مواد طلاء الأنابيب والسوائل التي تم تصنيفها فعليًا لحملها

تحل البطانة الداخلية للأنبوب والطبقة الخارجية المضادة للتآكل-مشكلتين مختلفتين تمامًا، ويعد خلطهما في المواصفات أحد الأخطاء الأكثر شيوعًا - والأكثر تكلفة - التي يرتكبها المشترون. يحمي الطلاء الخارجي (FBE، 3PE، 3PP، والأنظمة المشابهة) جدار الأنبوب من التربة أو الماء أو الغلاف الجوي الموجود فيه. تحمي البطانة الداخلية جدار الأنبوب من أي شيء يتدفق فعليًا من خلاله، وهذه مشكلة كيميائية، وليست مشكلة -حالة دفن. إن الطلاء الذي يؤدي أداءً جميلاً ضد التربة الطينية الرطبة لمدة ثلاثين عامًا يمكن أن يفشل في أسابيع ضد السائل الخاطئ في الداخل، والعكس صحيح تمامًا. تتناول هذه المقالة السؤال الثاني: ما هي مواد التبطين التي تصمد أمام أي سوائل، ولماذا الإجابة ليست بسيطة مثل "الإيبوكسي يقاوم المواد الكيميائية".

تتعلق الحماية من التآكل الخارجي إلى حد كبير بمنع الرطوبة والأكسجين من الوصول إلى الفولاذ العاري، وبدرجة أقل مقاومة الأضرار الميكانيكية أثناء التركيب والخدمة. بيئة التربة على السطح الخارجي للأنبوب المدفون، على الرغم من اختلافها، عبارة عن نطاق ضيق نسبيًا من الظروف مقارنة بما يمكن أن يتدفق عبر داخل الأنبوب. داخليًا، قد تواجه البطانة أي شيء بدءًا من المياه الصالحة للشرب عند درجة حموضة محايدة قريبة من-حمض الكبريتيك المركز، ومن السوائل النظيفة إلى الملاط الكاشط الذي يحمل مواد صلبة معلقة، ومن درجة الحرارة المحيطة إلى البخار شديد السخونة. تهاجم كل حالة من هذه الظروف مادة البطانة من خلال آلية مختلفة - الذوبان الكيميائي، أو الأكسدة، أو التورم والتليين، أو التآكل الكاشط، أو التحلل الحراري - ولا توجد مادة بطانة واحدة تقاوم جميعها بشكل متساوٍ. يعد اختيار البطانة في الأساس بمثابة تمرين مطابقة: تحديد ما يتدفق فعليًا عبر الأنبوب، وبأي تركيز ودرجة الحرارة، ومطابقته مع بيانات المقاومة الموثقة للمادة بدلاً من سمعتها.

FBE هي واحدة من البطانات الداخلية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع لخدمة المياه والهيدروكربونات المعتدلة، ويتم تطبيقها كمسحوق يتم رشه إلكتروستاتيكيًا والذي يعالج في طبقة صلبة وناعمة ومستمرة. مقاومته الكيميائية قوية ضد مياه الشرب، والمياه المسببة للتآكل بشكل طفيف (بما في ذلك محتوى الكلوريد المعتدل)، والعديد من المنتجات البترولية المكررة، ولهذا السبب تظهر في كثير من الأحيان كبطانة داخلية وطلاء خارجي على نفس الأنبوب في خدمة تجميع النفط والغاز. حيث يواجه FBE مشكلة مع الأحماض القوية والقلويات القوية والمذيبات العطرية، والتي يمكن أن تؤدي جميعها إلى تحلل طبقة الإيبوكسي بمرور الوقت، ومع الملاط الكاشطة، حيث يوفر الغشاء الرقيق نسبيًا (عادةً 300-500 ميكرون) بدلًا محدودًا للتآكل ضد المواد الصلبة العالقة. تعتبر درجة حرارة التشغيل أيضًا عائقًا حقيقيًا - يتم تصنيف معظم أنظمة FBE لدرجات حرارة الخدمة في نطاق 60-80 درجة مئوية، مع تركيبات متخصصة لدرجات الحرارة العالية- تدفع إلى أعلى ولكن بتكلفة وفترة زمنية ممتازة. بالنسبة للمياه النظيفة والمحلول الملحي المعتدل ونقل الهيدروكربونات العام، فإن FBE عادة ما يكون الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة؛ بالنسبة لأي شيء حمضي أو شديد الكشط أو ساخن، فعادةً ما يكون هذا هو الخطأ.

كان إيبوكسي قطران الفحم، لعقود من الزمن، هو البطانة الداخلية الافتراضية للنفط وخدمة المياه المنتجة-، والتي تقدر قيمتها بمقاومتها للهيدروكربونات وتكلفتها المعقولة. لقد انخفض استخدامه بشكل كبير بسبب انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة أثناء التطبيق ومخاوف المعالجة الصحية والبيئية المرتبطة بقطران الفحم، والعديد من الولايات القضائية الآن تقيده أو تحظره. تظل بطانة الإيبوكسي الفينولية، وهي كيمياء ذات صلة ولكن متميزة، قيد الاستخدام النشط خاصة في التصميمات الداخلية لخزانات مياه الشرب وبعض تطبيقات تخزين الوقود والمواد الكيميائية، مما يوفر مقاومة أفضل لدرجة الحرارة من FBE القياسي (المصنف عادةً إلى 90-120 درجة مئوية) ومقاومة جيدة لمجموعة واسعة من المذيبات. يجب على المشترين الذين يرون "إيبوكسي قطران الفحم" محددًا في رسم مشروع قديم التحقق من الوضع التنظيمي الحالي في ولايتهم القضائية قبل افتراض أنه لا يزال خيارًا قابلاً للتطبيق - في العديد من الأسواق تم التخلص منه تدريجيًا لصالح بدائل إيبوكسي الفينول أو البولي يوريثين التي لا تحمل نفس الانبعاثات وعبء المناولة.

تستبدل بطانة البولي يوريثين بعض نطاق المقاومة الكيميائية لمقاومة فائقة للتآكل، وهذا هو السبب في أنها الاختيار القياسي لخطوط الأنابيب التي تحمل الملاط الكاشط - مخلفات التعدين، ومخلفات التجريف، والرمل-المياه المنتجة المحملة، وما شابه ذلك من خدمات المحتوى العالي-المواد الصلبة- حيث يمكن لطبقة إيبوكسي رقيقة أن تتآكل خلال جزء صغير من عمر التصميم. يمكن تطبيق أنظمة البولي يوريثين بسماكة أكبر بكثير من FBE (عدة ملليمترات شائعة في خدمة الملاط للخدمة الشاقة-، مقارنة بأجزاء من المليمتر لـ FBE)، ويصبح هذا السُمك بحد ذاته جزءًا من بدل التآكل الذي تم تصميم الأنبوب حوله. من الناحية الكيميائية، يتحمل البولي يوريثان بشكل جيد إلى حد معقول ضد الأحماض الخفيفة والقلويات والهيدروكربونات، على الرغم من أنه ليس الأفضل أداءً ضد أي فئة كيميائية منفردة بالطريقة التي تكون بها بطانة البوليمر الفلورية -المصنوعة لهذا الغرض - نقطة بيعها هي مزيج من المقاومة الكيميائية الجيدة مع مقاومة التآكل الجيدة حقًا، وليس الأداء الأفضل-في فئتها-في أي منهما على حدة.

تعتبر بطانة الملاط الأسمنتي مادة ذات غرض واحد-: فهي البطانة الداخلية القياسية لمياه الشرب وأنابيب نقل المياه الخام، وتقدر قيمتها لأنها غير مكلفة، وتصلح ذاتيًا-إلى حد ما (يمكن لسطح الأسمنت القلوي إصلاح الطبقة الواقية بعد تلف بسيط)، ولا يضفي أي طعم أو أي مشكلة كيميائية على مياه الشرب. ليس له مكان خارج خدمة المياه بشكل أساسي. - يتعرض الأسمنت للهجوم بواسطة الأحماض والمياه الناعمة منخفضة القلوية - التي ترشح الكالسيوم من البطانة بمرور الوقت، وليس لديه مقاومة ذات معنى للهيدروكربونات أو المواد الكيميائية الصناعية. عندما تظهر بطانة الملاط الأسمنتي في أحد المواصفات، يكون التطبيق دائمًا هو نقل المياه، والأشياء الرئيسية التي تستحق التأكيد في مرحلة الطلب هي قوة الماء (الماء اليسر والمياه المنخفضة -pH تقلل من عمر بطانة الأسمنت) وما إذا كان الأنبوب يحتاج إلى طبقة إضافية من مادة الإيبوكسي فوق الأسمنت لظروف المياه الناعمة بشكل خاص.

البطانة المطاطية - المطاط الطبيعي، والنتريل، وEPDM، ومركبات المطاط الصناعي الأخرى اعتمادًا على الخدمة المحددة - هي البطانة المفضلة حيث تكون المقاومة الكيميائية والمرونة أمرًا مهمًا، خاصة بالنسبة لخدمة النفط الخام والغاز الحامض حيث يوجد كبريتيد الهيدروجين والمكونات الحامضة الأخرى، ولمناولة العديد من الأحماض والمواد الكيميائية الكاشطة. إن اختيار مركب المطاط له أهمية كبيرة هنا: فالمطاط الطبيعي يقاوم العديد من الأحماض والتآكل جيدًا ولكنه يتحلل بسرعة في وجود الزيوت والعديد من المذيبات، في حين أن مطاط النتريل هو الخيار الأكثر شيوعًا خصيصًا لخدمة النفط والهيدروكربون بسبب مقاومته للزيت. يعد الحصول على مركب مطاطي خاطئ للسائل المعني خطأً حقيقيًا وشائعًا - "مبطنة بالمطاط-" ليست مواصفات واحدة، ويجب أن يكون المركب مطابقًا للسائل بنفس الطريقة التي تكون بها السبائك المعدنية، ولا يُفترض أنها قابلة للتبديل عبر أنواع المطاط.

البطانات البلاستيكية الحرارية - PVC، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي إيثيلين (PE)، وPTFE (تفلون) - تحتل الحد الأعلى من المقاومة الكيميائية، ويتم تطبيقها بشكل عام كأكمام فضفاضة أو مرتبطة بدلاً من الطلاءات المرشوشة. تتعامل بطانات PVC وPP مع مجموعة واسعة من الأحماض والقلويات والأملاح بشكل جيد وهي شائعة في المعالجة الكيميائية وتطبيقات مياه الصرف الصحي حيث يكون السائل عدوانيًا ولكن ليس متطرفًا. يقع PTFE في أعلى نطاق المقاومة، حيث يتعامل تقريبًا مع مجموعة كاملة من المواد الكيميائية الصناعية بما في ذلك الأحماض القوية والقواعد القوية ومعظم المذيبات، ولهذا السبب تم تحديده لتطبيقات نقل المواد الكيميائية الأكثر عدوانية وللخدمة-عالية النقاء حيث يجب ألا تلوث البطانة نفسها السائل. المقايضة هي التكلفة وتعقيد التركيب - تعتبر بطانة PTFE على وجه الخصوص عملية متخصصة ومكلفة، ونادرًا ما يكون لها ما يبررها إلا إذا كان السائل يتطلب حقًا هذا المستوى من المقاومة. إن تحديد بطانة PTFE للسائل الذي يمكن أن تتعامل معه البطانة المتوسطة من الإيبوكسي أو المطاط بشكل جيد هو طريقة شائعة لتضخيم ميزانيات المشروعات بدون فائدة مقابلة.

يتم تحديد -الجلفنة بالغمس الساخن أحيانًا كطلاء داخلي، في أغلب الأحيان لمياه الشرب وأنابيب الهواء المضغوط، حيث توفر طبقة الزنك حماية من التآكل بتكلفة منخفضة. هناك قيود حقيقية مهمة بالنسبة لاختيار السوائل على وجه التحديد: يتعرض الزنك للهجوم بواسطة المياه ذات درجة الحموضة المنخفضة-، والمياه التي تحتوي على نسبة عالية من الكلوريد أو الكبريتات، والعديد من المواد الكيميائية الصناعية، كما يتم تقييد الأسطح الداخلية المجلفنة بشكل متزايد في أنظمة المياه الصالحة للشرب في بعض الولايات القضائية بسبب المخاوف المتعلقة بمحتوى الرصاص والكادميوم-في طلاء الزنك نفسه، بالإضافة إلى المخاوف-على المدى الطويل بشأن ترشيح الزنك في المياه الناعمة أو الحمضية. بالنسبة لخدمات الهواء المضغوط العامة ومياه الشرب غير-في بيئة معتدلة، تظل الجلفنة خيارًا معقولاً ومنخفض التكلفة-؛ بالنسبة للمياه الصالحة للشرب على وجه التحديد، من المفيد التحقق من كود السباكة المحلي الحالي قبل التخلف عن السداد، نظرًا لأن القبول يختلف حسب الولاية القضائية ويتم تشديده في عدد من الأسواق.

ابدأ بالسائل نفسه، وليس بحجم الأنبوب أو فئة الضغط.حدد بالضبط ما يتم نقله، بما في ذلك المكونات النزرة - يجب تبطين تيار "معظمه مائي" مع البزاقات الحمضية العرضية للتعرض للحمض، وليس الحالة المتوسطة، نظرًا لأن البطانة يجب أن تتحمل أسوأ حالة قد تراها، وليس الحالة النموذجية.

احصل على أرقام التركيز ودرجة الحرارة الفعلية، وليس الفئة العامة.تغطي "خدمة الحمض" كل شيء بدءًا من التيارات المخففة والقريبة من-المحايدة إلى التيارات المركزة والعدوانية، وتكون بيانات مقاومة البطانة خاصة بتركيبات التركيز ودرجة الحرارة، وليس بالاسم الكيميائي وحده. قد لا يتم تصنيف المادة المصنفة لتركيز 10% عند درجة الحرارة المحيطة لنفس الحمض عند تركيز 60% أو عند درجة حرارة مرتفعة.

ضع في اعتبارك المواد الصلبة العالقة والسرعة، وليس الكيمياء فقط.لا يزال من الممكن أن تفشل البطانة المتوافقة كيميائيًا في وقت مبكر بسبب التآكل الكاشطة إذا كان السائل يحمل مواد صلبة بسرعة ذات معنى - وهذا هو المكان الذي تتميز فيه ميزة سُمك البولي يوريثان أو البطانة المقاومة للتآكل -المصنوعة لغرض معين- بحصولها على علاوة التكلفة على خيار أقل سمكًا وأكثر مقاومة كيميائيًا والذي قد يكون مناسبًا لولا ذلك.

تحقق من بيانات التوافق الفعلية لمورد البطانة، وليس مخططًا عامًا.تعد مخططات التوافق المتداولة عبر الإنترنت نقطة بداية معقولة ولكنها غالبًا ما تكون معممة أو مؤرخة. بالنسبة لأي خدمة خارج نطاق النقل الروتيني للمياه أو النقل الهيدروكربوني المعتدل، اطلب بيانات التوافق الخاصة بتركيبة البطانة المذكورة، بما في ذلك بشكل مثالي التركيز الفعلي ونطاق درجة الحرارة لتطبيقك.

قم بوزن لوجستيات التطبيق والإصلاح جنبًا إلى جنب مع الأداء الكيميائي.يمكن غالبًا إصلاح البطانات المرشوشة مثل FBE والبولي يوريثين بشكل موضعي-في الميدان باستخدام نظام تصحيح متوافق. من الصعب إصلاح الأكمام البلاستيكية الحرارية والملاط الأسمنتي محليًا، وهو أمر مهم بالنسبة لخطوط الأنابيب في المواقع النائية أو التي تتطلب فترات زمنية طويلة لطاقم الإصلاح - وهي بطانة أقل مثالية كيميائيًا بشكل طفيف ولكن يمكن إصلاحها ميدانيًا-في بعض الأحيان تكون الخيار الأكثر عملية من الخيار الذي يتطلب العودة إلى متجر متخصص لإجراء أي إصلاح.

لا تبالغ في التحديد.يعد الإغراء الافتراضي لاستخدام البطانة الأكثر مقاومة للمواد الكيميائية المتوفرة - PTFE، على سبيل المثال - كهامش أمان أمرًا مفهومًا ولكنه مكلف، كما أنه ليس خاليًا من المقايضات أيضًا: بعض البطانات عالية المقاومة - تكون أكثر هشاشة أو أصعب في الإصلاح من خيار النطاق المتوسط-. إن مطابقة البطانة مع حالة الخدمة الفعلية، بهامش معقول بدلاً من الحد الأقصى، عادة ما يكون الاستخدام الأفضل لميزانية المشروع.

يعد اختيار البطانة الداخلية في نهاية المطاف عبارة عن سؤال يتعلق بالكيمياء-والتآكل-ويتم الإجابة عليه ببيانات حقيقية حول السائل، وليس مسابقة شعبية لنوع الطلاء-. يمكن أن يكون الطلاء الخارجي للأنبوب وبطانته الداخلية، وغالبًا ما يكون كذلك، مواد مختلفة تمامًا تم اختيارها لأسباب مختلفة تمامًا - والتعامل معها كقرار واحد هو المكان الذي تبدأ فيه الكثير من حالات الفشل الميداني التي يمكن تجنبها.

اتصل الآن