Որ նյութերն են հարմար էլեկտրահաղորդման աշտարակների համար ծանր պայմաններում

Կոռոզիայի դեմ կայուն ստալե համաձուլվածքներ ափամերձ և արդյունաբերական աշտարակների համար

Ինչպես են աղի սփրեյը և SO-ն արագացնում աշտարակների վատացումը

Երբ աղի ջրի մշուկը նստում է ափերի երկայնքով գտնվող մետաղային մակերեսների վրա, սկսվում է քիմիական ռեակցիա, որը քայքայում է պողպատի վրա գտնվող պաշտպանիչ շերտը: Ծովի օդից ստացված քլորիդային իոնները իրականում ներթափանցում են այս օքսիդային ծածկույթը՝ ստեղծելով մանր փոսեր, որոնք ժամանակի ընթացքում թուլացնում են կառույցները: Դրանից ավելի վատ է դառնում գործարանների մոտ, որտեղ ծծմբային դիօքսիդը խառնվում է անձրևի ջրի հետ՝ ստեղծելով ծծմբական թթու: Ըստ NACE International կազմակերպության 2023 թվականին հրատարակված «Ատմոսֆերային կոռոզիայի վերահսկում» ուղեցույցում ներկայացված հետազոտության՝ այս պայմանները կարող են մինչև հինգ անգամ արագացնել ժանգացման գործընթացները համեմատած սովորական օդի որակ ունեցող տարածքներում դիտվող արագության հետ: Երբ երկու գործոններն էլ միաժամանակ ազդում են, սա ստեղծում է այնքան ծանր պայմաններ, որոնք սովորական ածխածնային պողպատի համար անտանելի են: Այս միջավայրի ենթարկված կառույցները կարող են ամեն տարի կորցնել մեկ միլիմետրից ավելի նյութ, որը նշանակում է, որ ճիշտ նյութերի ընտրությունը այլևս ոչ միայն այն մասին է, թե որքան երկար կարող է մնալ մի բանը: Անվտանգության հարցերը և սպասարկման բյուջեները նույնպես դառնում են հավասարապես կարևոր հաշվի առնելիք գործոններ ափամերձ ենթակառուցվածքների նախագծման վրա աշխատող ինժեներների համար:

Մթնոլորտային պայմանների ազդեցության դիմացկուն պողպատ (ASTM A588) ընդդեմ տաք ցինկապատված պողպատի. Պատիճի առաջացում, ծառայության ժամկետ և սպասարկման փոխհատուցումներ

ASTM A588 ստանդարտի համաձայն՝ մթնոլորտային պայմանների ազդեցության դիմացկուն պողպատը ստանում է իր պաշտպանիչ հատկությունները պղնձի, նիկելի և քրոմի խառնուրդից, որը նպաստում է հաստ ժանգի շերտի առաջացմանը՝ իրականում դադարեցնելով նրա հետագա զարգացումը ժամանակի ընթացքում: Ծովից հեռու գտնվող և հաճախ չորացող շրջաններում այս տեսակի պողպատը կարող է առանց հատուկ սպասարկման ծառայել 50 տարիից ավելի երկար: Սակայն ծովի մոտ գտնվող շրջաններում, որտեղ օդում մշտապես առկա է աղ, իրավիճակը բավականին էապես փոխվում է: Քլորիդները խաթարում են պաշտպանիչ շերտի ձևավորումը և փոխարենը առաջացնում են մակերեսի ներքևում գտնվող այսպես կոչված «փոսեր»: Դա այն պատճառով է, որ այն անվստահելի է դարձնում ծովային շինարարության մեծամասնության համար՝ չնայած իր այլ առումներով հիասքանչ դիմացկունության հատկություններին:

Տաք մետաղապատման գործընթացը ստեղծում է ցինկի շերտ, որը մոլեկուլային մակարդակով կապվում է պողպատի հետ: Այս շերտը աշխատում է որպես մի տեսակ պաշտպանական վերապատում՝ զոհաբերելով ինքն իրեն՝ կոռոզիայի ենթարկվելով առաջինը, մինչև ներքևի պողպատը վնասվի: Մենք այս նյութը տեսնում ենք առավել հաջողված կերպով աշխատելու միջավայրում, որտեղ օդում շատ խոնավություն կա կամ աղ է պարունակվում, ինչի պատճառով էլ շատ ափամերձ կառույցներ հիմնված են դրա վրա: Շատ դեպքերում այս տեսակի տեղադրումները 30–50 տարի են տևում, սակայն ընդհանուր առմամբ 25-րդ տարում անհրաժեշտ են որոշ վերանորոգումներ: Ճշգրիտ ժամանակահատվածը կախված է տվյալ վայրում գոյություն ունեցող պայմանների ծանրության աստիճանից:

Այն դեպքերում, երբ աշտարակները տեղակայված են արդյունաբերական-ափյան սահմանների վրա՝ որտեղ միաժամանակ տեղի է ունենում խոնավության տատանում, աղի նստվածք և SO-ի առկայություն, ամենադիմացկուն լուծումը հաճախ ներառում է հիբրիդային համակարգեր՝ ցինկապատված հիմնական մասեր և երկրորդային մասեր՝ պատրաստված երկարատև կոռոզիայի դիմացկուն պողպատից կամ դուպլեքս ծածկույթներ՝ մշակված բազմաթիվ սպառնալիքների դեմ պաշտպանության համար:

Բարձր խոնավության, քիմիական և էլեկտրական զգայունություն ունեցող աշտարակների տեղադրման համար մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային (FRP) կոմպոզիտներ

UV ճառագայթների, խոնավության և քիմիական նյութերի դիմացկունություն. Ինչու՞ են FRP աշտարակները գերազանցում մյուսներին մերձարևադարձային և արդյունաբերական գործառույթային գոտիներում

Մանրաթելերով ամրացված պոլիմերային (FRP) կոմպոզիտները միավորում են կոռոզիայի դիմացկուն պոլիմերային սմուրներ (օրինակ՝ վինիլ-էստեր, էպոքսիդային) և բարձր ամրության մանրաթելեր (ապակի կամ ածխածին), որպեսզի ապահովեն մերձարևադարձային և արդյունաբերական պայմաններում երեք գերակշռող ավերման մեխանիզմների նկատմամբ բնական դիմացկունություն.

• ՈՒՖ ճառագայթում ստաբիլիզացված սմուրների մատրիցները դիմացկուն են լուսային օքսիդացման պայմաններում տեղի ունեցող շղթայային ճեղքմանը, ինչը վերացնում է մակերեսային սպիտակ փոշին և շերտազատումը, որոնք հաճախ հանդիպում են անպաշտպան պոլիմերների մակերեսների վրա հասարակածային արեւի ազդեցության տակ:
• Ներածության սպաս absorbtion ջրի ներծծման ցուցանիշները 0,2 %-ից ցածր լինելու պատճառով FRP-ն կանխում է ջրային քայքայումը, էլեկտրոլիտային ճանապարհների առաջացումը և սառչելու-տաքանալու պայմաններում մակերեսի բեկվելը՝ ինչը կարևոր է մուսսոնային կամ ծովափնյա շրջաններում:
• ͕˜í•´ 아이 자기 ոչ մետաղական կազմը ապահովում է ամբողջական դիմացկունություն թթվային (SO-ից ստացված), հիմնային և աղային քիմիական տեսակի անձրևների նկատմամբ՝ վերացնելով պաշտպանիչ ծածկույթների կամ ինհիբիտորների անհրաժեշտությունը:

Այս նյութի համադրությունը համեմատած սովորական ածխածնային պողպատի պատվաստումների հետ 3–5 անգամ ավելի երկար է ծառայում այնպիսի շատ խոնավ միջավայրերում, որտեղ խոնավությունը ամբողջ օրը մնում է շրջապատող մթնոլորտում: Մեկ այլ մեծ առավելություն՝ FRP-ն չի հաղորդում էլեկտրականություն, ուստի հնարավոր չէ, որ անցանկալի հոսանք անցնի նրա միջով կամ էլեկտրական ճայթյուններ առաջանան հազարավոր վոլտ լարմամբ աշխատող հզոր գծերի մոտ: Սա ամենակարևոր տարբերակիչ գործոնն է ենթակայանների մոտ կամ հիմնական փոխանցման միջանցքների երկայնքով տեղակայված ենթակառուցվածքային նախագծերի համար: Վերցնենք, օրինակ, ծովային աղի օդի ազդեցության տակ գտնվող ափամերձ տարածքները, կոռոզիայի առաջացնող գոլորշիների ազդեցության տակ գտնվող արդյունաբերական գոտիները և անընդհատ արեւի լույսի տակ գտնվող արեւոտ շրջանները: Այս դժվար պայմաններում FRP-ն առանձնանում է որպես գործնականում առանց սպասարկման աշխատող նյութ, մինչդեռ մետաղական մասերը ժամանակի ընթացքում անընդհատ մաշվում են:

Ալյումինե համաձուլվածքներ և հիբրիդային աշտարակների համակարգեր արկտիկայի, մշտական սառցապատ հողի և արտակարգ ցուրտ կլիմայական պայմանների համար

Ցածր ջերմաստիճանների շրջաններում աշտարակների նախագծման ժամանակ ջերմային լարվածության, սառցի բեռնվածության և հիմքի անկայունության կառավարում

Փոխանցման աշտարակները մեծ մեխանիկական և ջերմային լարվածության են ենթարկվում, երբ տեղադրվում են Արկտիկայի տայգայում և մշտական սառցապատ գոտիներում, որտեղ ջերմաստիճանը սովորաբար զգալիորեն իջնում է սառցակալման կետից ցածր: 6061-T6 և 7075-T73 ալյումինե համաձուլվածքները հատկապես լավ են հարմարված այս պայմաններին, քանի որ դրանք առաջարկում են մի շարք առավելություններ համեմատած ավանդական նյութերի հետ: Առաջին հերթին՝ ալյումինը ջերմային ընդարձակման ժամանակ շատ ավելի քիչ է ընդարձակվում, քան պողպատը՝ մոտավորապես 23,6 մկմ/մ·°C ընդդեմ պողպատի 12-ի: Բացի այդ, այն բնականաբար դիմացկուն է աղաջրի ազդեցությանը, մոտավորապես 60 % -ով թեթև է պողպատից և մնում է ճկուն նույնիսկ −40 °C-ից ցածր ջերմաստիճաններում: Այս բոլոր հատկանիշները միասին աշխատում են ջերմային հոգնածության խնդիրների դեմ, նվազեցնում են շարժվող հիմքերի վրա կառուցված հիմնարկների վրա գործադրվող լարվածությունը և կանխում են աշտարակներից սառույցի անսպասելի ընկնելու կամ երկրաշարժի ժամանակ առաջացող անսպասելի ճեղքվելը:

Ալյումինի ամրության և քաշի հարաբերակցությունը հնարավորություն է տալիս դիմանալ կողմերում 50 մմ հաստությամբ սառույցի կուտակմանը՝ առանց լրացուցիչ ամրապնդման անհրաժեշտության: Սա նպաստում է ինչպես քամու բեռնվածության խնդիրների, այնպես էլ շինարարության համար անհրաժեշտ նյութերի քանակի նվազեցմանը: Ուժեղ քամի ունեցող շրջաններում ալյումինի համադրումը կոմպոզիտային նյութերի հետ իրականում բարելավում է կառույցների պտտման ուժերին դիմակայելու կարողությունը, միաժամանակ պահպանելով դրանց էներգիայի կլանման կարողությունը անհրաժեշտության դեպքում: Սառը կլիմայով շրջաններում հիմնարարների համար ճարտարագետները օգտագործում են ալյումինի թեթև բնույթը՝ մշտական սառցապատ հողը ջերմային փոփոխություններից պաշտպանելու համար: Հաճախ օգտագործվում են մակերեսային սպիրալաձև սյուներ և մասնավոր սառեցման սարքեր՝ թերմոսիֆոններ: Այս համակարգերը ապահովում են լավ կայունություն՝ առանց հողի մեջ խորը մտնելու կամ շարունակական սառեցման համակարգերի անհրաժեշտության: Ալյասկայում և Կանադայի հյուսիսում իրականացված իրական աշխարհի փորձարկումները ցույց են տվել, որ այս համատեղված մոտեցումները կարող են նվազեցնել անսպասելի սպասարկման անհրաժեշտությունը մոտավորապես 40 տոկոսով՝ համեմատած սովորական պողպատե աշտարակների հետ: Այս կատարողականության տարբերությունը շատ կարևոր է այնտեղ, որտեղ մասերի և աշխատողների հասցեագրումը հեռավոր վայրեր այնքան դժվար է:

Համեմատական ընտրության հիմնավորում. Աշտարակի նյութի համապատասխանեցումը շրջակա միջավայրի ծանրության և շահագործման պահանջներին

Օպտիմալ հաղորդակցային աշտարակների նյութերի ընտրությունը պահանջում է շրջակա միջավայրի բեռնվածության և գործառնական պահանջների համապատասխանեցումը՝ օգտագործելով կառուցվածքավորված, ապացույցների վրա հիմնված հիմնավորում: Ծովային տեղակայումները պահանջում են ապացուցված դիմացկունություն քլորիդների պատճառած փոսիկավորման և թթվային անձրևի սիներգետիկ ազդեցության նկատմամբ, իսկ արկտիկական տեղակայումները առաջնային նշանակություն են տալիս ջերմային կայունության, սառցե բեռնվածության կրման ունակության և կրիոգենային ճկունության՝ սա հիմնարար տարբերություն է, որը ընդգծում է, թե ինչպես է նյութի համապատասխանությունը կախված կոնկրետ էկոհամակարգից:

Ինժեներները գնահատում են տարբերակները չորս փոխկախված չափանիշներով.

• Կոռոզիայի դիմադրություն չեն կարող վերացվել ծովային կամ արդյունաբերական գոտիներում. ածխածնային պողպատը ISO 9223 C4/C5 կոռոզիայի դասակարգման պայմաններում երեք անգամ ավելի արագ է քայքայվում, քան ASTM A588 եղանակային պողպատը:
• Մեխանիկական արդյունք: վատթարացման դիմացկունություն, հալման և մեծագույն լարման հարաբերությունները և սառցե բեռնվածության թույլատրելի ճկման սահմանները որոշում են անվտանգության մարգինները՝ հատկապես այն դեպքերում, երբ ցիկլային բեռնվածությունն է գերակշռում (օրինակ՝ ծովային քամիներ, արկտիկական սառույցի մասնիկների անջատում):
• Կյանքի ցիկլի տնտեսագիտություն fRP կոմպոզիտները չեն պահանջում ներկում և ունեն 50-ամյա ծառայության ժամկետ, սակայն դրանց սկզբնական ծախսերը մոտավորապես 40 % բարձր են տաք ցինկապատված պողպատի ծախսերից՝ արդարացված միայն այն դեպքում, երբ մուտքի տրամադրման տրամաբանությունը կամ շահագործման ընդհատման ռիսկը բարձրացնում են երկարաժամկետ շահագործման ծախսերը (OPEX):
• Սպասարկման հնարավորություն հեռավոր կամ վտանգավոր վայրերում ավելի նախընտրելի են «տեղադրի՛ր և забուրացրու» լուծումները. ալյումինե համաձուլվածքները և FRP-ը կարևորապես նվազեցնում են ստուգման հաճախականությունը և միջամտության ռիսկը՝ համեմատած պատվաստված կամ ցինկապատված համակարգերի հետ:

Ոչինչ չի աշխատում լավագույնս բոլոր վայրերում և ցանկացած պահի: Ներկապատված պողպատը լավ է դիմանում աղի ջրի մոտ, սակայն դառնում է փխրուն, երբ ջերմաստիճանը իջնում է մինուս 30 աստիճան Ցելսիուսից ցածր: Ապակեխելային պլաստմասսան չունի այդ գալվանական խնդիրները, սակայն այն պահանջում է հատուկ մշակում ՈՒՖ ճառագայթներից պաշտպանվելու համար և պետք է պատրաստվի հրդեհադիմացող ավելացումներով: Իմաստուն ինժեներները իրենց ընտրությունը հիմնում են հաստատված շրջակա միջավայրի ծանրության գնահատականների վրա՝ օրինակ՝ ISO 9223 կամ IEC 60721-3-3 ստանդարտների, այնուհետև ստուգում են, թե ինչպես են նյութերը իրականում աշխատում դաշտում, իսկ ոչ միայն լաբորատորիայում կատարված փորձարկումների վրա հիմնվելով: Այս մոտեցումը թույլ է տալիս խուսափել ծանր պայմաններում նախագծերի անբավարար սպեցիֆիկացիայից, միաժամանակ խուսափելով ավելցուկային ծախսերից ավելի մեղմ պայմաններ ունեցող տարածքներում: Արդյունքում ստանում ենք կառույցներ, որտեղ նյութերի ընտրությունը համապատասխանում է իրական պայմաններին տեղում, ապահովելով տևականություն, անվտանգություն և հիասքանչ արժեքային արդյունավետություն՝ առանց բյուջեն վերացնելու:

FAQ բաժին

Ի՞նչ նյութեր են լավագույնը ափամերձ աշտարակների կառուցման համար:

Ջերմ ցածրադիր գալվանացված պողպատը հաճախ նախընտրվում է ափամերձ աշտարակների համար՝ շնորհիվ իր հիասքանչ կատարման բարձր խոնավության և աղի միջավայրերում:

Ինչու՞ է FRP-ն նախընտրվում տրոպիկական շրջաններում:

FRP կոմպոզիտները լավ են ցուցադրում իրենց տրոպիկական շրջաններում՝ շնորհիվ իրենց ՈՒՖ, խոնավության և քիմիական դիմացկունության:

Ինչ առավելություններ են ապահովում ալյումինե համաձուլվածքները սառը կլիմայական պայմաններում:

6061-T6 և 7075-T73 ալյումինե համաձուլվածքները թեթև են, դիմացկուն են ջերմային լարվածության և կոռոզիայի նկատմամբ և ապահովում են ճկունություն ծայրահեղ սառը պայմաններում: