چه نوع پوشش هایی برای استفاده در شرایط دریایی و ساحلی مناسب هستند؟

مقدمه اقتصاد ملی ما به دلیل حملات خوردگی به سازه های حیاتی مانند سیستم های نفت و گاز دریایی و سازه های ساحلی دائما در معرض تهدید است. تشدید خوردگی ناشی از آب شور و نمکی که در هوای محیط وجود دارد، سرمایه های بیشتری را نیز نابود خواهد کرد. در این مقاله، با پوشش هایی آشنا می شویم که سعی در جلوگیری از این فجایع اقتصادی را دارند. با ما همراه باشید...

به منظور دستیابی نتایجی مناسب، پوشش های ضد خوردگی مورد استفاده در سازه های ساحلی و دریایی باید با دقت انتخاب شوند. همچنین پس از طی کردن فرایند مناسبِ آماده سازیِ سطح، استفاده شوند.

مقررات سختگیرانۀ زیست محیطی و همچنین تقاضای همزمان برای محافظت طولانی مدت و مقرون به صرفه از دارایی ها، تولیدکنندگان پوشش های جدید را تحت فشار مداوم قرار داده است.

همین فشار، باعث شده تا اغلب پوشش های جدیدی که در بازار یافت می شوند، مطابق با هنجارهای نظارتی دقیقی باشند. همچنین بتوانند در طولانی مدت برای کاربردهای دریایی موثر و مقرون به صرفه باشند.

این پوشش ها باید در شرایطی از پیش تعیین شده و دقیق استفاده شوند. البته آماده سازی سطح (زیرلایه) پیش از پوشش دهی، از اهمیت بالایی برخوردار است.

فرایندهای نظارت و کنترل کیفیت نیز برای ادامه کار باید به دقت اجرا شوند. این مراحل برای محافظت از دارایی ها و سازه های ارزشمند ملی و خصوصی در اغلب کشورها لازم و ضروری هستند.

اکثر طراحان برای اطمینان از حفاظت مطلوب در برابر خوردگی، ترکیبی از پوشش های مانع به همراه محافظت کاتدی را ارائه می دهند. اما طراح و سازنده پوشش، بایستی چه نکاتی را مد نظر قرار دهد تا بتواند مناسب ترین نوع پوشش را برای استفاده در شرایط سخت دریایی مورد استفاده قرار دهد؟

جنبه های نظارتی

صنعت پوشش های زنگ نزن در 25 سال گذشته تحت نظارت بسیار زیادی بوده است. علی رغم همۀ تلاش ها، افزایش سطح آلودگی آب و هوا همچنان اکوسیستم های حساس در سراسر جهان را تهدید می کند. در این راستا، صنعت پوشش برای به حداقل رساندن هرگونه انتشار آلودگی که می تواند بر محیط زیست تأثیر بگذارد، تلاش زیادی کرده است. از این رو، سعی در تولید محصولاتی مقرون به صرفه و مطابق با مقررات دقیق محیط زیست وجود داشته است. در این بخش، به تعدادی از این موارد مهم اشاره می کنیم:

  1. پوشش های ضد رسوب و بایوسیدها

به حداقل رساندن رسوب روی بدنه شناورها، یک عنصر مهم در اطمینان از کارایی موثر و پیشگیری و کنترل خسارت در کشتی های دریایی است. در این راستا، توجهات زیادی به پوشش های ضد رسوب Biocide شده است.

هنگامی که این پوشش روی سطح بدنۀ کشتی اعمال می شود، ذرات ریز biocide به آرامی از لایۀ پوشش آزاد می شوند. این ذرات از نشست و رشد جلبک ها و موجودات دیگر در سطح بدنه جلوگیری می کنند. با این حال، تجمع بایوسید در بندرها برای اکوسیستم مضر است و محدودیت هایی برای استفاده از این مواد وجود دارد.

در پاسخ به این معضل، فرمولاسیون جدیدی از پوشش های ضد رسوب بایوسیدی با موفقیت تولید شده است. این مواد جدید، حداقل مقدار (فقط حدود 5٪ تا 10٪ از فرمولاسیون های قبلی) بایوسید آزاد می کنند. این یعنی یعنی جلوگیری از رشد مواد زیستی و رطوبت های مضر، با کمترین آسیب به اکوسیستم و محیط زیست!

. مقررات مربوط به فرّار بودن حلال

تدوین کنندگان استاندارد، تعدادی قاعده برای کنترل میزان انتشار ترکیبات آلی فرّار (VOC) در کشورهای مربوطه وضع کرده اند. دستورالعملVOC  اتحادیه اروپا، تاسیسات کشتی سازی را بر اساس مقدار حلال استفاده شده، به سه دسته طبقه بندی می کند:

دستۀ اول، شبکه های قایقرانی هستند که سالانه کمتر از 5 تن حلال استفاده می کنند. این شبکه ها از این مقررات مستثنی هستند. این محدودیت شامل حلال های شیمیایی موجود در مواد تمیز کننده و همچنین چسب ها است. یعنی این مقررات، از حلال موجود در پوشش های مایع صرف نظر کرده است.

در ردیف دوم، برای کشتی هایی که سالانه تا 15 تن حلال استفاده می کنند، کل انتشار VOC ها باید کمتر از 37 درصد وزن خالص پوشش مرطوب (Wet Coating) اعمال شده باشد.

در ردیف سوم، کشتی رانی هایی وجود دارند که سالانه بیش از 15 تن حلال استفاده می کنند. در این گروه، انتشار VOC باید به 27 درصد از کل پوشش (از نظر وزنی) کاهش یابد. این هشدار به این معنی است که با گذشت زمان، قرار است پوشش هایی با درصد کمتری از حلال تولید شوند.

این مقررات به محبوب شدن استفاده از چسب ها کمک می کند. البته چسب هایی که عملاً پاک کننده های بدون حلال (Solvent-Free) و پایه آب (Water-Based) هستند.

امروزه بسیاری از پوشش هایی که دارای محتوای جامد بالا هستند، توسعه داده شده اند که زیرِ لایۀ رویی اعمال می شوند و به رعایت هنجارهای نظارتی کمک می کنند.

  1. مقررات REACH در مورد استفاده از مواد شیمیایی

REACH مخفف ثبت (Registration)، ارزیابی (Evaluation)، اعطای مجوز (Authorization) و اعمال محدودیت (Restriction) در مواد شیمیایی است. این مقررات در سال 2007 در اتحادیۀ اروپا وضع شد. مواد شیمیایی ذکر شده در این مقررات شامل اجزای تمام پوشش ها و رنگ ها هستند. این مقررات طرحی را برای بررسی ایمنی بهداشت کارگران و همچنین تأثیرات زیست محیطی همۀ مواد شیمیایی تعیین می کند.

اکثر مواد شیمیایی خطرناک باید طی سه سال اول اعمال پوشش، بررسی شوند. موادی که ثابت شود بی خطر هستند، برای استفاده ثبت می شوند. قبل از ثبت یک ماده شیمیایی برای استفاده، داده های آزمایشگاهی باید توسط تولید کننده نگارش شوند.

برای مواد خطرناک، ممکن است استفاده مداوم برای مدتی مجاز باشد. اما فقط در صورتی که مواد شیمیایی جایگزین با خطر کمتر وجود نداشته باشد. توجه شود که امروزه استفاده از مواد سرطان زا در مقایسه با سال های پیشین بسیار محدود شده است.

البته تولید کنندگان پوشش برای ثبت مواد شیمیایی مربوط به خود، به تأمین کنندگان مواد اولیه اعتماد می کنند. مواد غیر قابل قبول با محصولات کارآمد دیگری که کاملا سازگار و پایدار باشند، جایگزین می شوند.

خوردگی های دریایی به چه دلیلی ایجاد می شوند؟

یکی از ویژگی های مشخص محیط های دریایی، میزان زیاد نمک است. سایر مواد شیمیایی و آلاینده های موجود در آب دریا، بنادر و هوای اطراف نیز بر آسیب خوردگی تأثیر می گذارند. سایر عوامل موثر بر واکنش های شیمیایی و الکتروشیمیایی منجر به خوردگی عبارتند از:

  • گازهای محلول؛ به ویژه اکسیژن محلول موجود در آب دریا
  • پوسته های کربناتۀ موجود در سطوح فلزی خورده شده
  • دی اکسید کربن موجود در آب دریا؛ که بر مقدار pH آب تأثیر گذار است.
  • هدایت الکتریکی آب دریا و شرایط آب و هوایی
  • زیست دریایی و فعالیت باکتریولوژیک
  • آلودگی ساحل
  • وجود باکتری های کاهندۀ سولفات که باعث خوردگی فولاد در شرایط ناهوازی (Anaerobic) می شود.

چه ملاحظاتی باید در انتخاب مواد در نظر گرفته شود؟

مطالعۀ عملکرد خوردگی، باید همراه با سایر فاکتورهای طراحی مانند خواص مکانیکی و قابلیت جوشکاری در نظر گرفته شود. در این راستا، ملاحظات مهم برای انتخاب مواد عبارتند از:

  • هزینۀ مادام العمر شامل تعمیر و نگهداری، نظارت و جایگزینی
  • خواص مکانیکی
  • دسترسی آسان و تدارکات مطلوب
  • الزامات ساخت
  • قابلیت اتصال دهی با لحیم کاری یا جوشکاری
  • قابلیت نگهداری

منظور از آماده سازی سطح چیست؟

همان طور که پیش از این نیز ذکر کردیم، آماده سازی سطح فلز قبل از پوشش دهی یک نیاز بسیار مهم است، چرا که تمیزی سطح، نقش بسیار مهمی در عملکرد صحیح پوشش دارد.

قبل از شروع استفاده از پوشش، هرگونه پوسته، جرم، چربی و زنگ زدگی باید کاملاً از بین برود تا از چسبندگی کامل و محکم پوشش با لایه زیرین اطمینان حاصل شود. اگر چسبندگی کافی نباشد، محافظت از بین می رود.

معمولا تکنیک های تمیزکاری مورد استفاده، شامل استفاده از اسید (Acid Pickling) یا شات بلاست (Shot Blast) است. اسیدها برای فلزاتی استفاده می شود که قرار است توسط یک فرآیند گالوانیزه پوشش داده شوند.

برای سازه های دریایی و کشتی ها، روش های تمیز کاری انفجاری (Blast Cleaning) مرجح است. برای فلزات ساختمانی مانند فولادها و فولادهای آلیاژی، از روش های تمیزکاری سایشی نیز برای آماده سازی سطح استفاده می شود.

کدام پوشش محافظ بهتر است؟

برای سطوحی که در شرایط کاملا غوطه ور یا Immersed Conditions قرار دارند، یک سیستم پوشش مانع، همراه با محافظت کاتدی مرجح است. همیشه رنگ ها در مقایسه با پوشش های اسپری فلزی برای محافظت فلز در برابر خوردگی ترجیح داده می شوند.

در این موارد، از رنگ در چند لایه برای افزایش محافظت در برابر خوردگی استفاده می شود. رنگ ها از رنگدانه، یک مادۀ اتصال دهنده و یک حلال تشکیل می شوند. رنگدانه که هستۀ پوشش را تشکیل می دهد، از ذرات جامدی ساخته شده که به خوبی توسط حلال و چسب، پراکنده نگه داشته می شوند.

رنگ ها می توانند به طور خاص فرموله شوند تا ویژگی های لازم برای کاربرد مورد نظر را داشته باشند، همانند مقاومت در برابر آب یا خراش. به منظور به حداقل رساندن نقص پوشش، چندین لایه رنگ به زیر لایه اعمال می شود. قبل از استفاده از اولین لایه، آستر را به زیر لایه می زنند تا چسبندگی آن بهبود یابد.

از چه پوشش هایی باید در محیط های دریایی و آبی استفاده کرد؟

سیستم های تحت تأثیر جریان (Impressed Current Systems) برای محافظت از سطوحِ در معرض اتمسفر و آب مناسب نیستند، زیرا پاشش آب در این سیستم ها باعث خوردگی شدید می شود.

برای سطوحی که در معرض آب استفاده می شوند، باید ضخیم ترین و بهترین اپوکسی (Epoxy) استفاده شود. حفاظت کاتدیک می تواند از بدنۀ زیر آب که بیشتر در معرض خرابی خوردگی و تلاطم مایعات قرار دارد، محافظت کند.

در ادامه به مشخصات اصلی برخی از پوشش های دریایی مهم اشاره می کنیم:

الف) پوشش های لاستیکی کلردار

این پوشش ها مزایای فراوانی دارند، از جمله:

  • چسبندگی بین پوششی برتر (Intercoat Adhesion)
  • قابلیت خشک شدن عالی حتی در شرایط زیر صفر
  • مقاومت عالی در برابر آب و مقاومت شیمیایی مطلوب

عیب اصلی این پوشش ها مقاومت ناکافی در برابر گرما )اشتعال پذیری) و کمی تغییر رنگ در اثر نور خورشید است.

ب) سیستم اپوکسی آمین

پوشش های اپوکسی تحت آمین یک لایۀ سخت و چسبنده با مقاومت شیمیایی و الکتروشیمیایی خوب و مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می کنند. با این حال، یک سری موارد بهداشتی مربوط به کاربرد و نحوه استفاده از این پوشش ها وجود دارد. مزایای اصلی این پوشش ها عبارتند از:

  • مقاومت بالا در محیط های قلیایی و حلالی
  • مقاومت خوب در برابر آب و اسید
  • سختی، استحکام مکانیکی و خاصیت ضد سایش
  • مقاومت استثنایی در برابر خوردگی طولانی مدت
  • مانعی عالی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی

محدودیت های کلیدی اپوکسی های آمین نیز عبارتند از:

  • کمی سمی است.
  • به آرامی خشک می شود.

از مهم ترین کاربردهای این پوشش ها نیز می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سازه های دریایی
  • کاربردهای مقاوم در برابر مواد شیمیایی
  • سکوهای نفت و گاز ساحلی

ج) سیستم های اپوکسی پلی آمید

اپوکسی های پلی آمید دارای مقاومت در برابر آب و هوا، قابلیت ارتجاعی و انعطاف پذیری بالاتری هستند. اما مقاومت حلالی و سازگاری اسیدی کمتری دارند.

مزایای عمده این پوشش ها:

  • مقاومت عالی در برابر آب و مقاومت در برابر محیط های قلیایی
  • مقاومت متوسط ​​در برابر اسید
  • ظرفیت چسبندگی خوب و انعطاف پذیری بالا
  • توانایی هواسازی (Weathering) متوسط

محدودیت های استفاده:

  • گرانروی بالاتر نسبت به سایر پوشش های اپوکسی
  • وابستگی زیاد مقاومت پوشش به دما

از جمله مهم ترین کاربردهای این پوشش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • قطعات شناور در آب دریا
  • سکوهای دریایی و ساحلی
  • تانکرهای نفت و گاز

د) سیستم های اپوکسی سیلوکسان

سیستم های اپوکسی سیلوکسان در برخی از کاربردهای دریایی عملکرد خوبی دارد. جایی که علاوه بر محافظت در برابر خوردگی، پایداری رنگ و براقیت بالا نیز لازم باشد.

مزایای مهم این پوشش ها عبارتند از:

  • ظرفیت هواسازی بالا
  • مقاومت در برابر سایش
  • مقاومت عالی در برابر اسید
  • حفظ براقیت

اما یکی از محدودیت های کلیدی این دسته؛ ظرفیت حرارتی و مقاومت در برابر حلال کم آن ها است.

مهمترین کاربرد این پوشش ها عبارتند از:

  • پوشش های دریایی مانند قایق ها و کشتی های مسافربری
  • پوشش برای نیازهای معماری در محیط های مرطوب

ه) سیستم Coal-Tar-Epoxy

این اپوکسی ها از ترکیبی از تار زغال سنگ، رزین اپوکسی، پلی آمیدها و آمین ها به عنوان عوامل پخت تولید می شوند. این ترکیب منحصر به فرد، مقاومت عالی در برابر آب شور ایجاد کرده و از تجزیۀ کاتدی لایه های پوشش جلوگیری می کند.

مهم ترین مزایای این نوع از پوشش عبارتند از:

  • مقاومت بالا در آب شور و آب شیرین
  • استحکام بالا
  • محافظت خوب در برابر تجزیۀ کاتدی
  • نسبتاً مقرون به صرفه

از جمله محدودیت های کلیدی این دسته می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  • برای آب آشامیدنی مناسب نیست.
  • محدودیت های نظارتی خاصی در استفاده دارد.
  • رنگ تیرۀ آن در بسیاری از کابردها غیر قابل قبول است.
  • مدت زمان زیادی برای جاسازی مجدد و تعمیر آن لازم است.

از جمله کاربردهای اصلی این نوع از پوشش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • پوشش سکوهای نفتی و سازه های دریایی
  • پوشش لولۀ روغن و گاز
  • پالایشگاه ها و کارخانه های شیمیایی

از پوشش های دریایی به طور معمول برای کاربردهای زیر استفاده می شود:

پوشش مخازن بالاست (Ballast)

در این کاربردها، از پوشش های سخت مبتنی بر اپوکسی استفاده می شود. انواع تک لایۀ این پوشش ها، با ضخامت خشک 300 میکرونی، محافظتی در حدود 5 سال را ایجاد می کنند. پوشش های دو لایه می توانند محافظت 10 ساله داشته باشند و انواع سه لایه می تواند تا 14-15 سال از زیر لایه محافظت کند. انتخاب پوشش مخازن بالاست باید بر اساس کیفیت آب دریا و آلودگی موجود در بندرها باشد.

مخازن Slope و مخازن باری نفت

  • مخازن Slope: پوشش اپوکسی با ضخامت 300 میکرون
  • مخازن محصولات شیمیایی: پوشش های اپوکسی فنولیک، به صورت دولایه با ضخامت 300 میکرون، به همراه لایۀ سیلیکات روی (Zinc Silicate) 100 میکرونی
  • مخازن آب شیرین: پوشش اپوکسی، ضخامت 200 میکرون، پوشش دولایه
  • مخازن موتورخانه: پوشش آلکیدی، ضخامت 150 میکرون، پوشش دولایه
  • قسمت بالای مخازن برای جلوگیری از خوردگی: پوشش اپوکسی، پوشش دو لایه با ضخامت 300 میکرونی

چه سیستم هایی برای پوشش دهی بدنه مناسب هستند؟

  • برای بدنۀ خارجی، بین خط بالاست بارگیری شده و همچنین سطح زیر آب: روکش لاستیک کلرینه شده، یا Epoxy-Coal Tar یا پوشش وینیل–سه لایه 300 میکرونی
  • برای بدنه خارجی (بالاتر از سطح آب) و روبنا: روکش های سه لایۀ لاستیک کلرینه شده یا پوشش اپوکسی یا وینیل با ضخامت 250 میکرون.
  • بدنه های خارجی در محیط یخ: اپوکسی بدون حلال که در حالت گرم پوشش دهی و شده ضخامت 700-1400 میکرونی دارد.

برخی از پوشش های فلزی مناسب برای کاربردهای دریایی عبارتند از:

  • گالوانیزه کردن؛ از جمله غوطه وری گرم (Hot Dipping)
  • پوشش دهی با پاشش گرم
  • آبکاری الکتریکی (Electroplating)
  • پاشش حرارتی
  • پوشش دهی نفوذی

فناوری های جدید پاشش حرارتی برای تولید پوشش های مقاوم در برابر سایش (به عنوان مثال HVAF و HFPD) در حال توسعه هستند، چرا که امروزه صنعتگران به این درک رسیده اند که پارامتر سایش اصطکاکی (Frictional Wear) نیز باید در کنار مقاومت در برابر خوردگی بهینه شود.

برای کاربردهای دریایی، یک پوشش فلزی از فولاد می تواند بسیار مفید باشد. محافظت ایجاد شده توسط این لایۀ فلزی، به مادۀ پوشش و ضخامت آن بستگی دارد. مواد پوششی که برای محافظت از فولاد در محیط های دریایی تهاجمی استفاده می شود، نیکل، روی، کادمیوم و آلومینیوم هستند.

در شرایط غوطه وری در آب نمک، یک پوشش آلومینیومی نوعی محافظت فداشونده را فراهم می کند که به تدریج با گذشت زمان از بین می رود. برای سطوحی که غوطه ور نشده اند، عنصر روی محافظت بیشتری از یک پوشش آندی معمول ایجاد می کند. تحت سیستم محافظتی داپلکس، پوشش فلزی توسط لایه های اضافی پوشش که پلیمری هستند، بیشتر تقویت می شود.

پوشش های دریایی مناسب برای انبار

پیش از این گفتیم که پارامترهای طراحی و کاربرد، در کنار موضوع حفاظت از خوردگی، پایه و اساس کنترل طول عمر سازه های دریایی و ساحلی هستند. باز هم می گوییم که عنصر حیاتی در نگهداری و ترمیم پوشش ها، آماده سازی اولیۀ سطح است. در صورت نقص در رنگ کاری، مقداری از زنگ زدگی می تواند در سطح اتفاق بیفتد. همچنین نمک های فلزی مانند کلریدها این قابلیت را دارند که طی مدت زمانی در قسمت های محافظت نشدۀ سطح تجمع یابند. نظارت صحیح روی پوشش ها و استفاده از پوشش های ترمیم کننده پس از زدودن زنگ زدگی و نمک های جمع شده در سطح، می تواند به طولانی شدن عمر پوشش و سازه کمک کند.

پوشش های مناسب برای سازه های ساحلی

مشکلات اصلی که سازه های ساحلی با آن روبرو هستند، عبارتند از:

  • هزینه های بیشتر نظارت و نگهداری
  • محیطی تحت حمله های شدید
  • خرابی سازه های زیر آب به دلیل حیات دریایی
  • خوردگی از نوع Down-hole
  • خوردگی تنشی شدید
  • خستگی ناشی از خوردگی

به طور کلی، برای سیستم های اپوکسی مانند Coal-Tar Epoxy، اپوکسی پلی آمید و اپوکسی آمین، پوشش هایی با ضخامت 300 تا 400 میکرون استفاده می شود. برای خطوط آب و مناطق غوطه ور سازه ها، پس از خشک شدن لایه های اپوکسی، روی سازه های دریایی نیز یک لایه بایوسید ایجاد می شود. برای تجهیزات مکانیکی که در شرایط دریایی کار می کنند، با استفاده از فناوری نانو، پوشش های پیشرفته ای در حال تولید است.

پوشش های نانو و سایر پیشرفت ها

گروه های زیادی از محققان، پوشش های مختلفی مبتنی بر نانوذرات را که برای کاربردهای پیشرفته دریایی و ساحلی مناسب است، تولید کرده اند. پوشش هایی با دوام که برای کاربرد در نیروی دریایی، کشتی های مسافری و زیردریایی ها در حال آزمایش هستند.

نانوذرات آلومینا و تیتانیا و سایر سرامیک ها در این حوزه پیشتاز هستند. حضور این ذرات در پوشش ها سبب ماندگاری بسیار طولانی تری می شود.همچنین خواص استثنایی چسبندگی، مقاومت در برابر سایش، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت خستگی بالایی را نیز به ارمغان می آورند.

امروزه این پوشش های تیتانیا-آلومینا برای پوشش دهی اجزای متحرک پمپ ها و محرک ها در کشتی های نیروی دریایی استفاده می شود. برای اعمال این پوشش ها روی سطوح، از روش اسپری پلاسما استفاده می شود.

برخی از پوشش های پیشرفته، از فرایندهای نانوتکنولوژی برای دوام بالاتر استفاده می کنند. برای مثال، رزین اپوکسی حاوی نانولوله های کربنی به خوبی در رزین های مایع پراکنده شده و خواص عالی را پدید می آورد. نانولوله ها به افزایش سیالیت پوشش کمک می کنند. همچنین باعث ایجاد یک هستۀ چقرمه در سیستم پوشش می شوند.

بیشتر سطوح موجود در کشتی ها و تاسیسات دریایی در معرض شرایط کار شدید مانند درجه حرارت بالا، رطوبت، لرزش و وزش باد شدید قرار دارند. سطوح مخازن بالاست به طور مداوم با آب شور، سایش سایر سطوح، ضربه و دماهای متغیر رو به رو هستند. همه این موارد می توانند بر چسبندگی پوشش تأثیر بگذارند. افزودن نانوذرات به ساختار پوشش، به بهبود چسبندگی و سایر خواص مکانیکی کمک می کند.

اکنون پوشش های اپوکسی جدیدی که برای مخازن نفت خام در دمای 80 درجۀ سلسیوس (176 درجه فارنهایت) مناسب هستند، تولید می شوند.

پوشش های مناسب برای توربین بادی (ساحلی)

حفاظت از خوردگی برج های توربین بادی، از اولویت های اصلی صنایع تولید انرژی است. سطوح قطعات متحرک در توربین باید دارای پوشش هایی باشند که بتوانند در برابر شکست و خوردگی حفره ای مقاومت کنند.

در این سازه ها، معمولا یک پوشش فلزی اعمال شده با روش پاشش حرارتی همراه با یک پوشش مانع اپوکسی استفاده می شود. یک پوشش اپوکسی داپلکس مبتنی بر عنصر روی، برای مناطق در معرض جوّ و همچنین مناطق در معرض پاشش استفاده می شود.

با این حال، یک پوشش ضخیم تر برای مناطق در معرض پاشش مورد نیاز است. منطقۀ غوطه وری اساساً توسط حفاظت کاتدی تحت تأثیر جریان (ICCP) محافظت می شود. یک پوشش آلی می تواند میزان جریان را کاهش دهد.

معمولا پره های توربین بادی به دلیل فرسایش ناشی از قطرات رطوبت، عملکرد خوبی از خود نشان نمی دهند. این امر در بازدۀ آیرودینامیکی این سازه ها در دامنۀ سرعت بالا تأثیر می گذارد. سطوح خارجی با حداکثر فرسایش مواجه خواهند شد. همچنین ممکن است لرزش و عدم تعادل نیز در این پره ها ایجاد شود.

مقاومت در برابر فرسایش را می توان با استفاده از نوارهای الاستومری در لبه های جلوییِ تیغه ها افزایش داد. پوشش های مختلفی از لایه های نانو کامپوزیتی با الاستومرها و سرامیک ها برای بهبود عمر تیغه و عملکرد آیرودینامیکی در حال آزمایش هستند.

پوشش های خود ترمیم شونده (Self-Healing Coatings) نیز در حال فرموله شدن هستند. تکنیک های جدیدی مانند نیتریداسیون با پالس پلاسما (Pulse Plasma Nitriding) برای افزایش سختی سطحی فولاد (در بعضی مواقع با هزینه محافظت کمتر در برابر خوردگی) استفاده می شود.

جمع بندی

به منظور دستیابی به کارایی مناسب، پوشش های ضد خوردگی مورد استفاده در سازه های دریایی و ساحلی باید به دقت انتخاب شده و پس از آماده سازی مناسب سطح، مورد استفاده قرار گیرند. برای بهبود عملکرد و عمر اقتصادی سازه ها، به طور مداوم پوشش های جدید سازگار با محیط زیست تولید می شوند. پوشش های نانو به طور فزاینده ای برای کاربردهای مهم در حال استفاده هستند. هم اکنون، پوشش های مقاوم به سایش گوناگونی به صورت تجاری در دسترس هستند، اما برای اعتماد به این پوشش ها در شرایط سخت دریایی، هنوز باید مطالعات بیشتری انجام گیرد.

آیا مقاله برای شما مفید بود ؟
5/
0
0 نظر ثبت شده

مطالب مرتبط

دیدگاه کاربران