يمكن أن تتعرض منشآت العمليات الكيميائية لبيئات تسبب تحديات كبيرة من حيث التآكل. وقد تؤثر الأحماض والقلويات والمذيبات والرطوبة وتغيرات درجات الحرارة في المواد التقليدية وكذلك في المواد المركبة. ويُستخدم البلاستيك المقوى بالألياف الزجاجية (FRP) في بعض مناطق العمليات الكيميائية لأن مصفوفة البوليمر ونظام التسليح يمكن اختيارهما وتصميمهما بما يتناسب مع ظروف الخدمة، في حين أن الألياف الزجاجية نفسها لا تصدأ.
توضح هذه المقالة كيفية استخدام FRP في بيئات العمليات الكيميائية، وكيف يرتبط اختيار الراتنج بظروف التعرض الكيميائي، وما العوامل التي يأخذها المهندسون عادةً في الاعتبار قبل تحديد منتج FRP. ويتركز المحتوى على المعرفة العامة في القطاع وليس على أداء تكوين محدد من منتجات HotFRP.
التعرض الكيميائي في منشآت العمليات
قد تتعرض المواد في المنشأة الكيميائية للأحماض والمحاليل القلوية والمذيبات ومياه العمليات ومواد التنظيف وتغيرات درجات الحرارة. ويمكن أن تختلف الظروف من منطقة إلى أخرى، وقد تشمل:
- البيئات الحمضية: قد توجد أحماض الكبريتيك والهيدروكلوريك والفوسفوريك وبعض الأحماض العضوية في تطبيقات مختلفة.
- البيئات القلوية: يُستخدم هيدروكسيد الصوديوم ومحاليل الأمونيا وبعض محاليل التنظيف القلوية في بعض عمليات المعالجة.
- التعرض للمذيبات: يمكن أن تكون بعض المذيبات شديدة التأثير على أنظمة راتنج FRP معينة.
- تغيرات درجات الحرارة: الانتقال بين ظروف تشغيل ساخنة وعمليات غسل أو شطف أكثر برودة يمثل عاملاً إضافياً في اختيار المواد.
ولهذا السبب، لا ينبغي اعتبار بيانات مقاومة كيميائية مرتبطة بظرف كيميائي محدد دليلاً على الأداء في خليط كيميائي مختلف أو نطاق درجات حرارة مختلف. وينبغي تقييم صورة التعرض الكاملة.
كيف يؤثر اختيار الراتنج في مقاومة FRP للتآكل
في أنظمة FRP المخصصة للبيئات المسببة للتآكل، يمثل نظام الراتنج جزءاً مهماً من تصميم المادة لأنه يشكل الطور البوليمري المحيط بألياف التسليح. وقد تتضمن تركيبات FRP المخصصة لمقاومة التآكل أيضاً طبقة سطحية أو حاجزاً مقاوماً للتآكل. ولذلك تعمل الراتنجات وبنية الطبقات معاً للحد من تعرض التسليح للمواد الكيميائية.
تشمل عائلات الراتنج الشائعة التي تؤخذ في الاعتبار لتطبيقات FRP المقاومة للتآكل ما يلي:
- البوليستر الإيزوفثالي: يُستخدم بصورة شائعة في تطبيقات FRP العامة عندما تكون التركيبة المختارة مناسبة للبيئة الكيميائية.
- الفينيل إستر: يُؤخذ في الاعتبار غالباً في ظروف الخدمة الكيميائية الأكثر تطلباً، لأن بعض تركيبات الفينيل إستر توفر نطاقاً أوسع من المقاومة الكيميائية مقارنةً بأنظمة البوليستر القياسية.
ولا ينبغي التعامل مع هذه الفئات باعتبارها درجات أداء موحدة لكل التطبيقات. فقد تختلف المقاومة الكيميائية وفقاً لتركيبة الراتنج المحددة، وتركيز المادة الكيميائية، ودرجة الحرارة، وظروف التعرض، وبنية FRP. ولذلك فإن اختيار الراتنج هو قرار مرتبط ببيئة الخدمة وليس مجرد ترتيب لأنواع الراتنج.
منتجات FRP الشائعة في المنشآت الكيميائية
تُستخدم منتجات FRP في أجزاء مختلفة من منشآت العمليات الكيميائية عندما يكون التآكل عاملاً مهماً في اختيار المواد. وتشمل التطبيقات الشائعة:
- شبكات FRP: تُستخدم للممرات والمنصات وأغطية الخنادق في المناطق التي قد توجد فيها سوائل كيميائية أو مياه غسيل. ويمكن للهيكل الشبكي المفتوح أن يساعد على تصريف السوائل وتقليل احتجازها.
- حوامل الكابلات المصنوعة من الألياف الزجاجية: تُستخدم لدعم وتمرير الكابلات الكهربائية في المناطق التي تكون فيها مقاومة التآكل من عوامل الاختيار المهمة.
- السلالم ذات القفص والحواجز المصنوعة من الألياف الزجاجية: تُستخدم حول الخزانات وأجهزة الغسل ومعدات العمليات عندما تكون مكونات الوصول معرضة لأجواء مسببة للتآكل.
- المقاطع والدعامات الإنشائية: تُستخدم في بعض الهياكل الثانوية والدعامات وإطارات المعدات عندما يمثل التعرض للتآكل جزءاً من عملية اختيار المواد.
للحصول على معلومات خاصة بالمنتجات، راجع الصفحات ذات الصلة بـ شبكات FRP وحوامل الكابلات المصنوعة من الألياف الزجاجية والسلالم ذات القفص المصنوعة من الألياف الزجاجية.
بيانات التعرض لمادة كيميائية واحدة والخليط الكيميائي
ترتبط معلومات المقاومة الكيميائية عادةً بظروف محددة للمادة الكيميائية وتركيزها ودرجة الحرارة وطريقة التعرض. ولا ينبغي تلقائياً توسيع نتيجة أو تصنيف لبيئة كيميائية معينة ليشمل تيار عمليات يحتوي على عدة مواد كيميائية أو ظروف تشغيل مختلفة بصورة جوهرية.
حدود الخلطات الكيميائية: لا تثبت معلومات المقاومة الخاصة بتعرض كيميائي محدد وحدها الأداء في تيار كيميائي مختلط أو مع تغير درجات الحرارة أو في ظروف خدمة مختلفة بصورة جوهرية. وينبغي أخذ ظروف التعرض الفعلية في الاعتبار عند اختيار نظام FRP.
وتزداد أهمية هذا التمييز عندما توجد عدة مواد كيميائية في الوقت نفسه. فقد لا يوفر نظام راتنج تم اختياره لمادة كيميائية معينة المستوى نفسه من المقاومة في خليط أو تركيز أو درجة حرارة مختلفة.
عوامل الاختيار الرئيسية في البيئات الكيميائية
يأخذ المهندسون عادةً عدة عوامل في الاعتبار عند اختيار FRP لمنشأة عمليات كيميائية:
- البيئة الكيميائية: تحديد المواد الكيميائية الموجودة ونطاقات تركيزها التقريبية وما إذا كان التعرض مستمراً أو متقطعاً أو مرتبطاً بالانسكابات والتنظيف.
- درجة الحرارة: النظر في نطاق درجات حرارة التشغيل والتنظيف لأن المقاومة الكيميائية قد تتغير مع درجة الحرارة.
- الراتنج وبنية FRP: اختيار نظام راتنج وبنية مقاومة للتآكل ملائمين للتعرض المقصود بدلاً من الاعتماد على اسم عائلة الراتنج وحده.
- المتطلبات الميكانيكية: النظر في البحر والأحمال والصلابة والصدمات والمتطلبات الإنشائية الأخرى بالتوازي مع مقاومة التآكل.
- التركيب والتعديلات الميدانية: عندما يؤدي القطع أو الحفر إلى كشف الطبقات الداخلية أو الطبقات السطحية المقاومة للتآكل، فقد تحتاج المنطقة المتأثرة إلى معالجة أو إصلاح مناسب وفقاً لبنية FRP المعنية.
- الاقتصاد الكلي للمشروع: يمكن أن يشمل اختيار المادة التكلفة الأولية ومتطلبات التنفيذ والتركيب واعتبارات الصيانة وشدة بيئة الخدمة.
لا توجد تركيبة واحدة من FRP مناسبة لكل بيئات العمليات الكيميائية. وتتمثل نقطة البداية الأكثر فائدة في تحديد التعرض الكيميائي والتركيز ونطاق درجات الحرارة والمتطلبات الميكانيكية وبنية FRP المقصودة بوضوح.
الخلاصة
يُستخدم FRP في منشآت العمليات الكيميائية في تطبيقات مثل الشبكات وحوامل الكابلات والسلالم والحواجز وبعض المكونات الإنشائية عندما يكون التعرض للتآكل عاملاً مهماً في التصميم. ويُعد اختيار الراتنج جزءاً أساسياً من عملية الاختيار، لكن اسم عائلة الراتنج وحده لا يحدد أداء نظام FRP النهائي.
ويأخذ الاختيار المناسب في الاعتبار ظروف الخدمة كاملة، بما في ذلك نوع وتركيز المواد الكيميائية ودرجة الحرارة وظروف التعرض والمتطلبات الميكانيكية وبنية FRP. كما لا ينبغي تعميم بيانات المقاومة المنشورة لظرف كيميائي محدد على بيئات تشغيل مختلفة بصورة جوهرية أو على الخلطات الكيميائية.
Leave a Comment