غرض مواد الطلاء
يُعدّ طلاء السطح الخارجي لأنابيب الصلب أمرًا بالغ الأهمية لمنع الصدأ. إذ يُمكن أن يؤثر الصدأ على سطح أنابيب الصلب بشكل كبير على أدائها وجودتها ومظهرها. وبالتالي، فإن لعملية الطلاء تأثير كبير على الجودة العامة لمنتجات أنابيب الصلب.
-
متطلبات مواد الطلاء
وفقًا لمعايير معهد البترول الأمريكي، يجب أن تقاوم أنابيب الصلب التآكل لمدة ثلاثة أشهر على الأقل. ومع ذلك، ازداد الطلب على فترات أطول لمقاومة الصدأ، حيث يحتاج العديد من المستخدمين إلى مقاومة تتراوح بين 3 و6 أشهر في ظروف التخزين الخارجية. بالإضافة إلى شرط طول العمر، يتوقع المستخدمون أن تحافظ الطلاءات على سطح أملس، وتوزيع متساوٍ لعوامل مقاومة التآكل دون أي تساقط أو تقطر قد يؤثر على جودة الصورة.
-
أنواع مواد الطلاء وإيجابياتها وسلبياتها
في شبكات الأنابيب تحت الأرض في المناطق الحضرية،أنابيب فولاذيةتُستخدم بشكل متزايد لنقل الغاز والنفط والماء وغيرها. تطورت طلاءات هذه الأنابيب من مواد الإسفلت التقليدية إلى مواد راتنج البولي إيثيلين والإيبوكسي. بدأ استخدام طلاءات راتنج البولي إيثيلين في ثمانينيات القرن الماضي، ومع تنوع تطبيقاتها، شهدت مكوناتها وعمليات الطلاء تحسنًا تدريجيًا.
3.1 طلاء الأسفلت البترولي
طلاء الأسفلت البترولي، وهو طبقة تقليدية مضادة للتآكل، يتكون من طبقات أسفلت بترولي مُقوّاة بقماش من الألياف الزجاجية وطبقة خارجية واقية من كلوريد البوليفينيل. يوفر هذا الطلاء عزلًا ممتازًا للماء، وقوة التصاق جيدة بمختلف الأسطح، وفعالية من حيث التكلفة. إلا أن له عيوبًا، منها تأثره بتغيرات درجات الحرارة، وهشاشته في درجات الحرارة المنخفضة، وعرضته للشيخوخة والتشقق، خاصةً في التربة الصخرية، مما يتطلب إجراءات حماية إضافية وزيادة في التكلفة.
3.2 طلاء إيبوكسي قطران الفحم
يتميز إيبوكسي قطران الفحم، المصنوع من راتنج الإيبوكسي وأسفلت قطران الفحم، بمقاومة ممتازة للماء والمواد الكيميائية، ومقاومة للتآكل، وقوة التصاق عالية، وقوة ميكانيكية، وخصائص عزل. ومع ذلك، يتطلب فترة تصلب أطول بعد الاستخدام، مما يجعله عرضة للتأثيرات الضارة للظروف الجوية خلال هذه الفترة. علاوة على ذلك، تتطلب المكونات المختلفة المستخدمة في نظام الطلاء هذا تخزينًا متخصصًا، مما يزيد من تكلفته.
3.3 طلاء مسحوق الإيبوكسي
طلاء مسحوق الإيبوكسي، الذي طُرح في ستينيات القرن الماضي، يتضمن رش مسحوق الإيبوكسي كهربائيًا على أسطح الأنابيب المعالجة والمسخنة مسبقًا، مما يُشكل طبقة كثيفة مضادة للتآكل. تشمل مزاياه نطاقًا واسعًا لدرجات الحرارة (من -60 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية)، وقوة التصاقه، ومقاومته الجيدة للانفصال الكاثودي، والصدمات، والمرونة، وتلف اللحام. ومع ذلك، فإن سماكته الرقيقة تجعله عرضة للتلف، ويتطلب تقنيات ومعدات إنتاج متطورة، مما يُشكل تحديات في الاستخدام الميداني. ورغم تفوقه في جوانب عديدة، إلا أنه يتفوق على البولي إيثيلين من حيث مقاومة الحرارة والحماية الشاملة من التآكل.
3.4 طلاء البولي إيثيلين المضاد للتآكل
يتميز البولي إيثيلين بمقاومة ممتازة للصدمات وصلابة عالية، بالإضافة إلى نطاق واسع من درجات الحرارة. ويُستخدم على نطاق واسع في المناطق الباردة مثل روسيا وأوروبا الغربية لأنابيب المياه نظرًا لمرونته الفائقة ومقاومته للصدمات، وخاصةً في درجات الحرارة المنخفضة. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات في تطبيقه على الأنابيب ذات الأقطار الكبيرة، حيث قد يحدث تشقق إجهادي، وقد يؤدي تسرب الماء إلى تآكل الطبقة الخارجية، مما يستلزم المزيد من البحث والتطوير في المواد وتقنيات التطبيق.
3.5 طلاء مضاد للتآكل الثقيل
توفر الطلاءات الثقيلة المضادة للتآكل مقاومةً مُحسّنةً للتآكل مقارنةً بالطلاءات القياسية. وتتميز بفعالية طويلة الأمد حتى في الظروف القاسية، حيث يتجاوز عمرها الافتراضي 10 إلى 15 عامًا في البيئات الكيميائية والبحرية والمذيبات، وأكثر من 5 سنوات في البيئات الحمضية والقلوية والمالحة. عادةً ما يتراوح سُمك طبقة هذه الطلاءات الجافة بين 200 و2000 ميكرومتر، مما يضمن حمايةً ومتانةً فائقتين. تُستخدم على نطاق واسع في الهياكل البحرية، والمعدات الكيميائية، وخزانات التخزين، وخطوط الأنابيب.
-
المشاكل الشائعة مع مواد الطلاء
تشمل المشكلات الشائعة المتعلقة بالطلاءات التطبيق غير المتساوي، وتنقيط عوامل مكافحة التآكل، وتكوين الفقاعات.
(1) الطلاء غير المتساوي: يؤدي التوزيع غير المتساوي لعوامل مكافحة التآكل على سطح الأنبوب إلى ظهور مناطق ذات سماكة طلاء زائدة، مما يؤدي إلى الهدر، في حين تعمل المناطق الرقيقة أو غير المطلية على تقليل قدرة الأنبوب على مقاومة التآكل.
(2) تنقيط المواد المضادة للتآكل: هذه الظاهرة، حيث تتصلب المواد المضادة للتآكل على شكل قطرات على سطح الأنبوب، تؤثر على الجماليات في حين لا تؤثر بشكل مباشر على مقاومة التآكل.
(3) تكوين الفقاعات: يؤدي الهواء المحبوس داخل عامل مضاد للتآكل أثناء الاستخدام إلى تكوين فقاعات على سطح الأنبوب، مما يؤثر على المظهر وفعالية الطلاء.
-
تحليل قضايا جودة الطلاء
تنشأ كل مشكلة لأسباب وعوامل متنوعة؛ وقد تكون حزمة أنابيب الصلب، التي تُبرز جودتها، مزيجًا من عدة عوامل. يمكن تقسيم أسباب عدم تساوي الطلاء تقريبًا إلى نوعين: الأول هو ظاهرة عدم التساوي الناتجة عن الرش بعد دخول أنبوب الصلب إلى صندوق الطلاء؛ والثاني هو ظاهرة عدم التساوي الناتجة عن عدم الرش.
من الواضح أن سبب الظاهرة الأولى واضح، فعند وضع الأنبوب الفولاذي في صندوق الطلاء بزاوية 360 درجة، يتم رش ما مجموعه 6 رشاشات (يحتوي خط الغلاف على 12 رشاشًا). إذا كان حجم الرش مختلفًا، فسيؤدي ذلك إلى توزيع غير متساوٍ لمادة مقاومة التآكل على أسطح الأنبوب الفولاذي المختلفة.
السبب الثاني هو وجود أسباب أخرى لظاهرة الطلاء غير المتساوي إلى جانب عامل الرش. هناك العديد من العوامل، مثل الصدأ والخشونة في أنابيب الصلب، مما يصعب توزيع الطلاء بالتساوي؛ إذ يتخلف ضغط الماء عن سطح أنابيب الصلب عند تعرضها للمستحلب، مما يُصعّب التصاق المادة الحافظة بسطح أنابيب الصلب، ويؤدي إلى عدم وجود طلاء على أجزاء أنابيب الصلب، مما يؤدي إلى عدم تجانس طلاء أنابيب الصلب بأكملها.
(1) سبب تساقط مادة مقاومة التآكل. يتميز الأنبوب الفولاذي بمقطعه الدائري، وفي كل مرة يُرشّ فيها المادة على سطحه، يتدفق عامل مقاومة التآكل من الأعلى إلى الأسفل بفعل الجاذبية، مما يُسبب ظاهرة التساقط. ومن مزايا خط إنتاج الطلاء في مصنع أنابيب الفولاذ وجود فرن يُسخّن ويصلّب المادة المرشوشة على سطح الأنبوب في الوقت المناسب، مما يُقلّل من سيولتها. ومع ذلك، في حال عدم ارتفاع لزوجة المادة، أو عدم تسخينها في الوقت المناسب بعد الرش، أو عدم ارتفاع درجة حرارة التسخين، أو عدم صلاحية الفوهة، وما إلى ذلك، سيؤدي ذلك إلى تساقط المادة.
(٢) أسباب رغوة مقاومة التآكل. بسبب الرطوبة العالية في بيئة موقع التشغيل، يزداد تشتت الطلاء، ويؤدي انخفاض درجة حرارة عملية التشتت إلى ظهور فقاعات في المادة الحافظة. تؤدي رطوبة الهواء وانخفاض درجة الحرارة، وتناثر المواد الحافظة، إلى انخفاض درجة الحرارة. بعد انخفاض درجة الحرارة، يتكثف الماء في الهواء ذي الرطوبة العالية لتكوين قطرات ماء دقيقة ممزوجة بالمادة الحافظة، ثم تتسرب إلى داخل الطلاء، مما يؤدي إلى ظهور فقاعات في الطلاء.
وقت النشر: ١٥ ديسمبر ٢٠٢٣