كيفية منع الصدأ والتآكل على الهيكل الصلب

مبنى هندسة الهياكل الفولاذيةيُعرف الهيكل الفولاذي بالمشروع الأخضر للقرن الحادي والعشرين، ويتميز بالعديد من المزايا مثل القوة العالية، وقدرة التحميل القوية، والوزن الخفيف، وصغر حجم المساحة المشغولة، وسهولة تصنيع وتركيب المكونات، وتوفير الخشب، وما إلى ذلك، لذلك فهو يتم استخدامها على نطاق واسع في المباني الصناعية والمدنية. المباني ذات الهياكل الفولاذية ومستودعات الهياكل الفولاذية موجودة في كل مكان.

مع التطور السريع للصناعة، ظهرت تدريجياً مقاومة تآكل الفولاذ وضعف مقاومة الصدأ والتآكل وغيرها من المشكلات، خاصة في المناطق الساحلية وأصبحت الصناعة الكيميائية مشكلة بارزة!

لا يتسبب تآكل الهيكل الفولاذي في خسائر اقتصادية فحسب، بل يجلب أيضًا خطرًا خفيًا على سلامة الهيكل، والحوادث الهندسية الناجمة عن تآكل الفولاذ شائعة، لذا فإن المعالجة المضادة للتآكل للهيكل الفولاذي (خاصة المكونات الفولاذية ذات الجدران الرقيقة) هي ذات أهمية اقتصادية واجتماعية كبيرة، وفيما يلي بعض المقدمات والمناقشات حول المشاكل التي تواجه عملية البناء وبعض طرق العلاج.

1. الأسباب الرئيسية لتآكل الهياكل الفولاذية

تبدأ عملية منع تآكل الفولاذ بفهم أسباب تآكل الفولاذ.

1.1 آلية تآكل الفولاذ في درجة حرارة الغرفة (أقل من 100 درجة مئوية)

تآكل الفولاذ في درجة حرارة الغرفة هو في الأساس تآكل كهروكيميائي. تُستخدم الهياكل الفولاذية في الغلاف الجوي عند درجة حرارة الغرفة، ويتآكل الفولاذ بفعل الرطوبة والأكسجين والملوثات الأخرى (خبث اللحام غير النظيف، وطبقة الصدأ، والأوساخ السطحية) في الغلاف الجوي. الرطوبة النسبية للجو أقل من 60%، وتآكل الفولاذ طفيف جداً؛ ولكن عندما تزيد الرطوبة النسبية إلى قيمة معينة، فإن معدل تآكل الفولاذ يرتفع فجأة، وتسمى هذه القيمة بالرطوبة الحرجة. في درجة حرارة الغرفة، والرطوبة الحرجة الصلب العام من 60٪ إلى 70٪.

عندما يكون الهواء ملوثًا أو مملحًا في الهواء في المناطق الساحلية، تكون الرطوبة الحرجة منخفضة جدًا، ومن السهل أن يشكل السطح الفولاذي طبقة مائية. في هذا الوقت، يتم استخدام خبث اللحام وطبقة الصدأ غير المعالجة (أكسيد الحديد) مثل الكاثود، ومكونات الهيكل الفولاذي (المادة الأساسية) مثل الأنود في طبقة الماء للتآكل الكهروكيميائي. تعتبر رطوبة الغلاف الجوي الممتصة على سطح الفولاذ لتكوين طبقة مائية هي العامل المحدد لتآكل الفولاذ؛ تعد الرطوبة النسبية للغلاف الجوي ومحتوى الملوثات من العوامل المهمة التي تؤثر على درجة التآكل الجوي.

1.2 آلية تآكل الفولاذ عند درجة حرارة عالية (أعلى من 100 درجة مئوية)

تآكل الفولاذ عند درجات الحرارة المرتفعة هو في الأساس تآكل كيميائي. عند درجة حرارة عالية، يوجد الماء في حالة غازية، ويكون التأثير الكهروكيميائي صغيرًا جدًا، ويختزل إلى عامل ثانوي. الاتصال بالمعادن والغاز الجاف (مثل O2 وH2S وSO2 وCl2 وما إلى ذلك)، وتوليد المركبات المقابلة على السطح (الكلوريدات والكبريتيدات والأكاسيد)، وتشكيل التآكل الكيميائي للصلب.

2 طرق الحماية من تآكل الهياكل الفولاذية

وفقًا للمبدأ الكهروكيميائي لتآكل الفولاذ، طالما تم منع أو تدمير تكوين بطارية التآكل أو تم حظر العمليات الكاثودية والأنودية بقوة، يمكن منع تآكل الفولاذ. يعد استخدام طريقة الطبقة الواقية لمنع تآكل الهيكل الفولاذي طريقة شائعة في الوقت الحاضر، وتحتوي الطبقة الواقية شائعة الاستخدام على الأنواع التالية:

2.1 طبقة واقية معدنية: الطبقة الواقية المعدنية عبارة عن معدن أو سبيكة ذات تأثير وقائي كاثودي أو أنودي، من خلال الطلاء الكهربائي والطلاء بالرش والطلاء الكيميائي والطلاء الساخن وطلاء التسرب وغيرها من الطرق، الحاجة إلى حماية السطح المعدني لتشكيل طبقة واقية معدنية (فيلم) لعزل المعدن عن الوسط المتآكل الملامس للوسط المتآكل، أو استخدام التأثير الوقائي الكهروكيميائي لحماية المعدن، وذلك لمنع التآكل.

2.2 طبقة حامية: من خلال الطرق الكيميائية أو الكهروكيميائية لجعل سطح الفولاذ يولد طبقة مركبة مقاومة للتآكل، من أجل عزل الوسط المتآكل والاتصال المعدني، لمنع تآكل المعدن.

2.3 طبقة حماية غير معدنية: مع الدهانات والبلاستيك والمينا وغيرها من المواد، من خلال الطلاء والرش وغيرها من الطرق، لتشكيل طبقة واقية على سطح المعدن، بحيث يتم عزل المعدن والوسائط المسببة للتآكل، وذلك لمنع تآكل المعدن .

3. المعالجة السطحية للصلب

معالجة الصلب إلى المصنع من قبل، سوف يكون سطح المكونات ملطخًا حتماً بالزيت والرطوبة والغبار والملوثات الأخرى، بالإضافة إلى وجود نتوءات وأكسيد الحديد وطبقة الصدأ وغيرها من العيوب السطحية. من الأسباب الرئيسية السابقة لتآكل الهيكل الفولاذي، نعلم أن محتوى الملوثات هو عامل مهم يؤثر على درجة التآكل الجوي، كما أن الملوثات السطحية ستؤثر بشكل خطير على التصاق الطلاءات على سطح الفولاذ، وتجعل الطلاء يستمر الغشاء الموجود تحت التآكل في التوسع، مما يؤدي إلى فشل الطلاء أو تلفه، وعدم القدرة على تحقيق التأثير الوقائي المطلوب. لذلك، يجب التأكيد على جودة معالجة سطح الفولاذ على التأثير الوقائي للطلاء وعمر التأثير، وأحيانًا أكثر من الطلاء نفسه، حيث تختلف اختلافات الأداء في تأثير الجوانب التالية:

3.1. بالنسبة للمكونات الحاملة التي يصعب إصلاحها خلال فترة الخدمة، يجب زيادة درجة إزالة الترسبات بشكل مناسب.

3.2. قبل وبعد إزالة الترسبات الكلسية، يجب إزالة الشحوم والنتوءات والقشرة الطبية والرذاذ وأكسيد الحديد بعناية.

3.3. يجب أن يكون قبول الجودة لأعمال إزالة الترسبات والطلاء طبقاً للوائح.

4. طلاء مضاد للتآكل

تتكون الطلاءات المضادة للتآكل عمومًا من طبقة أولية وطبقة علوية. التمهيدي في المسحوق أكثر، أقل من المواد الأساسية، فيلم خشن، وظيفة التمهيدي هي جعل فيلم الطلاء بمستوى القاعدة الشعبية ومزيج المعطف الخفيف من الصلبة، أي الحصول على التصاق جيد؛ يحتوي التمهيدي على أصباغ تمنع التآكل، ويمكن أن يمنع حدوث التآكل، ويمكن أيضًا أن يكون بعضها تخميلًا للمعدن والحماية الكهروكيميائية لمنع المعدن من الصدأ. الطبقة الخفيفة عبارة عن مسحوق أقل، ومواد أساسية أكثر، بعد أن يصبح الفيلم لامعًا، وتتمثل المهمة الرئيسية في حماية الطبقة السفلية من التمهيدي، لذلك يجب أن تكون مقاومة للجو والرطوبة، ويجب أن تكون قادرة على مقاومة التحلل الفيزيائي والكيميائي الناجمة عن التجوية. الاتجاه الحالي هو استخدام الراتنجات الاصطناعية لتحسين مقاومة العوامل الجوية للوسط. الطلاءات المضادة للتآكل ذات المقاومة الجوية تكون عمومًا مقاومة فقط للتآكل في مرحلة البخار في الغلاف الجوي. بالنسبة للأماكن المعرضة للتآكل بالأحماض والقلويات والوسائط الأخرى، يجب استخدام طلاءات مقاومة للأحماض والقلويات.

يمكن تقسيم الطلاء المضاد للتآكل وفقًا لوظيفة الحماية إلى طلاء أولي وطلاء وسط وطبقة علوية، ولكل طبقة من الطلاء خصائصها الخاصة، وكل منها مسؤولة عن مسؤوليتها الخاصة، ودمج الطبقات، وتشكيل طلاء مركب ل تحسين الأداء المضاد للتآكل، وإطالة عمر الخدمة.

4.1 الاشعال

الطبقة التمهيدية المستخدمة عادة في الطلاء المضاد للتآكل هي طبقة تمهيدية غنية بالزنك وطلاء إيبوكسي أحمر حديدي، ويتكون الطلاء الغني بالزنك من عدد كبير من مسحوق الزنك الدقيق وكمية صغيرة من مواد تشكيل الفيلم. الخصائص الكهروكيميائية للزنك أعلى من تلك الموجودة في الفولاذ، وعندما يتعرض للتآكل، يكون له تأثير "التضحية الذاتية"، بحيث يتم حماية الفولاذ. يملأ أكسيد الزنك الناتج عن التآكل المسام ويجعل الطلاء أكثر كثافة. يحتوي التمهيدي الغني بالزنك الشائع الاستخدام على الأنواع الثلاثة التالية:

(1) زجاج الماء التمهيدي غير العضوي الغني بالزنك، إنه زجاج مائي كمادة أساسية، يضاف مسحوق الزنك، الخلط والتنظيف بالفرشاة، بعد المعالجة ليتم شطفه بالماء، عملية البناء معقدة، ظروف عملية قاسية، يجب معالجة السطح يكون في Sa2.5 أو أكثر، بالإضافة إلى درجة الحرارة المحيطة، ومتطلبات الرطوبة، وتشكيل طبقة الطلاء من السهل تكسير، وتقشير، ونادرا ما تستخدم.

(2) التمهيدي الغني بالزنك غير العضوي القابل للذوبان، ويستند التمهيدي على إيثيل أورثوسيليكات، والكحول كمذيب، والبلمرة تحلل جزئيا، وإضافة مسحوق الزنك مختلطة المغلفة بالتساوي الفيلم.

(3) برايمر غني بالزنك، وهو عبارة عن راتنجات إيبوكسي كمادة أساسية لتشكيل الفيلم، وإضافة مسحوق الزنك، والمعالجة لتشكيل طلاء. التمهيدي الغني بالزنك الإيبوكسي ليس فقط خصائص ممتازة مضادة للتآكل، والتصاق قوي، ومع الطلاء التالي من طلاء إيبوكسي الحديد السحابي يكون من النوع الجيد للالتصاق. يستخدم بشكل رئيسي في الجو العام لهيكل الإطار الفولاذي وتآكل المعدات البتروكيماوية.

ينقسم التمهيدي الأحمر لأكسيد الحديد الإيبوكسي إلى علب من الطلاء ثنائي المكونات، المكون A (الطلاء) المصنوع من راتنجات الإيبوكسي، وأكسيد الحديد الأحمر وعوامل تشديد أصباغ مانعة للصدأ أخرى، وعامل مضاد للغرق، وما إلى ذلك، المكون B هو عامل علاج، بناء نسبة النشر. أكسيد الحديد الأحمر هو نوع من الصبغة الفيزيائية المضادة للصدأ، وطبيعته مستقرة، وقوة تغطية قوية، وجزيئات دقيقة، يمكن أن تلعب تأثير حماية جيد في طبقة الطلاء، ولها أداء جيد ضد الصدأ. يتميز الطلاء التمهيدي الأحمر لأكسيد الحديد الإيبوكسي على اللوحة الفولاذية والطبقة العليا من طلاء الإيبوكسي بالتصاق جيد، وتجفيف سريع في درجة حرارة الغرفة، والطبقة العليا من طلاء السطح لا ينزف اللون، ويستخدم بشكل أكثر شيوعًا في خطوط الأنابيب الفولاذية والخزانات ومشاريع مقاومة التآكل للهيكل الفولاذي ، كمادة تمهيدية للصدأ.

4.2 الطبقة الوسطى من الطلاء

طلاء الطبقة الوسطى بشكل عام عبارة عن طلاء إيبوكسي ميكا ودهان زجاجي إيبوكسي أو طلاء ملاط ​​سميك إيبوكسي. طلاء إيبوكسي ميكا مصنوع من راتنجات الإيبوكسي كمادة أساسية عن طريق إضافة أكسيد حديد الميكا، والبنية المجهرية لأكسيد حديد الميكا تشبه الميكا القشرية، ويبلغ سمكها بضعة ميكرومترات فقط، ويبلغ قطرها عشرات الميكرومترات إلى مائة ميكرومتر. إنها مقاومة لدرجات الحرارة العالية، ومقاومة القلويات، ومقاومة الأحماض، وغير سامة، وهيكل التقشر يمكن أن يمنع الاختراق المتوسط، وتعزيز الأداء المضاد للتآكل، وانخفاض الانكماش، وخشونة السطح، وهي طبقة وسطى ممتازة من الطلاء المضاد للتآكل. طلاء الزجاج الإيبوكسي عبارة عن راتنجات الإيبوكسي كمادة أساسية، مع مقياس زجاجي متقشر كمجموع، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من الإضافات المكونة من طلاء سميك مضاد للتآكل على شكل مجداف. سمك مقياس الزجاج هو فقط 2 إلى 5 ميكرون. نظرًا لترتيب القشور في طبقات أعلى وأسفل الطلاء، يتم تشكيل هيكل حماية فريد من نوعه.

4.3 الطبقة العليا

يمكن تقسيم الدهانات المستخدمة في الطلاء الخفيف إلى ثلاث درجات حسب نقاط سعرها:

(1) الدرجة العادية هي طلاء الإيبوكسي، طلاء المطاط المكلور، البولي إيثيلين المكلور، وما إلى ذلك؛

(2) الدرجة المتوسطة هي طلاء البولي يوريثين؛

(3) الدرجة الأعلى هي طلاء البولي يوريثين المعدل بالسيليكون، طبقة علوية من الأكريليك المعدل بالسيليكون، طلاء الفلور وما إلى ذلك.

طلاء إيبوكسي بعد المعالجة الكيميائية، ثبات كيميائي، طلاء كثيف، التصاق قوي، خصائص ميكانيكية عالية، مقاوم للأحماض والقلويات والملح، ويمكن أن يقاوم مجموعة متنوعة من تآكل الوسائط الكيميائية.

5. اختيار الطلاء المضاد للتآكل يجب أن يأخذ في الاعتبار عدة نقاط

5.1 ينبغي النظر في اتساق شروط استخدام الهيكل ومجموعة الدهانات المختارة، على أساس الوسط المتآكل (النوع ودرجة الحرارة والتركيز) الطور الغازي أو الطور السائل، المناطق الساخنة والرطبة أو المناطق الجافة وغيرها شروط الاختيار. بالنسبة للوسط الحمضي، يمكن استخدام طلاء راتنج الفينول ذو مقاومة أفضل للأحماض، بينما بالنسبة للوسط القلوي، يجب استخدام طلاء راتنجات الإيبوكسي ذو مقاومة أفضل للقلويات.

5.2 ينبغي النظر في إمكانيات ظروف البناء. بعضها مناسب للتنظيف بالفرشاة، وبعضها مناسب للرش، وبعضها مناسب للتجفيف الطبيعي لتشكيل طبقة وما إلى ذلك. في الظروف العامة، يُنصح باستخدام طلاء جاف وسهل الرش على البارد.

5.3 النظر في المطابقة الصحيحة للطلاءات. نظرًا لأن معظم الطلاء عبارة عن مادة غروانية عضوية كمادة أساسية، يتم طلاء كل طبقة من الفيلم، فهناك حتماً العديد من الوسائط الصغيرة المسامية والتآكل التي قد لا تزال تخترق تآكل الفولاذ. لذلك، فإن بناء الطلاء الحالي ليس مطليًا بطبقة واحدة، ولكنه مطلي بطبقات متعددة، والغرض من ذلك هو تقليل المسام الصغيرة إلى الحد الأدنى. يجب أن تكون هناك قدرة جيدة على التكيف بين الطلاء التمهيدي والمعطف الخفيف. مثل طلاء كلوريد الفينيل والبرايمر الفوسفاتي أو برايمر الألكيد الأحمر الحديدي الداعم للاستخدام ذو النتائج الجيدة، ولا يمكن استخدامه مع الطلاء التمهيدي الزيتي (مثل الطلاء الأحمر الزيتي) الداعم للاستخدام. نظرًا لأن طلاء البيركلور إيثيلين يحتوي على مذيبات قوية، فسوف يدمر الطبقة التمهيدية.

من المهم جدًا القيام بعمل جيد في مجال مقاومة الصدأ والتآكل لتعزيز تطوير بناء الهيكل الفولاذي، وتوفير المواد، وإطالة عمر الخدمة للمبنى، وضمان الإنتاج الآمن وتقليل التلوث البيئي.