Nowoczesne technologie chemiczne stawiają wysokie wymagania przed konstruktorami aparatury. Zasobniki na surowce i półprodukty, przewody rurowe, reaktory, kolumny i odstojniki muszą być odporne na coraz szersze spektrum związków chemicznych niezwykle agresywnych i szkodliwych dla środowiska. Uszkodzenia aparatów chemicznych wynikające z korozji są w początkowej fazie trudne do wychwycenia a doprowadzając do perforacji płaszcza i wycieku medium mogą spowodować ogromne zagrożenie dla pracowników i silne skażenie środowiska.
Nie zawsze możliwe jest uzyskanie dobrych parametrów wytrzymałościowych i dobrej odporności chemicznej stosując typowe materiały konstrukcyjne. Stale stopowe ( nierdzewne ) lub stopy metaliczne ( tytan ) łączące dużą odporność na korozję z doskonałymi parametrami mechanicznymi są bardzo kosztowne i często kłopotliwe technologicznie. Celem uniknięcia stosowania drogich materiałów opracowano wiele metod powlekania lub zabezpieczenia tradycyjnych stali konstrukcyjnych powłokami chemoodpornymi o bardzo dobrych własnościach ochronnych. Rozwiązania te są zdecydowanie tańsze, przy równoczesnym spełnieniu warunku odporności chemicznej. Najbardziej rozpowszechnionymi metodami jest gumowanie oraz powłoki z żywic syntetycznych. Gumowanie czyli kilkumilimetrowa warstwa z gumy chemoodpornej przyklejona do podłoża i zwulkanizowana wymaga stosowania autoklawów, natomiast powłoki żywiczne są stosunkowo łatwe w aplikacji (natrysk bezpowietrzny), chociaż w przypadku stosowania w podwyższonych temperaturach także wymagają wygrzewania. Słabością wykładzin gumowych jest ograniczona ilość związków chemicznych przed którymi mogą być one skuteczną ochroną ( zwłaszcza w podwyższonych temperaturach ). Wykładziny żywiczne mogą stanowić skuteczne zabezpieczenie przed szerszym spektrum związków chemicznych jednakże poważnym ograniczeniem nadal pozostaje podwyższona temperatura.
Od kilkunastu lat coraz częściej jako zabezpieczenie stosowane są powłoki z tworzyw sztucznych. Mogą one być nakładane dwoma metodami. Pierwsza, zdecydowanie bardziej skomplikowana, to napylanie warstwy proszkowej tworzywa na podłoże metaliczne wygrzane w piecu. Kilkanaście różnych warstw (podkład, warstwa właściwa, warstwa wykończająca) jest kolejno nakładanych i wygrzewanych tworząc powłokę o całkowitej grubości do 500 µm. Ograniczeniem jest aplikacja w aparatach zamkniętych gdyż wymaga wprowadzenia człowieka nakładającego warstwę proszku do rozgrzanej do kilkuset stopni przestrzeni .
Druga metoda, na której skupie się w dalszej części opracowania, polega na wykonywaniu warstwy chemoodpornej poprzez wykorzystanie specjalnie przygotowanych płyt z tworzyw sztucznych. Kilkumilimetrowej grubości płyty jednostronnie laminowane tkaniną są przyklejane do płaszcza stalowego tworząc szczelną warstwę. Ograniczeniem stosowania tej metody są skomplikowane kształty aparatu.
Powłoki chemoodporne wykonywane są różnych tworzyw sztucznych przy zastosowaniu tej samej technologii. Istotą doboru tworzywa jest znalezienie kompromisu pomiędzy własnościami chemoodpornymi w deklarowanych warunkach ciśnienia i temperatury a ceną powłoki. Każdorazowo tworzywo jest dobierane na podstawie istniejących tabel odporności chemicznej oraz doświadczenia producenta i wykonawcy.
Najczęściej używanym tworzywem jest polipropylen ( PP ) lub polietylen (PE ). Są to tworzywa będące niejednokrotnie prostym zamiennikiem powłok gumowych, ale mające kilka przewag. Najważniejsza z nich to nie uleganie starzeniu w warunkach pracy, co często jest wadą powłok gumowych.
Kolejnym często używanym tworzywem o bardzo dobrych własnościach chemoodpornych jest poliwinylidenofluorek PVDF. Powłoki z tego materiału są często stosowane w aparatach gdzie agresywna chemia jest „wzmocniona” podwyższoną temperaturą.
Jeszcze lepsze własności chemoodporne ma tworzywo będące mieszaniną w stosunku 1:1 kopolimeru etylenu i chlorotrójfluoroetylenu (E-CTFE ). Jest ono odporne na silne kwasy, zasady, chlor, a także rozpuszczalniki organiczne.
Tworzywami o największej odporności chemicznej są kopolimery tetrafluoroetylenu zachowujące doskonałą odporność chemiczną PTFE ale równocześnie podatne na spawanie co jest cechą niezbędną przy wykonywaniu warstw chemoodpornych. Tworzywa te to FEP, MFA, ETFE i PFA.
Wszystkie powłoki dostarczane są w postaci płyt o różnych grubościach ( w zakresie od 2- 6 mm ) i różnych wymiarach. Cechą charakterystyczna jest jednostronne laminowanie płyt tkaniną umożliwiającą przyklejanie płyt do podłoża.
Celem stosowania wykładzin z tworzyw sztucznych jest uzyskanie doskonałej odporności elementu aparatury chemicznej na zniszczenie korozyjne. Rodzaj zastosowanej w danym urządzeniu wykładziny powinien być uwzględniony na początkowym etapie jego projektowania. Za pomocą wykładzin z tworzyw sztucznych można zabezpieczyć także już istniejące urządzenie, w którym uprzednio stosowana wykładzina uległa zniszczeniu.
Do budowy zbiornika, wanny lub aparatu może być użyta typowa stal konstrukcyjna nieodporna na korozję chemiczną, ale spełniająca wymagania wytrzymałościowe stawiane przez konstruktora.
Po przygotowaniu wewnętrznej powierzchni płaszcza stalowego urządzenia polegającym na oczyszczaniu strumieniowo ściernym odkurzaniu i odtłuszczaniu można rozpocząć naklejanie uformowanych uprzednio fragmentów wykładziny. Zależnie od grubości i elastyczności arkuszy tworzywa oraz występujących krzywizn wykładanych ścian, należy przyciąć płyty do właściwych rozmiarów lub uformować je na gorąco za pomocą specjalnych foremników. Płyty przykleja się do metalowych ścian urządzenia przeznaczonymi do tego dwuskładnikowymi klejami, uwzględniając wymagany docisk na klejony element wykładziny i czas wiązania kleju. Klejenie wykładziny do metalu jest możliwe dzięki specjalnej technologii produkcji płyt. Jak już wcześniej wspomniałem są one jednostronnie laminowane tkaniną szklaną lub tkaniną z włókien syntetycznych. Klej wnika w przestrzenie między włóknami tkaniny i pozostając tam zapewnia dobre połączenie pomiędzy wykładziną a stalowym podłożem. Jednocześnie warstwa tkaniny kompensuje różnicę w rozszerzalności cieplnej pomiędzy tworzywem a stalą. Płyty po pokryciu klejem są mocowane do płaszcza i dociskane. Równomierny docisk uzyskuje się stosując „poduszkę próżniową”. Technologia ta gwarantuje pewność przyklejenia płyty na całej powierzchni przy jednoczesnym braku bąbli powietrza pod wykładziną . Tak przyklejone płyty są pozostawione pod próżnią do chwili wstępnego utwardzenia kleju. W zależności od temperatury jest to około 5- 8 godzin. Po związaniu kleju można rozpocząć profilowanie spoin, a następnie ich wypełnianie.
Spawanie tworzyw termoplastycznych polega na wypełnieniu spoin takim samym rodzajem tworzywa z jakiego wykonane są płyty. Do dyspozycji są: metoda ekstruzyjna, czyli wytłaczanie uplastycznionego przez ogrzanie tworzywa, oraz metoda spawania w strumieniu gorącego gazu ( powietrza lub azotu ) przy użyciu drutu spawalniczego, gdzie drut nie ulega całkowitemu roztopieniu. Wynikiem zastosowania jednej z wymienionych metod łączenia jest całkowite zapełnienie spoiny tworzywem, przy jednoczesnym zlaniu się spoiwa z lekko nadtopionymi krawędziami łączonych elementów.
Ostatnim ważnym etapem wykonywania powłok chemoodpornych z tworzyw sztucznych jest kontrola szczelności. Dokonuje się jej metoda próby elektroiskrowej lub ciśnieniową. Ewentualne nieszczelności podlegają naprawie zgodnie z normami.
Opisana metoda wykładania urządzeń płytami z tworzywa znajduje szerokie zastosowanie we współczesnym przemyśle. Ponieważ jak już wcześniej napisałem do produkcji płyt laminowanych tkaniną stosowane są różne tworzywa sztuczne, przyjęto, że dla każdej substancji, niezależnie od jej stanu skupienia, istnieje właściwe rozwiązanie. Branżami, w których szczególnie mają zastosowania tego typu wykładziny są:
Właściwy dobór wykładziny zapewnia wieloletnią, bezawaryjną pracę urządzenia, czego dowodem są liczne zrealizowane przez naszą firmę aplikacje na terenie całego kraju.
Firma UNISON Sp. z o.o. już szereg lat zajmuje się fachowym doborem i wykonawstwem wykładzin chemoodpornych. Wykonaliśmy wiele aplikacji dla przemysłu chemicznego, metalurgicznego, spożywczego i galwanizerni (aparaty procesowe, zbiorniki, wanny galwanizerskie).
W naszej ofercie mamy także wysokoefektywne materiały termoizolacyjne oraz uszczelnienia.
UNISON Sp. z o.o.
30-017 Kraków
Ul. Racławicka 56
Tel 012 633 00 81
Tel/fax 012 632 57 41
e-mail: biuro@unison.pl
www.unison.pl
