Zakłady przetwórstwa chemicznego mogą narażać materiały na wymagające warunki korozyjne. Kwasy, zasady, rozpuszczalniki, wilgoć i zmiany temperatury mogą wpływać zarówno na materiały konwencjonalne, jak i na systemy kompozytowe. Tworzywo sztuczne wzmacniane włóknem szklanym (FRP) jest stosowane w wybranych obszarach instalacji chemicznych, ponieważ jego matrycę polimerową i układ zbrojenia można dobrać oraz zaprojektować odpowiednio do warunków pracy, a samo włókno szklane nie rdzewieje.

W artykule wyjaśniono zastosowanie FRP w środowisku procesów chemicznych, zależność między doborem żywicy a narażeniem chemicznym oraz czynniki, które inżynierowie zazwyczaj biorą pod uwagę przed określeniem produktu FRP. Treść opiera się na ogólnej wiedzy branżowej i nie opisuje właściwości konkretnej konfiguracji produktu HotFRP.

Narażenie chemiczne w instalacjach procesowych

Materiały w zakładzie chemicznym mogą być narażone na działanie kwasów, roztworów alkalicznych, rozpuszczalników, wody procesowej, środków czyszczących i zmian temperatury. Warunki mogą różnić się w zależności od strefy i obejmować:

  • Środowiska kwaśne: kwas siarkowy, kwas solny, kwas fosforowy i kwasy organiczne mogą występować w różnych zastosowaniach procesowych.
  • Środowiska alkaliczne: wodorotlenek sodu, roztwory amoniaku i niektóre alkaliczne środki czyszczące są stosowane w wybranych procesach.
  • Narażenie na rozpuszczalniki: niektóre rozpuszczalniki mogą być agresywne dla określonych systemów żywic FRP.
  • Zmiany temperatury: przejście między gorącymi warunkami procesu a chłodniejszym myciem lub płukaniem jest dodatkowym czynnikiem przy doborze materiału.

Dlatego dane dotyczące odporności chemicznej dla określonych warunków nie powinny być automatycznie traktowane jako potwierdzenie właściwości w innym składzie chemicznym lub innym zakresie temperatur. Należy uwzględnić cały profil narażenia.

Wpływ doboru żywicy na odporność FRP na korozję

W przypadku FRP przeznaczonego do środowisk korozyjnych system żywicy jest ważnym elementem konstrukcji materiału, ponieważ tworzy fazę polimerową otaczającą włókna wzmacniające. Konstrukcje FRP przeznaczone do pracy w środowisku korozyjnym mogą dodatkowo zawierać specjalnie zaprojektowaną powierzchnię lub warstwę barierową odporną na korozję. Żywica i budowa laminatu współpracują zatem w celu ograniczenia oddziaływania środowiska chemicznego na zbrojenie.

Do rodzin żywic często rozważanych w zastosowaniach FRP w środowiskach korozyjnych należą:

  • Poliester izoftalowy: często stosowany w ogólnych zastosowaniach FRP, gdy wybrana formulacja jest odpowiednia dla danego środowiska chemicznego.
  • Winylester: często rozważany w bardziej wymagających warunkach chemicznych, ponieważ niektóre formulacje winyloestrowe mogą zapewniać szerszą odporność chemiczną niż standardowe systemy poliestrowe.

Nie należy traktować tych kategorii jako uniwersalnych poziomów parametrów użytkowych. Odporność chemiczna może zależeć od konkretnej formulacji żywicy, stężenia substancji chemicznej, temperatury, warunków narażenia i konstrukcji FRP. Dobór żywicy jest więc decyzją zależną od warunków pracy, a nie prostym rankingiem rodzajów żywic.

Typowe produkty FRP w zakładach chemicznych

Produkty FRP są stosowane w różnych obszarach instalacji chemicznych, gdy korozja jest istotnym czynnikiem doboru materiału. Typowe zastosowania obejmują:

  • Krata FRP: stosowana na pomostach, platformach i pokrywach kanałów w miejscach, w których mogą występować ciecze chemiczne lub woda używana do mycia. Otwarta konstrukcja kratownicy może wspierać odprowadzanie cieczy i ograniczać jej zatrzymywanie.
  • Drabinki i koryta kablowe FRP: stosowane do podtrzymywania i prowadzenia kabli elektrycznych w miejscach, gdzie odporność na korozję jest ważnym kryterium wyboru.
  • Drabiny z koszem i balustrady FRP: stosowane przy zbiornikach, skruberach i urządzeniach procesowych, gdzie elementy dostępu mogą być narażone na atmosferę korozyjną.
  • Profile i podpory konstrukcyjne FRP: stosowane w wybranych konstrukcjach drugorzędnych, podporach i ramach związanych z urządzeniami, gdy narażenie korozyjne jest uwzględniane przy doborze materiału.

Informacje dotyczące konkretnych produktów można znaleźć na stronach krat FRP, koryt kablowych FRP i drabin z koszem FRP.

Dane dla pojedynczych substancji chemicznych a mieszaniny procesowe

Informacje dotyczące odporności chemicznej są zwykle powiązane z określonymi warunkami dotyczącymi materiału, substancji chemicznej, stężenia i temperatury. Wyniku lub klasyfikacji uzyskanych dla jednego środowiska chemicznego nie należy automatycznie przenosić na strumień procesowy zawierający wiele substancji lub na istotnie odmienne warunki pracy.

Granica dla mieszanych strumieni chemicznych: informacje dotyczące odporności w określonych warunkach chemicznych same w sobie nie potwierdzają właściwości w przypadku mieszanego strumienia chemicznego, zmiennej temperatury ani w innych istotnie odmiennych warunkach pracy. Przy wyborze systemu FRP należy uwzględnić rzeczywisty profil narażenia.

Rozróżnienie to jest szczególnie ważne, gdy jednocześnie występuje kilka substancji chemicznych. System żywicy dobrany dla jednej substancji może wykazywać inny poziom odporności w innej mieszaninie, przy innym stężeniu lub innej temperaturze.

Najważniejsze czynniki doboru w środowisku chemicznym

Przy doborze FRP do zakładu przetwórstwa chemicznego inżynierowie zazwyczaj analizują kilka czynników:

  • Środowisko chemiczne: określenie obecnych substancji, przybliżonych zakresów stężeń oraz tego, czy narażenie jest ciągłe, okresowe lub związane z wyciekami i czyszczeniem.
  • Temperatura: uwzględnienie zakresu temperatur pracy i czyszczenia, ponieważ odporność chemiczna może zmieniać się wraz z temperaturą.
  • Żywica i konstrukcja FRP: dobór systemu żywicy i konstrukcji odpornej na korozję odpowiednich do przewidywanego narażenia, zamiast opierania się wyłącznie na nazwie rodziny żywic.
  • Wymagania mechaniczne: uwzględnienie rozpiętości, obciążenia, sztywności, udaru i innych wymagań konstrukcyjnych wraz z odpornością na korozję.
  • Montaż i obróbka na miejscu: jeżeli cięcie lub wiercenie odsłania laminat lub odporne na korozję warstwy powierzchniowe, dany obszar może wymagać odpowiedniego uszczelnienia lub naprawy zgodnie z konkretną konstrukcją FRP.
  • Ekonomia całego projektu: dobór materiału może uwzględniać koszt początkowy, wymagania wykonawcze, montaż, utrzymanie oraz stopień agresywności środowiska pracy.

Nie istnieje jedna konfiguracja FRP odpowiednia dla każdego środowiska procesu chemicznego. Dobrym punktem wyjścia jest jasne określenie rodzaju narażenia chemicznego, stężenia, zakresu temperatur, wymagań mechanicznych i przewidywanej konstrukcji FRP.

Podsumowanie

FRP jest stosowane w zakładach przetwórstwa chemicznego między innymi do krat, koryt kablowych, drabin, balustrad i wybranych elementów konstrukcyjnych, gdy narażenie na korozję jest istotnym czynnikiem projektowym. Dobór żywicy jest ważną częścią tego procesu, ale sama rodzina żywicy nie określa właściwości gotowego systemu FRP.

Właściwy dobór uwzględnia całe środowisko pracy, w tym rodzaj i stężenie substancji chemicznych, temperaturę, warunki narażenia, wymagania mechaniczne oraz konstrukcję FRP. Opublikowanych danych dotyczących odporności dla określonych warunków chemicznych nie należy automatycznie generalizować na istotnie inne środowiska procesowe ani mieszaniny chemiczne.