Коррозионная стойкость решеток из стекловолокна: руководство по химической совместимости.

Почему химическая совместимость важна в промышленных напольных покрытиях

В промышленных условиях напольные покрытия постоянно подвергаются воздействию химических разливов, паров и промывочных процедур. Стальные решетки быстро выходят из строя в таких условиях, часто требуя замены в течение 18-24 месяцев из-за ржавчины и ослабления конструкции. Бетон, хотя и устойчив к щелочам, подвержен отслаиванию при воздействии кислот, таких как соляная или серная кислота.

Коррозионная стойкость решеток из армированного волокном полимера (FRP). Предлагается непроводящая, высокопрочная альтернатива. Однако термин “коррозионностойкий” достаточно широк; фактические характеристики полностью зависят от используемой системы смол и конкретной химической концентрации. Мой 15-летний опыт тестирования композитных материалов на очистных сооружениях и химических предприятиях показывает, что совместимость — это не догадка, а наука о подборе химического состава полимеров к условиям эксплуатации.

Понимание химической совместимости вашей решетки имеет решающее значение для безопасности и экономической эффективности. Неправильный выбор материала может привести к катастрофическим последствиям, а не только к коррозии. Это руководство предлагает основанный на данных подход к выбору правильной решетки из стекловолокна для кислотных и щелочных сред. Для применений, требующих аналогичной коррозионной стойкости в люках доступа, наши Коррозионностойкая крышка люка BMC обеспечивает сопоставимую химическую защиту точек доступа к инженерным сетям.

Смоляная матрица: первая линия защиты

Стекловолокно в композитных материалах обеспечивает механическую прочность, а смола — коррозионную стойкость. Если смола разрушается, химические вещества проникают вдоль волокон, разрушая структурную целостность изнутри. Именно поэтому выбор правильной смолы является наиболее важным решением в процессе покупки.

В промышленных решетках из стекловолокна используются три основных типа смол: Изофталевая полиэфирная смола, винилэфирная смола и фенольная смола. Каждый из них обеспечивает различный уровень защиты от разных групп химических веществ.

Изофталевой полиэстер

Это стандартный, экономически выгодный вариант для умеренных условий эксплуатации. Он обладает хорошей устойчивостью к слабым кислотам и щелочам при комнатной температуре. Однако мои испытания показывают, что он быстро разрушается в сильных окисляющих кислотах, таких как азотная кислота или концентрированная серная кислота (выше 50%).

Виниловый эфир

Винилэфирные смолы являются отраслевым стандартом высокоэффективной коррозионной стойкости. Они содержат меньше сложноэфирных групп, чем полиэфиры, что делает их более устойчивыми к гидролизу и химическому воздействию. В нашей лаборатории винилэфирная решетка сохранила свои свойства. более 90% его прочности на изгиб после 12 месяцев выдержки в растворе серной кислоты 25% при температуре 40°C (104°F). Та же технология смолы используется в наших изделиях. Прочная решетка из стекловолокна и стеклопластика, который разработан для сложных промышленных условий.

Фенольный

Фенольные смолы превосходно работают с органическими растворителями и обеспечивают отличную огнестойкость при низком дымообразовании. Однако, как правило, они обладают следующими свойствами: Не рекомендуется для использования с сильными минеральными кислотами или сильными щелочами. за исключением случаев, когда они имеют специальную формулу, поскольку могут быть подвержены окислению.

Данные 15-летних полевых испытаний: наблюдения в реальных условиях.

В период с 2009 по 2024 год моя команда проводила мониторинг установок решеток из стекловолокна на трех химических заводах в провинции Шаньдун. Мы сосредоточились на винилэфирных решетках, подвергнутых воздействию смеси соляной кислоты (HCl) и гидроксида натрия (NaOH) в нейтрализационной емкости. Значение pH среды менялось от 1,5 до 12,5 каждые четыре часа.

После 15 лет непрерывной службы, Винилэфирная решетка показала увеличение веса всего на 2,81 TP3T и потерю твердости по Барколу менее чем на 5 пунктов. В отличие от этого, соседняя стальная платформа потребовала полной замены всего через 26 месяцев из-за потери сечения 401 TP3T вследствие точечной коррозии. Эти данные подтверждают, что винилэфир обеспечивает срок службы более 15 лет в циклических кислотно-щелочных средах при условии, что температура остается ниже 65°C.

Однако мы также задокументировали случай отказа. В 2018 году клиент использовал изофталевую полиэфирную решетку в линии травления с использованием азотной кислоты концентрацией 151 Т3 Т. В течение 11 месяцев поверхностные волокна обнажились, и решетка потеряла 601 Т3 Т своей несущей способности. Это подчеркивает важнейшее правило: Никогда не заменяйте типы смол, не ознакомившись с таблицей химической совместимости..

Для получения данных о стойкости конкретных химических веществ, Стандарт ASTM C581 Предлагается строгий метод оценки коррозионной стойкости термореактивных смол. Мы используем этот протокол для всех наших испытаний на соответствие характеристикам материалов. Аналогичные коррозионно-стойкие свойства имеют важное значение в наших Крышка кабельной траншеи из стекловолокна, которая обеспечивает защиту коммунальной инфраструктуры в химически агрессивных средах.

Как выбрать подходящую решетку для кислотных/щелочных сред

Выбор правильной решетки включает в себя не только выбор самой дорогой смолы. Необходимо подобрать смолу, соответствующую конкретному химическому составу, концентрации и температуре. Системный подход предотвращает преждевременный выход из строя и снижает затраты на протяжении всего жизненного цикла.

Вот пятиэтапный процесс отбора, который мы используем для консультаций с клиентами:

1. Определите химическое вещество: Перечислите точные присутствующие химические вещества, включая следовые примеси. Например, “сточные воды” — слишком расплывчатое определение; “серная кислота 2% со следовыми примесями хлоридов” — это основание для предъявления иска.
2. Определить концентрацию: Химические вещества ведут себя по-разному при различных концентрациях. Серная кислота проявляет большую активность при концентрации 70%, чем при 30%.
3. Определить температуру: Скорость коррозии примерно удваивается при каждом повышении температуры на 10 °C. Не следует предполагать наличие атмосферного давления; измерьте фактическую температуру разлива.
4. Посмотрите на диаграмму: Обратитесь к таблице совместимости, предоставленной производителем смолы. Мы используем данные из... Сванкор, ведущему производителю смол, за данные об эффективности винилэфирных смол.
5. Проверьте нагрузку: Убедитесь, что выбранная толщина решетки выдержит требуемую нагрузку после воздействия окружающей среды. Химическое воздействие может снизить прочность, поэтому примените коэффициент запаса прочности 1,5 для неизвестных условий окружающей среды.

При работе со смесью химических веществ всегда выбирайте смолу, исходя из ее состава. наиболее агрессивный компонент. В смешанных кислотно-щелочных потоках виниловый эфир почти всегда является наиболее безопасным выбором благодаря широкому диапазону совместимости. Для применений, требующих как коррозионной стойкости, так и противоскользящих свойств, наш Пешеходная дорожка из стекловолоконной решетки с абразивной поверхностью. Сочетает в себе химическую стойкость и улучшенные функции безопасности.

Стандартные методы тестирования и ссылки на отраслевые публикации

Для обеспечения надежности все заявления о коррозионной стойкости должны быть подтверждены стандартизированными испытаниями. В отрасли в основном используются два метода: упомянутый выше стандарт ASTM C581 (Стандартный метод испытаний для определения химической стойкости термореактивных смол) и механические испытания после воздействия окружающей среды.

В нашей лаборатории мы используем стандарт ASTM C581, погружая образцы в химические растворы при определенных температурах на 30, 90 и 180 дней. Затем мы измеряем прочность на изгиб и сохранение модуля упругости. Материал считается “приемлемым”, если он сохраняет как минимум 70% сохраняет свои первоначальные механические свойства. после воздействия. Этот пороговый уровень имеет решающее значение; ниже него материал склонен к разрушению при ударах или больших нагрузках.

Для получения более подробной и авторитетной информации см.: Статья CompositesWorld о коррозионной стойкости Дает хороший обзор механизмов отказов. Кроме того, академические исследования из... Журнал MDPI по науке о композитных материалах Предлагает рецензированные данные о долгосрочной долговечности армированных волокном полимеров в щелочной среде, которая зачастую оказывает более разрушительное воздействие на некоторые типы смол, чем кислая среда.

Наконец, всегда проверяйте условия испытаний. Смола, прошедшая испытания при 25°C, может не пройти их при 60°C. Запросите протокол испытаний производителя и убедитесь, что содержание смолы по весу превышает 60% для максимальной защиты от коррозии. Более низкое содержание смолы обнажает больше стекловолокон, создавая пути для миграции химических веществ. Для применений, где химическая стойкость имеет решающее значение в дренажных системах, наши Водоотводная решетка из стекловолокна Обладает теми же коррозионностойкими свойствами, но в варианте, специально разработанном для дренажных систем.