Google

Композиты в море

при перепечатке, копировании данной статьи или ее фрагментов открытая ссылка на сайт обязательна!

Изофталиевые полиэфирные смолы для конструкций из стеклопластика с высокой стойкостью к морской воде.

Перевод и редакция: Третьяков Павел Андреевич

Вода является удивительно агрессивной средой. Достаточно взглянуть на те коррозионные эффекты, которые вода и, в особенности, соляные растворы, оказывают на металлы, чтобы оценить величину проблемы. Эта проблема стоит мировой индустрии миллиарды долларов ежегодно, которые уходят на ремонт и замену резервуаров, трубопроводов и других стальных конструкций. Стеклопластик, основанный на изофталиевой полиэфирной смоле, имеет существенно большую коррозионную стойкость и меньшие затраты на обслуживание, чем металлы. Центр Химической Стойкости и Экспертизы Футеровки ( The Chemical Resistance & Relining Expertise Centre ) располагает многочисленными примерами успешного использования стеклопластика на основе изофталиевых смол для морских приложений.

Давайте вначале рассмотрим химию. Так как смолы производятся в равновесной реакции поликонденсации, эфирные соединения могут быть разорваны в процессе гидролиза, когда вода входит в контакт с отвержденной полиэфирной смолой. К счастью, процесс гидролиза протекает очень медленно при низких температурах, так что стеклопластик и композиты на основе изофталиевой смолы могут легко противостоять воздействию воды много десятилетий без потери своих механических свойств. Однако когда вода абсорбируется в ламинате стеклопластика, это может привести к ухудшению механических свойств ламината посредством осмоса, который выражается в появлении пузырей, и в некоторых случаях, отслоения.

При воздействии свежей воды (дистиллированной или же просто большой влажности), реакция создает градиент концентрации вдоль ламината, который ведет себя как полуводопроницаемая мембрана. Так как концентрация раствора в разрушенной части стеклопластика существенно выше, чем концентрация раствора в свежей воде, давление осмоса заставит воду проникнуть внутрь стеклопластикового ламината к области с большей концентрацией. Эта реакция происходит из–за того, что давление воды и концентрация соли на каждой из сторон мембраны стремятся выровняться. Однако, пузыри осмоса не являются серьезной проблемой в морской воде, потому что внешняя вода, которая содержит относительно большое количество солей, не благоприятствует появлению осмотических градиентов. Годность изофталиевых смол к использованию в соленых средах иллюстрируется на следующих примерах.

Ограждения из стеклопластика для дамбы Oosterscheldedam

Oosterscheldedam , часть огромной водоочистительной станции Deltapan , которая защищает Датскую провинцию Зеландии от затопления Северным морем, является хорошо известным объектом и удивительным инженерным сооружением. Постройка массивной Delta Works заняла около 30 лет, и среди всех дамб, Oosterscheldedam является самой впечатляющей. Дамба имеет протяженность около 3-х километров и состоит из 65 колонн, между которыми действуют 62 стальных водоспуска. Будучи расположенной в конце дельты реки Schelde, дамба Oosterscheldedam постоянно подвергается воздействию морской воды и ультрафиолетовой радиации. Поэтому необходимо постоянное и интенсивное обслуживание и затраты на квалифицированный персонал по работе дамбы.

Для обеспечения обслуживания и доступа, сделано много стальных лестниц и платформ на протяжении всей 6-ти километровой дамбы. Стальные конструкции окрашены, и пешеходные дорожки и ограждения лестниц сделаны из оцинкованной стали. Из-за жестких коррозионных условий, сталь должна часто перекрашиваться и ограждения должны быть заново оцинкованы. Исследования показали, что загрязнения вызваны миграцией цинка из оцинкованной стали в морскую воду. Для предотвращения загрязнения цинком и снижения затрат на обслуживание был выбран стеклопластик, как наилучший альтернативный конструкционный материал.

Датская компания, Fiberstruct b.v. , выиграла контракт на производство 4000 кв. метров ограждения из стеклопластика и 2000 лестничных пролетов из стеклопластика. Специально для этого контракта они разработали специальный тип ограждения и винтовые лестницы, которые удовлетворили требованиям заказчика. В качестве материала для стеклопластика Fiberstruct назначила полиэфирную смолу на основе изофталиевой кислоты. Эта смола гарантирует требуемые свойства по химической стойкости и стойкости к гидролизу, а также необходимую стойкость конструкций из стеклопластика к атмосферным воздействиям.

Трубопроводы с использование соединений из стеклопластика.

11 километровый морской трубопровод, самый длинный в Европе, недавно был установлен морском дне Mediterranean . Он будет перекачивать очищенные сточные воды из агломерации Montpellier в Mediterranean . Трубопровод состоит из 20-ти секций HDPE труб с наружным диаметром 1600 мм и толщиной стенки 61 мм. Каждая трубная секция имеет длину максимум 550 м, и соединяется с другими секциями посредством массивных соединений из стеклопластика. Трубные секции были соединены вместе над водой и немедленно опущены на морское дно (максимальная глубина около 30 метров).

Соединения из стеклопластика были спроектированы специально для выдерживания изгибов при установке, и чтобы обеспечить отсутствие обслуживания и течей между трубными секциями в период использования трубопровода. Высокая точность размеров была необходима для обеспечения крепкого соединения без каких-либо поддерживающих металлических частей.

Компания Van Oord ACZ , производящая работы по углублению дна в прибрежной зоне, получила контракт на работу по соединениям со своей французской дочерней компанией Draflumar . Двое других подрядчиков были ответственны за работы по рытью траншеи, установке и соединению трубопровода, и последующему покрытию трубопровода защитным бетонным матом.

Соединения были сделаны компанией Plasticon , Нидерланды, дочерней компанией Plasticon Europe , которая также имеет заводы в Германии, Польше, Франции и Англии. Из-за высоких требований к механической прочности во время установки, и в связи с тем, что время использования трубопровода должно быть не менее 50 лет, для производства соединений использовался стеклопластик на из высококачественной полиэфирной смолы на основе изофталиевой кислоты. Каждое соединение содержит три части (раструб и две втулки) и имеет полную установочную длину 6,5 метров. Толщина стенки стеклопластика соединений варьируется от 52 до 75 мм для раструба и между 44 и 78 мм для втулки, с общим весом 4400 кг.

 

Статья из журнала «JEC Composites», май 2004, стр. 60.

 

Информация на сайте не является публичной офертой

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru