Kas lendav rullik sobib korrosiivse heitvee töötlemiseks?

Korrosiivse heitvee mõistmine ja selle mõju lendavatele skraperitele

Lendavate skraperite tõus agressiivsetes heitveekeskkondades

Puhastusetaimetes, kus pH-tase on pidevalt alla 2,5 ja kloriidi kontsentratsioon ületab 10 000 ppm, on lendavad skraperid muutunud vältimatult vajalikuks lahenduseks. Operaatored hakkasid neid süsteeme kasutama just siis, kui uuringud näitasid, et tavapäraste terasest seadmete kestvus happeliste tingimuste mõjul on 4–5 korda lühem võrreldes mittemetallsete alternatiividega. Sellised rajatised, kus on probleeme usaldusväärse liiva eemaldamisega rasketes keskkondades, eriti siis, kui tuleb võidelda vesiniksulfiiidi tasemega üle 50 ppm, vahetavad üha rohkem kasutatavaid materjale, mis vastupidavamalt taluvad korrosiooni. Kuivatatud klaaskiust plastik (FRP) ja ultrakõrgemolekulmassiline polüetüleen (UHMW PE) on muutumas tööstuses levinuks valikuks, hoolimata nende kõrgematest algkustannetest, sest need lihtsalt kestavad pikemat aega sellistes rasketes keemilistes tingimustes.

Kuidas korrosioonilised keskkonnad mõjutavad lendavate skraperite toimimist ja eluea

Aggressiivne kanalisatsioon degradeerib lendavaid skraperid kahe peamise mehhanismi kaudu:

• Keemiline korrosioon : Kloriidid ja sulfiidid rikuvad metallkomponente, põhjustades punktkaevandust ja pingekoorimist. Näiteks roostevabast terasest kettad, mis töötavad pH 2,0 juures, kaotavad 18 kuu jooksul 30–40% oma tõmbekoormust.
• Abrasiivne aus : Teraga segatud liiv tekitab erosiooni, eriti lendude servadele ja juhtreede. Kahe materjaliga konstruktsioonid, kus FRP-lennud on kombineeritud volframkarbiidiga kaetud kulumisribadega, vajavad 70% vähem asendusi kui täisterase mudelid.

Juhtumiuuring: Rannikualune tööstustehas kõrge kloriidisisaldusega

Rannikule asetatud rafineerimistehas silmitses veega, mille pH-tase oli äärmiselt madal – vahemikus 1,8 kuni 2,2 – ning kloriidi kontsentratsioon ulatus kuni 18 000 osani miljoni kohta. Tehases tekkisid tihti katkused 316L roostevabast terasest lendavates krahvidel, mille eluiga piirdus tavaliselt 10–12 kuu jooksul enne vajadust need asendada. Kui nad üle läksid FRP-krahvidele koos ränsikarbiiide laagritega, juhtus midagi imetlusväärset. Hooldusvahemik pikenes märkimisväärselt viie aastani ja see üksnes muudatus säästis neile igal aastal ligikaudu 120 000 USA dollarit remondikuludes. Ja veel parem: krahvimise tõhusus tõusis oluliselt vaid 78 protsendilt kuni 93 protsendini. See reaalne näide illustreerib selgelt, miks on nii oluline valida õiged materjalid sellistes rasketes, kloriidirikkades tingimustes, kus korrosioon võib olla suur probleem.

Korrosioonikindlad materjalid lendavate krahvide ehituses

Levinud materjalid: klaaskiust tugevdatud plast (GRP), UHMW-PE ja mittemetallilised alternatiivid

Kaasaegsed lenduvad skraperid toetuvad kolmele peamisele korrosioonikindlale materjalile:

• Klaaskiust tugevdatud plast (GRP) : See komposiitmaterjal kombineerib polümeerseid smolto ja klaaskiust tugevdamist, pakkudes kõrget tõmbekindlust (≥180 MPa) ilma metallipinnase väsimise ohus. GRP süsteemid vähendavad planeerimata seiskamisi 70% soolhappe-rikastes keskkondades.
• Ülikerge molekulaarmassiga polüetüleen (UHMW-PE) : Hõõrdeteguriga alla 0,15 ja täieliku keemilise passiivsusega pH 1–14 vahel toimib see usaldusväärselt ka ekstremsetes tingimustes.
• Mittemetallilised komposiidid : Täiustatud hübridid, nagu süsiniku kiust tugevdatud polümeerid, pakuvad kolm korda suurema jäikuse kaalu suhtes võrrelduna 316L roostevabast terasest, mistõttu sobivad need ideaalselt kergekaalulisteks ja vastupidavateks skraperikätele.

Roostevaba teras vs. GRP: vastupidavuse võrdlus korrosioonilistes tingimustes

Kuigi 316L roostevaba teras sobib hästi mõõdukatel keskkondades (pH 4–9), siis raskemas keemilises kokkupuutes on GRP sellest parem. Välitööde andmed rõhutavad olulisi erinevusi:

Lisaks takistab GRP mittejuhtiva loomuse tõttu galvaanilise korrosiooni tekkimist koos teiste materjalidega – see on suur eelis segatud komponentidega heitveesüsteemides.

Metallkomponentide lagunemine pideva keemilise mõju all

Lendavates skraperites olevad metallid osadele tekivad kahes peamises rikkeviis korrosiivses kanalis:

1. Punktikorrosioon : Kloriidionid tungivad läbi roostevaba terase kaitseoksiidi kihid, põhjustades kohaliku materjali kadu kuni 0,8 mm/aastas 316L juhul 5000 ppm Cl⁻ korral.
2. Tõmbe- ja survepingetest tingitud korrosioonilagunemine : Sulfiidide kokkupuude soodustab mikropurrud koormuse all, vähendades väsimustugevust 40–60% vastavalt ASTM G36 testimisele.

2024. aasta korrosioonikaitse uuring leidis, et 65% metallsete krahhi asendamisest tuleneb keevissõlmekahjustusi, mida halvendab vesiniku hapendumine.

Kulu-tulu ülevaade: suurem algne hind kompenseerituna pika kasutusiga

Kuigi GRP lenduvad krahid maksavad alguses 2,2–2,5 korda rohkem kui roostevabast terasest mudelid, on nende elutsükli kulu 20 aasta jooksul 55–70% madalam, kuna:

• 90% vähem vahetuspardid
• 80% vähem seismisaega hoolduseks
• Katoodse kaitse süsteemide eemaldamine, säästes 15 000–30 000 dollarit seadme kohta

Tehased saavutavad tavaliselt investeeringute tagasimaksmise 4–7 aastaga pikemate hooldusvahede ja vähendatud reguleerivate trahvide kaudu ebaefektiivse töötlemise eest.

Peamised keemilised tegurid, mis mõjutavad lendava krahhi kulumiskindlust

PH ja happesuse mõju materjali terviklikkusele

Madalad pH-tasemed kiirendavad materjalide lagunemist heitveesüsteemides. pH all 4 olevas efluentis korrodeerub süsinikteras 4–7 korda kiiremini suurenenud vesinikuioonide aktiivsuse tõttu. Kuigi 316L roostevaba teras säilitab oma struktuurilise terviklikkuse 92% viie aasta jooksul pH 3–6 juures, siis tavapärased 304 sulamid arenevad poorimisele 18 kuu jooksul sarnastes tingimustes.

Kloriidisisaldus ja selle roll metalli korrosiooni kiirendamisel

Üle 500 ppm kloriidikon tsentratsioonid põhjustavad roostevaba terase kiire lagunemise, hävitades passiivse oksiidkihi, mis viib poorimiskorroosiooni kiirusteni 0,8–1,5 mm/aastas. Rannikul asuvates rajatistes, mida mõjutab soolase vee tung, moodustab kloriidipõhine pingekorroosioon 43% varajastest lendusarmatuuri katkustest.

Andmeanalüüs: 68% skraperite katkuste happestemperitingimustes on seotud roostevaba terase poorimisega

Katsete analüüsid näitavad, et 68% lenduskrapperi katkusi pH 2,5–4 keskkonnas tekivad kloriidipõhised sügavad korrosioonilöögid 300-sarja roostevabas terases. See kahjustus algab sageli keevisõmblustelt ja levib radiaalselt kiirusega 3–8 mm/kuu, põhjustades lõpuks mehaanilise rikke, kui seda ei tuvastata.

Sulfiidi kokkupuute mõju metall- ja komposiitmaterjalidele

Sulfiidirikked kanalisatsioonivedelikud toodavad mikroobse tegevuse tulemusena väävelhapet, mis kujutab kahtlast ohtu:

• Metallidel toimub seinapaksuse vähenemine kiirusega 0,3–0,7 mm/aasta valuterassist konstruktsioonides
• GRP-komposiidid kogevad 12–18% polümeermatriksi degradatsiooni viie aasta jooksul H₂S-iga kokkupuutumisel
  Kuid täiustatud UHMW-PE-poksuuringud on kolmeaastaste katsete jooksul näidanud 97% säilinud keemilist vastupidavust 2000 ppm sulfiidisisalduses, pakkudes paremat kaitset haavatavatele pindadele.

Lendava kraapri erinevate tüüpide jõudluse võrdlus korrosiivsetes keskkondades

Väljanalüüs: roostevabast terasest kraapid hoitud pH-ga kanalisatsioonijaamades

Reoveetöölistes, kus pH on vahemikus 6 kuni 8, töötavad roostevabad terasedest lenduvad kraapjad usaldusväärselt ja võivad püsida 12–15 aastat, kui passiivimise protokolle rangelt järgitakse. Kloriidide kontsentratsioon aga üle 500 ppm suurendab sügavusestumise ohtu, mis toob kaasa 23% roostevabast terasest asendusi kogu tööstuses.

GRP lenduvad kraapjad kõrge sulfiidi- ja hapukusega lagunemispaakides

GRP-süsteemid töötavad kõige paremini seedurites, kus pH langeb alla 3 või sulfiidide tase tõuseb üle 50 mg/L. Sel aastal varem avaldatud Korrosioonikaitse-uuringu viimased leiud näitavad ka midagi üsna märkimisväärset. Seadmed, mis vahetasid GRP lenduvad kraaprid metallsetele analoogidele, kogesid umbes 70 protsenti vähem ootamatuid seiskamisi. Osaliselt seetõttu, et need materjalid ei juhi hästi elektrit ja vältivad seega tüütut galvaanilist korrosiooni. Samuti, kuna GRP on tugev, ent kerge, siis nõuavad mootorid nende käitamiseks vähem energiat. Tööstusaruannete kohaselt on nende süsteemide keskmine energia kokkuhoid 18–22 protsenti.

UHMW-PE servaprofiilid ja kulumisribad: Madal hõõrdekoefitsient koos kõrge korrosioonikindlusega

UHMW-PE komponendid lahendavad kaht korraga esinevat probleemi abrasiivses ja keemiliselt aktiivses liivis:

• Need kuluvad vaid 0,02 mm/aastas, isegi 30% tahkiste sisalduse korral
• Need säilitavad inertseks kloriidide, sulfiidide ja orgaaniliste hapete suhtes temperatuurini 65°C
  Kuna need ribad eemaldavad vajaduse õlitamise järele ja kaitsevad aluskonstruktsioone, suurendavad nad nii vastupidavust kui ka töö lihtsust.

Hübriidkonstruktsioonid: kas metallraamid mittemetalliliste tiibadega võivad pakkuda tasakaalustatud lahendust?

Lendavad skraperid, mis ühendavad roostevaba terasest keeretorud kas GRP- või UHMW-PE-tiibadega, on paljudes rajatistes levinud seade. Hea uudis on see, et sellised hübriidkonstruktsioonid vähendavad tavaliselt algkulusid umbes 40% võrreldes täielike GRP-süsteemidega. Kuid siin on küll aga vaja korralikku inseneritööd, et lahendada materjalide erineva soojuspaisumise tekitatud probleemid temperatuuri muutumisel. Mida me tegelikkuses näeme? Enamik paigaldusi kestab keskkondades, kus pH-jääb vahemikku 4–10, 9 kuni 12 aastat. Ettevõtetele, kellel on kitsad eelarved ja kes ei saa endale lubada täielikult mittemetallilisi alternatiive, sobib see segu sageli hästi kompromisslahendusena.

Kujundusuuendused lendavate rippude sobivuse parandamiseks korrosiivsetes rakendustes

Kaasaegsed lendavate rippude süsteemid võitlevad korrosiooni vastu strateegiliste kujundusparandustega, mille eesmärk on nii materjalide nõrkuste kui ka hoolduse ebapiisavuse vähendamine.

Hermeetilised laagrid ja korrosioonikindlad kinnitused: oluliste väikesteha komponentide kaitse

Väiksed osad, nagu laagrid ja kinnitused, saavad tänapäeval paremat kaitset. Uuemad tihendatud laagrid on varustatud polümeerkiirtega, mis hoiavad keemikalid eemal, ja olemas on ka kinnitusosad, millel on tsingi-nikkli või keraamiline pinnakate, mis vastuvad korrosioonile isegi siis, kui neid eksponeeritakse rasketes keskkondades pH 2 kuni pH 12 vahel. Vaadates 2023. aasta andmeid jäätmeteveesektoris, selgus huvitav detail: tehased, mis tegid suure hulga kloriide sisaldavate materjalidega, vähendasid komponentide asendamise vajadust umbes 34%, kui nad vahetasid tavapärase süsinikterase kinnituse nendele uuendatud versioonidele. Selline parandus on eriti oluline seal, kus hoolduskulud võivad aja jooksul tõsiselt kasvada.

Modulaarsed GRP lendamissüsteemid lihtsa vahetamise ja minimaalse seismise ajaga

Uusimad GRP lendsegmentid on varustatud eriliste kruvita ühendusliigestega, mis muudavad kahjustunud osade asendamise palju kiiremaks kui varem. Operaatored saavad nüüd katkised sektsioonid välja vahetada umbes kahe tunni jooksul. Vanades keevitatud süsteemides tähendas remont terve ketti lahti tegemist, mis põhjustas kolmest viieni päeva pikkuse seismise selgitajate jaoks remondiajaks. Ja räägime siin raha kohta. Moodulitehnoloogia vähendab oluliselt aastaseid hoolduskulusid. Krapšide puhul, kes töötavad piirkondades kõrge sulfiidisisaldusega, säästavad ettevõtted aastas hooldusel ainult ligikaudu kaheksateist tuhat dollarit. Sellised säästu kumuleeruvad aja jooksul, kui arvestada kogu varustust erinevates rajatistes.

Nutikas jälgimise integreerimine: ennustav hooldus kõrge korrosiooniga tsoonides

Internetiga ühendatud pingemõõdurid koos seadmetesse paigaldatud väikeste pH-anduritega annavad pidevat teavet materjalide seisukorra ja nende ümber toimuva keskkonna kohta. Kui asjad hakkavad olema liiga kuumad, et õmblused ei saaksid olla, või kui seal lihtsalt ujub liiga palju kloriidi, hoiatatakse operaatoreid, et nad saaksid varakult sisse hüpata, enne kui midagi tegelikult katkeb. Mõned rannikuvee puhastamisasutuste katsetööd on näidanud, et selline ettevaatuslik hooldus lisab nende GRP lendude eluigale umbes kaks ja pool aastat võrreldes regulaarsete hoolduskavade järgimisega, sõltumata tegelikust seisundist.

KKK

Mis on lendvad kriimustajad?

Lendavad krüptejad on reoveepuhastustes kasutatavad mehaanilised seadmed, millega eemaldatakse reoveepaakide pinnalt muda ja muud jäätmed.

Miks on korroosioon lennukite karskeri jaoks probleemiks?

Korrosioon vähendab lendavate kraapide struktuurilist tugevust, lühendades nende kasutusiga ja suurendades hoolduskulusid pidevate asenduste ja remondi tõttu.

Milliseid materjale soovitatakse ehitamiseks korrosioonikeskkondades?

Fiberglass Reinforced Plastic (FRP) ja Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMW-PE) on soovitatavad nende korrosioonikindluse ja vastupidavuse tõttu rasketes keemilistes tingimustes.

Kuidas kloriidide kontsentratsioon mõjutab lendavate kraapide toimimist?

Kõrge kloriidide tase võib põhjustada metallosades sügava korrosiooni ja pingekorrosiooni, mis viib materjali lagunemiseni ja seadme eluea vähkenemiseni.

Mis on GRP kasutamise eelised lendavates kraapides?

GRP pakub suurepärast venitusugevust, vähendatud hooldussagedust, kloriidide ja sulfiidide korrosioonikindlust ning pikemat kasutusiga tugevalt hapukeskondades või kloriidirikkades keskkondades.