На предприятиях химического производства материалы могут подвергаться воздействию агрессивных коррозионных сред. Кислоты, щёлочи, растворители, влага и перепады температуры могут влиять как на традиционные материалы, так и на композитные системы. Стеклопластик (FRP) применяется в отдельных зонах химических производств, поскольку полимерную матрицу и армирующую структуру можно подбирать и проектировать с учётом условий эксплуатации, при этом сами стеклянные волокна не ржавеют.

В этой статье рассматривается применение FRP в химических технологических средах, связь выбора смолы с химическим воздействием и основные факторы, которые инженеры обычно учитывают перед выбором FRP-изделия. Материал основан на общих отраслевых знаниях и не описывает характеристики конкретной конфигурации продукции HotFRP.

Химическое воздействие на технологических предприятиях

Материалы на химическом предприятии могут контактировать с кислотами, щелочными растворами, растворителями, технологической водой, моющими средствами и изменениями температуры. Условия могут различаться по зонам и включать:

  • Кислые среды: в различных технологических процессах могут присутствовать серная, соляная, фосфорная и органические кислоты.
  • Щелочные среды: в некоторых технологических операциях применяются гидроксид натрия, растворы аммиака и щелочные моющие растворы.
  • Воздействие растворителей: определённые растворители могут быть агрессивными для отдельных систем FRP-смол.
  • Изменения температуры: переход от горячих технологических условий к более холодной мойке или промывке также учитывается при выборе материала.

Поэтому данные о химической стойкости, полученные для конкретного химического воздействия, не следует автоматически рассматривать как подтверждение характеристик в другой смеси или при другом диапазоне температур. Необходимо учитывать весь профиль воздействия.

Как выбор смолы влияет на коррозионную стойкость FRP

Для FRP, предназначенного для коррозионных условий, система смолы является важной частью конструкции материала, поскольку образует полимерную фазу вокруг армирующих волокон. Конструкции FRP для коррозионных сред также могут включать специальный поверхностный или барьерный слой, предназначенный для защиты от химического воздействия. Таким образом, смола и структура ламината совместно ограничивают воздействие химической среды на армирование.

К распространённым семействам смол, которые рассматриваются для коррозионно-стойких FRP-применений, относятся:

  • Изофталевая полиэфирная смола: широко используется в общих FRP-применениях, когда выбранная рецептура соответствует химической среде.
  • Винилэфирная смола: часто рассматривается для более требовательных химических условий, поскольку некоторые винилэфирные составы обеспечивают более широкую химическую стойкость по сравнению со стандартными полиэфирными системами.

Эти категории не следует рассматривать как универсальные уровни эксплуатационных характеристик. Химическая стойкость зависит от конкретной рецептуры смолы, концентрации химического вещества, температуры, условий воздействия и конструкции FRP. Поэтому выбор смолы является решением, основанным на условиях эксплуатации, а не простым рейтингом различных типов смол.

Типичные изделия FRP на химических предприятиях

Изделия FRP применяются в различных зонах химических предприятий, когда коррозия является важным фактором выбора материала. Типичные варианты применения включают:

  • Решётчатый настил FRP: используется для проходов, площадок и крышек каналов в зонах, где возможны химические жидкости или промывочная вода. Открытая ячеистая конструкция способствует отводу жидкости и может уменьшать её задержание.
  • Кабельные лотки из стеклопластика: используются для поддержки и прокладки электрических кабелей в зонах, где коррозионная стойкость является важным фактором выбора.
  • Лестницы с ограждением и перила из стеклопластика: применяются возле резервуаров, скрубберов и технологического оборудования, где элементы доступа могут подвергаться воздействию коррозионной атмосферы.
  • Конструкционные профили и опоры: применяются для отдельных вторичных конструкций, опор и рам оборудования, когда воздействие коррозионной среды учитывается при выборе материала.

Информацию о конкретных изделиях можно найти на страницах решётчатых настилов FRP, кабельных лотков из стеклопластика и лестниц из стеклопластика с ограждением.

Данные для отдельных химических веществ и смешанных потоков

Информация о химической стойкости обычно относится к определённым условиям по материалу, химическому веществу, концентрации и температуре. Результат или оценку для одной химической среды не следует автоматически переносить на технологический поток, содержащий несколько химических веществ, или на существенно отличающиеся условия эксплуатации.

Ограничение для смешанных химических потоков: данные о стойкости при определённом химическом воздействии сами по себе не подтверждают эксплуатационные характеристики в смешанном химическом потоке, при изменении температуры или в существенно иных условиях эксплуатации. При выборе системы FRP следует учитывать фактический профиль воздействия.

Это особенно важно, когда одновременно присутствуют несколько химических веществ. Система смолы, выбранная для одного химического вещества, может иметь другой уровень стойкости в иной смеси, при другой концентрации или температуре.

Основные факторы выбора для химических сред

При выборе FRP для химического производства инженеры обычно рассматривают несколько факторов:

  • Химическая среда: определить присутствующие химические вещества, примерные диапазоны концентраций и характер воздействия — постоянный, периодический либо связанный с проливами и мойкой.
  • Температура: учитывать диапазон рабочих температур и температур при очистке, поскольку химическая стойкость может изменяться с температурой.
  • Смола и конструкция FRP: выбирать систему смолы и конструкцию, рассчитанную на предполагаемое воздействие, а не ориентироваться только на название семейства смолы.
  • Механические требования: учитывать пролёт, нагрузку, жёсткость, ударные воздействия и другие конструкционные требования вместе с коррозионной стойкостью.
  • Монтаж и доработки на объекте: если резка или сверление открывает ламинат или поверхностные антикоррозионные слои, обработка или ремонт соответствующей зоны могут потребоваться в соответствии с конкретной конструкцией FRP.
  • Общая экономика проекта: выбор материала может учитывать первоначальную стоимость, требования к монтажу, установку, обслуживание и агрессивность условий эксплуатации.

Не существует одной конфигурации FRP, подходящей для всех химических технологических условий. Полезной отправной точкой является точное описание химического воздействия, концентрации, диапазона температур, механических требований и предполагаемой конструкции FRP.

Итоги

FRP применяется на предприятиях химического производства для решётчатых настилов, кабельных лотков, лестниц, перил и отдельных конструкционных компонентов, когда коррозионное воздействие является важным фактором проектирования. Выбор смолы играет ключевую роль, однако одно только название семейства смол не определяет характеристики готовой системы FRP.

Правильный выбор должен учитывать весь комплекс эксплуатационных условий, включая тип и концентрацию химических веществ, температуру, условия воздействия, механические требования и конструкцию FRP. Опубликованные данные о стойкости для конкретного химического воздействия не следует без дополнительных оснований распространять на существенно иные технологические среды или смешанные химические потоки.