Kemiska processanläggningar kan utsätta material för krävande korrosiva miljöer. Syror, alkalier, lösningsmedel, fukt och temperaturförändringar kan påverka både konventionella material och kompositsystem. Glasfiberarmerad plast (FRP) används i vissa delar av kemiska processanläggningar eftersom polymermatrisen och armeringsstrukturen kan väljas och utformas efter användningsförhållandena, medan själva glasfibrerna inte rostar.

Den här artikeln beskriver hur FRP används i kemiska processmiljöer, hur val av harts hänger samman med kemisk exponering och vilka faktorer som ingenjörer normalt beaktar innan en FRP-produkt specificeras. Innehållet bygger på allmän branschkunskap och beskriver inte egenskaperna hos någon specifik HotFRP-produktkonfiguration.

Kemisk exponering i processanläggningar

Material i en kemisk anläggning kan utsättas för syror, alkaliska lösningar, lösningsmedel, processvatten, rengöringsmedel och temperaturvariationer. Förhållandena kan skilja sig mellan olika områden och omfatta:

  • Sura miljöer: svavelsyra, saltsyra, fosforsyra och organiska syror kan förekomma i olika processapplikationer.
  • Alkaliska miljöer: natriumhydroxid, ammoniaklösningar och vissa alkaliska rengöringslösningar används i vissa processer.
  • Exponering för lösningsmedel: vissa lösningsmedel kan vara aggressiva mot specifika FRP-hartssystem.
  • Temperaturförändringar: övergångar mellan varma processförhållanden och kallare tvätt- eller sköljförhållanden är ytterligare en faktor vid materialval.

Därför bör ett värde för kemisk beständighet som gäller för en definierad kemisk miljö inte automatiskt betraktas som ett bevis på egenskaper i en annan kemisk blandning eller ett annat temperaturområde. Hela exponeringsprofilen behöver beaktas.

Hur hartsval påverkar FRP:s korrosionsbeständighet

För FRP som används i korrosiva miljöer är hartssystemet en viktig del av materialkonstruktionen eftersom det bildar polymerfasen runt armeringsfibrerna. FRP-konstruktioner för korrosionsbeständiga tillämpningar kan även innehålla ett särskilt korrosionsbeständigt ytskikt eller barriärskikt. Harts och laminatuppbyggnad samverkar därför för att begränsa den kemiska exponeringen av armeringen.

Vanliga hartsfamiljer som övervägs för korrosionsbeständiga FRP-tillämpningar är:

  • Isoftaliskt polyesterharts: används ofta i allmänna FRP-tillämpningar när den valda formuleringen är lämplig för den kemiska miljön.
  • Vinylester: övervägs ofta för mer krävande kemiska förhållanden eftersom vissa vinylesterformuleringar kan ge bredare kemisk beständighet än vanliga polyestersystem.

Dessa kategorier bör inte betraktas som universella prestandanivåer. Den kemiska beständigheten kan variera beroende på den specifika hartsformuleringen, kemikaliekoncentration, temperatur, exponeringsförhållanden och FRP-konstruktion. Hartsval är därför ett beslut som baseras på användningsmiljön och inte en enkel rangordning av olika hartstyper.

Vanliga FRP-produkter i kemiska processanläggningar

FRP-produkter används i olika delar av kemiska processanläggningar när korrosion är en viktig faktor vid materialval. Typiska användningsområden omfattar:

  • FRP-galler: används för gångbanor, plattformar och ränntäckningar i områden där kemiska vätskor eller tvättvatten kan förekomma. En öppen gallerkonstruktion kan underlätta dränering och minska vätskeansamling.
  • FRP-kabelstegar: används för att bära och leda elkablar i områden där korrosionsbeständighet är ett viktigt urvalskriterium.
  • FRP-burstege och räcken: används runt tankar, skrubbrar och processutrustning där åtkomstkomponenter kan utsättas för korrosiva atmosfärer.
  • FRP-profiler och stöd: används för vissa sekundärkonstruktioner, stöd och utrustningsrelaterade ramar när korrosiv exponering ingår i materialvalet.

För produktspecifik information, se sidorna för FRP-galler, FRP-kabelstegar och FRP-burstege.

Data för enskilda kemikalier och blandade kemiska processströmmar

Information om kemisk beständighet är normalt kopplad till definierade förhållanden för material, kemikalie, koncentration och temperatur. Ett resultat eller en klassificering för en viss kemisk miljö bör inte automatiskt överföras till en processström som innehåller flera kemikalier eller till väsentligt annorlunda driftsförhållanden.

Gräns för blandade kemiska processströmmar: information om beständighet vid en definierad kemisk exponering är i sig inte ett bevis på egenskaper i en blandad kemisk processström, vid varierande temperatur eller under väsentligt annorlunda driftsförhållanden. Den faktiska exponeringsprofilen bör beaktas vid val av FRP-system.

Denna skillnad är särskilt viktig när flera kemikalier förekommer samtidigt. Ett hartssystem som valts för en viss kemikalie kan uppvisa en annan nivå av beständighet i en annan blandning, koncentration eller temperatur.

Viktiga urvalskriterier för kemiska miljöer

Vid val av FRP för en kemisk processanläggning beaktar ingenjörer vanligtvis flera faktorer:

  • Kemisk miljö: identifiera förekommande kemikalier, ungefärliga koncentrationsintervall och om exponeringen är kontinuerlig, intermittent eller exempelvis kopplad till spill och rengöring.
  • Temperatur: beakta drift- och rengöringstemperaturer eftersom kemisk beständighet kan förändras med temperaturen.
  • Harts och FRP-konstruktion: välj ett hartssystem och en korrosionsbeständig konstruktion som passar den avsedda exponeringen, i stället för att enbart utgå från namnet på hartsfamiljen.
  • Mekaniska krav: beakta spännvidd, belastning, styvhet, stötar och andra konstruktionskrav tillsammans med korrosionsbeständigheten.
  • Installation och bearbetning på plats: om kapning eller borrning blottlägger laminatet eller korrosionsbeständiga ytskikt kan området behöva lämplig tätning eller reparation enligt den aktuella FRP-konstruktionen.
  • Total projektekonomi: materialvalet kan omfatta initial kostnad, konstruktionskrav, installation, underhåll och graden av kemisk belastning i användningsmiljön.

Ingen enskild FRP-konfiguration passar alla kemiska processmiljöer. En bra utgångspunkt är att tydligt beskriva den kemiska exponeringen, koncentrationen, temperaturintervallet, de mekaniska kraven och den avsedda FRP-konstruktionen.

Sammanfattning

FRP används i kemiska processanläggningar för bland annat galler, kabelstegar, stegar, räcken och vissa strukturella komponenter när korrosiv exponering är en viktig konstruktionsfaktor. Hartsvalet är en central del av processen, men hartsfamiljen i sig definierar inte egenskaperna hos det färdiga FRP-systemet.

Ett lämpligt materialval tar hänsyn till hela användningsmiljön, inklusive typ och koncentration av kemikalier, temperatur, exponeringsförhållanden, mekaniska krav och FRP-konstruktion. Publicerade beständighetsdata för en definierad kemisk miljö bör inte generaliseras till väsentligt annorlunda processförhållanden eller kemiska blandningar.