Қиын жағдайларда қуат беру башнялары үшін қандай материалдар тиімді?

Жағалаулық және өнеркәсіптік башня қолданыстары үшін коррозияға төзімді болат қорытпалары

Тұз шашылуы мен SO башняның деградациясын қалай жеделдетеді

Тұзды су буы теңіз жағалауларындағы металдың бетіне шөгеді, сонда болаттағы қорғаныш қабатын талқандайтын химиялық реакция басталады. Теңіз ауасындағы хлорид иондары осы оксидті қабат арқылы «теседі», нәтижесінде құрылымдарды уақыт өте келе әлсірететін микроскопиялық шұңғымалар пайда болады. Заводтар маңында жағдай тағы да нашарлайды, себебі күкірт диоксиді жаңбыр суымен араласып күкірт қышқылын түзеді. NACE International ұйымының 2023 жылы жарияланған «Атмосфералық коррозияны бақылау» бойынша зерттеулеріне сәйкес, бұл жағдайлар қалыпты ауа сапасы бар аймақтардағыдан бес есе дейін қорғаныс процестерін жылдамдатуы мүмкін. Екі фактордың әсерін біріктірген кезде қалыпты көміртегілі болат үшін өте қатал жағдайлар туындайды. Бұндай ортаға ұшыраған құрылымдар жылына миллиметрден астам материал жоғалтуы мүмкін, яғни дұрыс материалды таңдау — енді тек қана өнімнің қанша уақыт қызмет ететінін анықтаумен шектелмейді. Қауіпсіздік мәселелері мен жөндеу бюджеті де теңіз жағалауындағы инфрақұрылымдық жобалар бойынша жұмыс істейтін инженерлер үшін тең маңызды қарастырылатын факторлар болып табылады.

Ауа-райына төзімді болат (ASTM A588) және ыстық балқытылған цинкті болат: патина түзілуі, қызмет ету мерзімі және ұстау бойынша компромисстік шешімдер

ASTM A588 стандарты бойынша ауа-райына төзімді болат қорғаныш қасиеттерін мыс, никель және хром қоспаларының көмегімен иеленеді; бұл қабаттың қалың қоңырт қабығын түзуге әсер етеді, ол уақыт өте келе өзінің одан әрі нашарлауын тоқтатады. Теңізден алыс жерлерде, мұнда ылғалдылық реттеліп, беті тез құрайды, мұндай болат қызмет ету мерзімі 50 жылдан аса болуы мүмкін және оның ұстауына ешқандай көп күш жұмсалмайды. Алайда теңізге жақын аймақтарда, яғни ауада тұрақты тұз болатын жерлерде жағдай толығымен өзгереді. Хлорид иондары қорғаныш қабатының түзілуін бұзады және беттік қабықтың астында қиындық туғызатын шағын шұңқырларды пайда етеді. Сондықтан бұл болат басқа жағынан әсерлі тұрақтылық көрсеткіштеріне қарамастан, көптеген теңіздік құрылыс жобалары үшін сенімді емес деп саналады.

Тығыз қыздырылған цинкпен батыру процесі болатқа молекулалық деңгейде бекитін цинк қабатын құрады. Бұл қабат төмендегі болат зақымданбас бұрын өзінің коррозияға ұшырауы арқылы қорғаныш қызметін атқарады. Біз осы материалдың ауада көп мөлшерде ылғал немесе тұз болған жағдайда өте жақсы жұмыс істейтінін бақылаймыз, сондықтан көптеген жағалаулық құрылыстар оған сүйенеді. Көпшілік орнатулар 30–50 жылға созылады, бірақ әдетте 25 жылдық мерзімде қандай да бір түзету жұмыстары қажет болады. Дәл уақыт әрбір нақты орналасқан жердегі жағдайлардың қаншалықты қатал екендігіне байланысты.

Өндірістік-жағалаулық шекараларда орналасқан мұнаралар үшін — онда тербелмелі ылғалдылық, тұз шөгуі және SO бір уақытта болады — ең төзімді шешімдердің бірі көбінесе гибридтік жүйелер болып табылады: цинктелген негізгі элементтер мен ауа-райына төзімді болаттан жасалған қосымша компоненттер немесе бірнеше қауп-қатерге қарсы әзірленген дуплекс қаптамалар.

Жоғары ылғалдылық, химиялық және электрлік тұрғыдан сезімтал мұнараларды орнату үшін Талшықпен күшейтілген полимер (FRP) құрамдары

Ультракүлгін сәулелерге, ылғалға және химиялық әсерге төзімділік: FRP мұнаралары неге тропиктік және өндірістік коридорларда үстемдік етеді

Талшықпен күшейтілген полимер (FRP) құрамдары коррозияға төзімді полимерлік смолаларды (мысалы, винил эфирі, эпоксидті смола) жоғары беріктікті талшықтармен (шыны немесе көміртегі) біріктіреді және тропиктік пен өндірістік орталарда үш негізгі деградация механизміне қарсы табиғи иммунитет қамтамасыз етеді:

• УФ сияқты : Стабилизацияланған смола матрицалары фотооксидтік тізбектің үзілуына қарсы тұрады, сондықтан экваторлық күн сәулесінде қорғалмаған полимерлерде байқалатын беттің ұнтақтануы мен қабаттардың ажырауы болмайды.
• Сүйірлік пішінушілігі суға сіңіру деңгейі 0,2% төмен болғандықтан, FRP гидролиттік деградацияны, электролиттік тұтыну жолдарын және тоң-алу кезіндегі беттің ыдырауын болдырмаған — бұл муссонды аймақтар мен жағалаулық аймақтар үшін маңызды.
• Химиялық әсер бейметаллды құрам толықтай қышқылды (SO негізделген), сілтілі және тұзды химиялық шашылуға төзімділікті қамтамасыз етеді — бұл қаптау немесе ингибиторлар қажеттілігін жояды.

Бұл материалдың қосындысы ылғалды ортада, яғни тәулік бойы ылғалдылықтың жоғары болатын орындарда, қалыпты көміртекті болат қаптамаларымен салыстырғанда 3–5 есе ұзақ уақыт қызмет етеді. Тағы бір үлкен артықшылығы қандай? FRP электр тогын өткізбейтіндіктен, мыңдаған вольт кернеуімен жұмыс істейтін желілердің жанында токтың өтуі немесе электрлік искраның пайда болуы мүлдем мүмкін емес. Бұл аймақтағы қосқыштар мен негізгі электр беру коридорларының жанында орналасқан инфрақұрылымдық жобалар үшін өте маңызды. Мысалы, теңіз тұзының ауасына ұшырайтын жағалау аймақтары, коррозиялық газдармен жұмыс істейтін өнеркәсіптік аймақтар және тұрақты күн көзінің әсерінде болатын күннің көп түсетін аймақтар. Осы қиын жағдайларда FRP — бұл негізінде ешқандай қолданыста ұстауды қажет етпейтін, ал металдан жасалған бөлшектер уақыт өте келе біртіндеп тозып кететін материал.

Арктикалық, мәңгілік тоңдақ және экстремалды суық климаттар үшін алюминий қорытпалары мен гибрид башнялық жүйелер

Суық аймақтардағы башнялардың жобалануында жылулық кернеуді, мұз жүктемесін және негіздің тұрақсыздығын басқару

Трансмиссиялық басқыштар Арктикалық тундра мен мәңгілік тоңдаған аймақтар сияқты өте суық аймақтарға орнатылған кезде ауыр механикалық және жылулық кернеуге ұшырайды, мұнда температура жиі нөлдің астына түседі. 6061-T6 және 7075-T73 сияқты алюминий қорытпалары осы шарттар үшін ерекше жарамды, өйткені олар дәстүрлі материалдарға қарағанда бірнеше артықшылыққа ие. Біріншіден, алюминий қыздырылған кезде болатқа қарағанда әлдеқайда аз ұзарады – шамамен 23,6 микрометр/метр·°С, ал болатта бұл көрсеткіш 12 микрометр/метр·°С құрайды. Сонымен қатар, алюминий табиғи түрде теңіз суының әсерінен коррозияға төзімді, болатқа қарағанда шамамен 60% жеңіл және минус 40 градус Цельсий температурадан төмен де икемділігін сақтайды. Бұл барлық сипаттамалар жылулық усталуға қарсы күресуді, қозғалыстағы жерге салынған негіздерге түсетін кернеуді азайтуды және басқыштардан мұз түсуі немесе жер сілкінісі кезінде пайда болуы мүмкін қатты сынғыштықты болдырмауды қамтамасыз етеді.

Алюминийдің беріктігінің массасына қатынасы оның қабырғаларында 50 мм-ге дейінгі мұз қабатын қосымша күшейтуге қажеттіліксіз ұстай алуын қамтамасыз етеді. Бұл жел жүктемесімен байланысты мәселелерді және құрылыс үшін қажетті материалдардың мөлшерін азайтады. Күшті желді аймақтарда алюминийді композитті материалдармен бірге қолдану ғимараттардың бұралу күштеріне төзімділігін шынымен жақсартады, бірақ қажет болған кезде энергияны сіңіру қабілетін сақтап қалады. Суық климатты аймақтардағы негіздер үшін инженерлер мұздың тұрақты қабатын жылу өзгерістерінен қорғау үшін алюминийдің жеңіл салмағын пайдаланады. Олар жиі шұңқыр емес спиральді тіректер мен термосифондар деп аталатын арнайы суыту құрылғыларын қолданады. Бұл жабдықтар жерге терең сипатта қазба жасамай және үзіліссіз суыту жүйелерін қажет етпей, жақсы тұрақтылық қамтамасыз етеді. Аляска мен Солтүстік Канада сияқты жерлерде жүргізілген нақты әлемдегі сынақтар алюминий мен композитті материалдардың қосылуының қалыпты болат бағандарға қарағанда қосымша жөндеу қажеттілігін шамамен 40 пайызға төмендететінін көрсетті. Бұндай өнімділік айырмашылығы бөлшектер мен жұмысшыларды алыстағы аймақтарға жеткізу өте қиын болғанда өте маңызды.

Салыстырмалы таңдау негізі: Құрылыс материалдарын орташа ауырлығы мен жұмыс істеу талаптарына сәйкестендіру

Оптималды электр берілетін тораптардың құрылымдық материалдарын таңдау үшін экологиялық факторлар мен функционалды талаптарды құрылымдық, дәлелді негізделген негізде салыстыру қажет. Су айдынындағы орнатулар үшін хлоридтің тудырған пішінсіз коррозияға және қышқылдық жаңбырмен әсер етуге төзімділік көрсетілуі тиіс; арктикалық аймақтарда орнату үшін температураның тұрақтылығы, мұз жүктемесін көтеру қабілеті және криогендік беріктік басымдыққа ие болады — бұл негізгі айырым материалдың қолданылуының нақты экожүйеге тәуелді екендігін көрсетеді.

Инженерлер опцияларды төрт өзара байланысты критерий бойынша бағалайды:

• Коррозияға тұрақтылық : Теңіздік немесе өнеркәсіптік аймақтарда міндетті талап — ISO 9223 C4/C5 коррозиялық классификациясы бойынша көміртекті болат ASTM A588 ауа-тұрақты болатқа қарағанда үш есе тез бұзылады.
• Механикалық қабілеттер : Циклдық жүктемелердің (мысалы, теңіздік желдер, арктикалық мұз түсуі) әсері басым болған жағдайларда қауіпсіздік шектерін анықтайтын циклдық беріктік, аққыштық шегінің тартылу шегіне қатынасы және мұз жүктемесінен болатын иілу шектері.
• Жұмыс істеу өмірінің экономикасы fRP композиттері бояуға қажеттілікті жоққа шығарады, 50 жылдық қызмет көрсету мерзімін қамтамасыз етеді, бірақ ыстық батырма әдісімен цинктелген болатқа қарағанда алғашқы шығындары шамамен 40% жоғары болады — бұл тек қол жетімділік логистикасы немесе тоқтату қаупі ұзақ мерзімді операциялық шығындарды (OPEX) көтерген кезде ғана оправданады.
• Қолданыс мүмкіндігі қашықтықтағы немесе қауыпты аймақтарда «орнатып, ұмытып кету» шешімдері тиімдірек болады — алюминий қорытпалары мен FRP материалдары боялған немесе цинктелген жүйелерге қарағанда тексеру жиілігін және араласу қаупін маңызды түрде азайтады.

Ештеңе барлық жерде әрқашан ең жақсы жұмыс істемейді. Темірбетонды болат тұзды суға жақын орындарда жақсы көрсеткіш көрсетеді, бірақ температура минус 30 градус Цельсийден төмендегенде созылмай қалады. Әйнектен армияланған пластикта осындай гальваникалық проблемалар болмайды, бірақ оны ультракүлгін сәулелерден қорғау үшін арнайы өңдеу қажет және оны отқа төзімді заттармен қосып дайындау керек. Ақылды инженерлер өз таңдауларын ISO 9223 немесе IEC 60721-3-3 стандарттары сияқты белгілі экологиялық қатаңдық бағалауына негіздейді, сосын материалдардың зертханалық сынақтарға негізделген емес, нақты жерде қалай қолданылатынын тексереді. Бұл тәсіл қиын жағдайларда жобалардың төменгі деңгейде анықталуын болдырмауға көмектеседі, сонымен қатар жеңіл жағдайларда артық шығындарды болдырмайды. Нәтижесінде біз құрылымдарды аламыз, онда материалдардың таңдалуы нақты объектіде болатын процестерге сәйкес келеді, бұл тұрақтылықты, қауіпсіздікті және тиімді пайдалану мерзімінің құнын қамтамасыз етеді, бірақ бюджеттің шегінен шығып кетпейді.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Су айдынындағы мұнараларды салу үшін қандай материалдар ең жақсы?

Сыртқы бетін цинкпен қапталған болат көпшілік жағдайда теңіз жағалауындағы мұнаралар үшін қолданылады, себебі ол ылғалдылығы жоғары және тұзды ортада өте жақсы көрсеткіштер көрсетеді.

FRP неге тропикалық аймақтар үшін ұсынылады?

FRP композиттері ультракүлгін сәулелерге, ылғалға және химиялық заттарға төзімділігімен тропикалық аймақтарда өте жақсы көрсеткіштер көрсетеді.

Алюминий қорытпалары суық климатта қандай артықшылықтарға ие?

6061-T6 және 7075-T73 сияқты алюминий қорытпалары жеңіл салмақты, жылулық кернеуге және коррозияға төзімді, сонымен қатар аса суық жағдайларда икемділік қасиетіне ие.