHolyCore, se razvoj plošč iz steklenih vlaken začne z analizo okolja in ne samo z izbiro debeline plošče. Inženirske ekipe ocenijo kemično sestavo, koncentracijo izpostavljenosti, delovno temperaturo, pogoje vlažnosti in zahteve glede strukturne obremenitve.
Konfiguracije po meri in strukturna optimizacija:
Na podlagi teh dejavnikov lahko HolyCore konfigurira različne laminatne sisteme z uporabo matric iz poliestra, vinilestra ali epoksi smole. Konfiguracije plošč po meri lahko vključujejo različne ojačitvene arhitekture iz steklenih vlaken, spremenljive debeline laminata, sloje za zaščito pred korozijo, UV-odporne površinske zaključke in kompozitne sendvič konstrukcije.
Za projekte, ki zahtevajo odpornost proti koroziji in zmanjšanje teže, je mogoče obloge iz steklenih vlaken kombinirati s strukturami jedra iz satja PP, da ustvarite sendvič plošče. V teh konfiguracijah laminat iz steklenih vlaken deluje kot kemična pregrada, medtem kosatjasto jedrozmanjša težo plošče in poveča upogibno togost. Ta pristop omogoča inženirjem, da prilagodijo konstrukcijo plošč specifičnim delovnim pogojem, namesto da uporabijo en sam dizajn laminata za vsak projekt.
Zaključek
Listi iz steklenih vlaken so odporni proti koroziji zaradi strukture materiala in ne zaradi prevlek. Ojačitev s steklenimi vlakni zagotavlja mehansko trdnost, medtem ko termoreaktivna smolna matrica blokira vlago in prodiranje kemikalij. Površinske zaščitne plasti zmanjšajo neposredno izpostavljenost korozivnim medijem in pomagajo ohraniti celovitost laminata v dolgih obdobjih delovanja. Pri sistemih za čiščenje odpadne vode, obratih za kemično predelavo, pomorski infrastrukturi in opremi za proizvodnjo električne energije je odpornost proti koroziji odvisna od izbire pravilnega sistema smole, zasnove protikorozijske pregrade in strukture laminata. S kombiniranjem ojačitve iz steklenih vlaken z-specifičnimi smolnimi formulacijami in izbirnimi tehnologijami satjastega jedra HolyCore razvija sisteme kompozitnih plošč, ki obravnavajo korozivna delovna okolja, hkrati pa ohranjajo strukturno zmogljivost.
