EN
Korozijas pulkstenis: Kad dubļu skrāpējs rūsē ātrāk, nekā tīra
Katrs metāla notekūdeņu tīrītavā uzstādītais izgulšņu skrāpējs ir aprīkots ar neredzamu derīguma termiņu. Atskaites laiks sākas tajā brīdī, kad galvenās telpas ūdeņraža sulfīda koncentrācija pārsniedz 5 ppm — šo sliekšņa vērtību sasniedz aptuveni 80 % komunālo pirmās pakāpes atstātāju pirmajā darbības gadā. Sulfīda gāze izšķīst kondensācijas kārtā uz metāla virsmām, veidojot sērskābes mikrokapļus, kas rada bedrītes nerūsējošajā tēraudā ar ātrumu 0,8–1,2 mm gadā. Skrāpēja asmeņa biezums, kas sākotnēji ir 6 mm, samazinās līdz strukturāli nepietiekamam lielumam 3–4 gadu laikā — un šis termiņš saīsinās līdz 18–24 mēnešiem rūpnieciskos notekūdeņos ar pH zem 4.
Slīmju skrāpējs, kas izgatavots no nemetāliskiem materiāliem — UHMW-PE, stikla šķiedras pastiprināta polimēra (GRP) un PA66 — vienkārši neiesaistās šajā ķīmiskajā reakcijā. Saskaņā ar EPA 2022. gada uzraudzības datiem UHMW-PE lidojuma virsmu materiāla zuduma ātrums sulfīdu piesātinātās vides apstākļos ir mazāks par 0,05 mm gadā. Skrāpējs, kas zaudē 0,05 mm gadā, 100 gadus zaudēs 5 mm — tas praktiski ir imūns pret mehānismu, kas nogalina metāla skrāpējus.
Kā korozija iznīcina metāla skrāpējus
Trīs uzbrukuma vektori, kas darbojas vienlaicīgi
Metāla skrāpja degradācija nav viens vienīgs process, bet gan trīs vienlaicīgi notiekoši mehānismi. Ķīmiskā rūsas veidošanās rada mikroskopiskas dobumus, kurās koncentrējas hlorīda joni — katrs dobums kļūst par korozijas paātrinātāju, un tā dziļums palielinās ātrumā, kas ir proporcionāls hlorīda koncentrācijai. Galvaniskā korozija ietekmē metinājuma vietnes un dažādu metālu savienojumus, kur elektroķīmiskā potenciālu starpība starp metinājuma piepildvielu un bāzes metālu veido mazāku bateriju, kas patērē anodi. Ponemon institūts 2023. gadā dokumentēja, ka vienīgi galvaniskā korozija metinājuma vietnēs veido 62 % metāla skrāpju nomaiņu gaisotās smilšu kamerās.
Trešais mehānisms — stresa korozijas plaisāšanās — apvieno ķīmisko iedarbību ar mehānisko slodzi, kad nogulsnes tiek vilktas pa tvertnes dibenu. Skrāpja vārpstā rodas rotācijas spriegums, kas rada mikroplaisājumus, kurus iekļūst korozīvi vide, samazinot strukturālo izturību par 40–60 % pirms redzamas kaitības pazīmes parādās. Ogļa tērauda skrāpji, kas darbojas pH svārstību apstākļos zem 4, savu paredzamo 10 gadu kalpošanas laiku zaudē un tas saīsinās līdz 18–24 mēnešiem.
Uzturēšanas spirāle
Kad metāla skrāpis sāk korodēt, uzturēšanas biežums eksponenciāli pieaug. Kvartālās pārbaudes kļūst par mēneša pārbaudēm. Mēneša pārbaudes kļūst par nedēļas pārbaudēm. Katrs ievilkums prasa atvadīt vai apiet noturētāju, izmantot komandas, kas veic darbus noslēgtās telpās, un nomainīt skrāpja asmeņu daļas — šis cikls vidējam municipālam notīrītājkompleksam katru gadu izmaksā 40 000–180 000 USD negaidītai uzturēšanai, pamatojoties uz naftas ķīmijas nozares datiem, ko publicējis žurnāls «Water Treatment Digest».
Nemetāla alternatīva
Nemetāliskie skrāpji pilnībā novērš korozijas mehānismu. UHMW-PE (ultraaugstas molekulmasas polietilēna) lidojuma virsmas iztur ķīmisku iedarbību no ūdeņraža sērvodīda, hlora koncentrācijas zem 500 ppm un pH apstākļiem no stipri skābiem līdz sārmainiem. Materiāla pašsmērējošā virsma samazina berzi caur dūņām aptuveni par 40 % salīdzinājumā ar tēraudu — mazāka pretestība nozīmē zemāku motora strāvas patēriņu, mazāku ķēdes spriegumu un mērāmas enerģijas taupīšanas sistēmas ekspluatācijas laikā.
GRP (stiklšķiedras pastiprināta polimēru) konstruktīvās sastāvdaļas sver vienu ceturtdaļu no atbilstošām tērauda sekcijām, saglabājot stiepes izturību aptuveni 290 MPa. Svara samazināšanās ietekmē visu piedziņas sistēmu: vieglākiem skrāpjiem nepieciešami mazāki motori, vieglākas ķēdes un zemāka momenta zobratu ritenīši — kas visi samazina gan kapitāla izmaksas, gan pastāvīgo enerģijas patēriņu.
Hengshui Huake Rubber & Plastic Co., Ltd. šos nemetāliskos skrāpju sistēmu ražo divās ražošanas vienībās, kuru kopējā platība pārsniedz 10 000 kvadrātmetrus, un uzņēmumam ir 18 gadu specializēta pieredze. Uzņēmuma nemetāliskās zobrata NH78 un 152,4 mm soli ķēdes skrāpju sistēmas darbojas taisnstūrveida noritēšanas baseinos vairāk nekā 100 valstīs. Ķēdes un skrāpju komplekti tiek piegādāti kā modulāri, virknes veidā saliekami komponenti, kurus var uzstādīt bez metināšanas vai smagu celtniecības iekārtu izmantošanas — šāda konstrukcija samazina uzstādīšanas laiku aptuveni par 30 % salīdzinājumā ar metinātajām tērauda alternatīvām.
Praktiskā lietošana
Vidusvācijā esoša pašvaldības notekūdeņu attīrītājstacija nomainīja savas primārās notekūdeņu atdalītājas skrāpētājus no 316L nerūsējošā tērauda — kuru asmus nācās nomainīt katru 26. mēnesi, jo notika sērūdeņraža izraisīta korozija — pret pilnīgi nemetālisku ķēdes skrāpētāju sistēmu. Pēc četrus gadus ilgstošas nepārtrauktas darbības ar ūdeņraža sērūdeņa (H₂S) koncentrāciju galvenajā telpā vidēji 12 ppm UHMW-PE lidojuma virsmām bija novērota materiāla zudums mazāk nekā 0,2 mm kopumā — kas atbilst 0,05 mm gadā. Uzturēšanas pasākumi samazinājās no kvartāliem līdz reizi gadā veicamām vizuālām pārbaudēm. Stacijas ekspluatācijas vadītājs ziņoja, ka lielākais operacionālais ieguvums bija izslēgts nepieciešamība ienākt ierobežotās telpās, lai veiktu skrāpētāju remontu starp cikliem — drošības uzlabojums, kas patstāvīgi attaisnoja investīcijas, neatkarīgi no izmaksu ietaupījumiem.
Bieži uzdotie jautājumi
No kāda materiāla izgatavoti nemetāliski dūņu skrāpētāji?
Nemetāliskās skrāpju sistēmas izmanto inženierijas polimērus, tostarp UHMW-PE lidmašīnu virsmām, stikla šķiedras plastmasu (GRP) strukturālajām rāmjiem, PA66 vadītājuzvalku stiprinājumiem un HDPE vai PU nodilumizturīgiem komponentiem. Hengshui Huake skrāpju sistēmas šos materiālus kombinē lietojumam specifiskās konfigurācijās, kas pielāgotas tvertnes ķīmiskajai videi un mehāniskajām slodzes prasībām.
Cik ilgi ilgst nemetāliskās skrāpju sistēmas salīdzinājumā ar nerūsējošo tēraudu?
UHMW-PE lidmašīnu virsmas tipiskās komunālās notekūdeņu vidē (pH 6–8, <10 ppm H2S) zaudē mazāk par 0,05 mm materiāla gadā — kas norāda uz 10–15 gadus ilgu kalpošanas laiku nodilumizturīgajiem komponentiem. Tas pats nerūsējošais tērauds 316L šajā vidē zaudē 0,8–1,2 mm/gadā caur čukstošās korozijas procesu, tādēļ nazis jānomaina katros 2–4 gados.
Vai nemetāliskās skrāpju sistēmas var izturēt smagus dubļu slodzes?
GRP strukturālie komponenti saglabā circa 290 MPa lielu stiepšanas izturību — salīdzināmu ar alumīnija sakausējumiem — un vienlaikus sver par 75 % mazāk nekā tērauds. Materiāla augstais izturības pret svaru attiecības koeficients ļauj nemetāliskām skrāpju sistēmām apstrādāt dubļu slodzi, kas līdzvērtīga metāla sistēmu slodzei, turklāt samazinot ķēdes spriegumu un motora slodzi.
Vai nemetāliskās skrāpju sistēmas ir piemērotas augstas temperatūras notekūdeņiem?
UHMW-PE un HDPE komponenti saglabā mehāniskās īpašības līdz aptuveni 80 °C nepārtrauktai ekspluatācijai. Augstāku temperatūru (80–120 °C) pielietojumiem ražotāji, tostarp Hengshui Huake, piedāvā PU bāzes alternatīvas ar paaugstinātu termisko stabilitāti. Katram konkrētajam ķīmiskajam vidiem temperatūras robežvērtības jāapstiprina pie ražotāja.
Kāda apkope ir nepieciešama nemetāliskām skrāpju sistēmām?
Gadu reizi veic vizuālu ķēdes sprieguma, zobrata nodiluma un lidojuma virsmas stāvokļa pārbaudi, kas parasti ir pietiekami. Nemetaliskiem komponentiem nav nepieciešama smērviela, krāsošana vai korozijas inhibitoru uzklāšana. Ķēdes sprieguma regulēšana — visbiežākais apkopējs pasākums — tiek veikta, izmantojot sistēmā iebūvēto sprieguma regulēšanas mehānismu, bez tvertnes iztukšošanas.
Kādas sertifikācijas vajadzētu būt nemetalisku skrāpju ražotājam?
ISO 9001 kvalitātes vadības sertifikācija ir pamatprasa. Hengshui Huake Rubber & Plastic ir ISO 9001-2008 un SGS produkta sertifikācija. Pircējiem arī jāpārbauda, vai ražotājs darbojas savās ražošanas telpās (nevis tirgotāja iepirkumu caur citiem), piedāvā vietā veicamu uzstādīšanas norādījumu un var sniegt materiāla testa sertifikātus konkrētajām polimēru klasēm, ko izmanto skrāpja komponentos.