محصولاتی که از جنس کامپوزیت ساخته می شوند، مقاومت بالایی در برابر محیط های شیمیایی شدید و دماهای بالا دارند. کامپوزیت ها اغلب بهترین مواد برای پوشش سطوح در معرض فضای باز، مواد شیمیایی و سایر محیط های خاص هستند.
کامپوزیت ها دچار زنگ زدگی و خوردگی نمی شوند. نمونه های زیادی از کانال ها، مخازن و لوله های تقویت شده با الیاف شیشه وجود دارد که بیش از 25 سال در کارخانه های تولید مواد شیمیایی به صورت 24 ساعت شبانه روز و هفت روز هفته در محیط های شیمیایی خشن کار میکنند. کامپوزیت ها راهکارهای مقاومت در برابر انواع خوردگی برای بسیاری از صنایع مختلف نظیر کنترل آلودگی هوا، فرآوری شیمیایی، نمک زدایی، مواد غذایی و آشامیدنی، فرآوری و استخراج مواد معدنی، نفت و گاز، دفن زباله های جامد و تصفیه آب و فاضلاب را ارائه می دهند.
میزان مقاومت در برابر خوردگی با توجه به نوع طراحی، انتخاب رزین و تقویت کننده بکار رفته در کامپوزیت طراحی شده، مشخص می شود. انواع رزین های مختلفی وجود دارند که تقریباً در همه محیط های شیمیایی و دمایی مقاومت بلند مدت را فراهم می کنند. انتخاب نوع الیاف بسیار محدودتر است، اما برای محیطهای شیمیایی خاص بسیار مهم است. در صورت طراحی صحیح سیستم کامپوزیتی، کامپوزیت ها عمر طولانی و حداقل هزینه تعمیر و نگهداری را دارند.
تاریخچه حفاظت و کنترل خوردگی با کامپوزیت
در سال 1953، اولین رزین های مقاوم در مقابل خوردگی صنعتی با کارایی بالا توسط شرکت های شیمیایی اطلس و هوکر تولید شد. اولین صنایعی که از این رزین ها برای مقابله با خوردگی در تجهیزات فرآوری خود استفاده کردند صنایع خمیر کاغذ، کاغذ و فرآوری شیمیایی بودند.
در سال 1961، بخش Amoco از استاندارد نفت، اولین مخزن کامپوزیتی زیرزمینی ذخیره بنزین را تولید و استفاده کرد. بین سالهای 1961 و 1965، شرکت Shell Oil و Owens Corning روی راهکارهای مقاومت در برابر خوردگی تحقیقات گسترده ای کردند و در نهایت اولین خط تولید تجاری مخازن ذخیره سازی زیرزمینی کامپوزیتی در ابعاد بزرگ را تولید کردند.
در طول دهه 1970، استفاده از کامپوزیت ها در کاربرد های صنعتی وسعت یافت. سپس در سال 1989، انجمن مهندسین مکانیک آمریکا استاندارد طراحی مخازن FRP، تجهیزات کامپوزیتی مقاوم در برابر خوردگی را ارائه کرد. در دهه 1990، صنعت خوردگی 40 سال تجربه و سابقه پروژه ای موفق خود را به صورت مستند جمع آوری کرد. امروزه، کامپوزیت های مقاوم در برابر خوردگی تقریباً 11 تا 15 درصد از کل بازار صنعت کامپوزیت ها را شامل می شوند و حدود 3 میلیارد دلار فروش سالانه ناشی از این صنعت است.
نقش رزین در مقاومت به خوردگی
یکی از وظایف اصلی رزین ها در کامپوزیت ها محافظت و یکپارچه سازی الیافی است که اطراف آن ها را احاطه کرده اند. ده ها نوع رزین برای ایجاد مقاومت در برابر خوردگی طراحی و تولید شده اند. هر رزین برای شرایط خاص مانند محلولهای سوزاننده، محیطهای اسیدی، محیطهای قلیایی، مواد شیمیایی اکسیدکننده و دماهای بالا طراحی شده اند.
اولین رزین های خوردگی از بیسفنول فومورات و رزین انیدرید کلورندیک در ترکیبشان استفاده می کردند. پس از آن، رزین های ایزوفتالیک تولید شدند و به عنوان پایه اصلی رزین های مقاوم در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند. امروزه معمولا از رزین های ایزوفتالیک به همراه رزین های اپوکسی وینیل استر برای مقابله با خوردگی استفاده می شود. شرکت فراسطح زرفام با توجه به شرایط کاری رزین مناسب را انتخاب و سیستم کامپوزتی متناسب با آن را مطابق با استاندارد ها طراحی می کند.
نقش تقویت کننده در مقاومت در برابر خوردگی
در حالی که ماتریس رزینی معمولاً در سرتاسر ساختار کامپوزیت یکسان است، تقویت کننده ها ممکن است در لایه های مختلف به صورت متفاوت استفاده شوند. طراحی کلی لایه چینی در شرکت فراسطح زرفام معمولا در سه مرحله زیر انجام می شود:
- در سطح داخلی لمینت از فایبرگلاس یا synthetic veil استفاده می شود. سطح داخلی رابط کامپوزیت و بستر خورنده است. در این پوشش مقدار رزین حدودا 90 درصد است تا از ایجاد ترک های ریز جلوگیری شود. همچنین می توان در این مرحله به جای این پوشش از یک لایه ژلکوت نیز استفاده کرد.
- در لایه های بعدی الیاف فایبرگلاس مطابق با طراحی با نسبت رزین حدودا 70 درصد جهت تقویت از بستر اجرا می شوند.
- مرحله آخر نیز از یک لایه surface veil یا الیاف با دانسیته کم برای دستیابی به سطح مناسب استفاده می شود.
حفاظت و کنترل خوردگی با کامپوزیت