التعامل مع المواد المسببة للتآكل: اختيار المواد لمضخات المحركات المعلبة

تعجّ الصناعة الكيميائية بالمواد الكيميائية المسببة للتآكل والخطرة. ورغم أن هذه المواد تلعب دورًا محوريًا في الصناعات ذات الصلة، إلا أنها تُشكّل تحديًا كبيرًا لمعدات المضخات. فكلما زادت قابلية سائل المعالجة للتآكل، زاد تآكل الأجزاء الميكانيكية، مما يؤدي بدوره إلى زيادة وتيرة الصيانة، وارتفاع تكلفة الملكية، بل وحتى مخاطر السلامة المحتملة. لذلك، يجب على مُصنّعي المضخات فهم الخصائص الدقيقة للسوائل التي يتعاملون معها بشكل كامل لضمان اختيار المواد المناسبة للمضخة.

أولاً، يجب أن يكون واضحًا نوع السائل الذي يتم التعامل معه

يبدو هذا السؤال بسيطًا، ولكنه غالبًا ما يُغفل في التطبيقات العملية. تختلف السوائل المختلفة في خصائصها التآكلية اختلافًا كبيرًا (على سبيل المثال، المواد اللازمة لنقل الماء أقل تطلبًا بكثير من تلك اللازمة لنقل حمض الهيدروكلوريك).

ثانياً، من الضروري التأكد ما إذا كان السائل يحتوي على جزيئات صلبة

حيث أن هذه الجزيئات سوف تزيد من معدل التآكل.

ثالثا، النظر في تركيز السائل

لهذه المعلمة تأثير كبير على قابلية التآكل. على سبيل المثال، حمض الهيدروكلوريك بتركيز 100% أقل تآكلًا من حمض الهيدروكلوريك بتركيز 36% نظرًا لارتفاع معدل التفاعل عند التركيز المنخفض.

العامل الحاسم الرابع والأخير هو درجة حرارة السائل

يمكن لتغيرات درجة الحرارة أن تُغيّر بشكل كبير معدلات التفاعل في السائل، مما يُسرّع عملية التآكل. إن معرفة هذه الخصائص وتوصيلها بدقة إلى المُصنّع يُساعد المستخدمين على الحصول على مضخة مُحرّك مُعلّبة مُناسبة لظروفهم الخاصة، مع تجنّب تكاليف المواد غير الضرورية. يُدرج الجدول 1 ثلاثة أمثلة تُغطي النطاق المُحتمل للتآكل.

الجدول 1: أمثلة على نطاقات التآكل المحتملة

بمجرد تحديد المعلمات المذكورة أعلاه، يمكن للمستخدم النهائي تقديم المعلومات إلى شركة تصنيع المضخات، والذي يمكنه بعد ذلك اختيار المواد الرئيسية. يُعد اختيار مكونات الطرف الرطب أمرًا بالغ الأهمية. يُشير ما يُسمى "الطرف الرطب" إلى الأجزاء التي تكون على تماس مباشر مع سائل العملية. تتآكل بعض مكونات الطرف الرطب بمعدل أعلى من غيرها، ويرتبط ذلك بمعدل تدفق السائل الذي تتعرض له (على سبيل المثال، عادةً ما يكون معدل تدفق المكره، باعتباره المكون الذي ينقل الطاقة الدورانية إلى السائل، أعلى من أجزاء مثل المحامل أو الدوارات). لذلك، يُعد اختيار مواد الطرف الرطب الأكثر تعقيدًا، ويحتاج إلى تعديل وفقًا لدرجة التآكل الفعلية لسائل العملية.

من القرارات المهمة الأخرى التي يجب على مُصنِّع المضخات اتخاذها اختيار مادة الخزان. الخزان هو مُكوِّن الضغط الرئيسي الذي يحتوي على سائل العملية، ويجب أن يكون قويًا بما يكفي لتحمل ضغط التشغيل مع السماح بانتقال المجال الكهرومغناطيسي من الجزء الثابت إلى الجزء الدوار. يُولِّد الجزء الثابت المجال الكهرومغناطيسي، وهو ما يُحفِّز الجزء الدوار على الدوران، وهو أساس تشغيل جميع المحركات الحثية. لذلك، أصبحت سبيكة النيكل والكروم والموليبدينوم (المعروفة أيضًا باسم سبيكة C-276) الخيار الأمثل لمواد الخزان نظرًا لمتانتها ومقاومتها الممتازة للتآكل. على الرغم من أهمية هذه المادة، إلا أن اختيارها يكون موحدًا نسبيًا وأقل تقييدًا نظرًا لأن معظم مضخات المحركات المعلبة مصنوعة منها.

الآن بعد أن حددنا المعلومات السائلة التي يحتاج المستخدم النهائي إلى توفيرها ولماذا هذا ضروري، يمكننا تحليل حالات تطبيقية محددة في الحياة الواقعية بمساعدة المواقف السائلة الثلاثة الموضحة في الجدول 1.

المثال الأول هو الماء بدون جزيئات صلبة في درجة حرارة الغرفة (75 درجة فهرنهايت)

هذا السائل مقاوم للتآكل للغاية، ويتوفر بمجموعة واسعة من المواد ذات النهاية الرطبة للاختيار من بينها. المادة الأكثر شيوعًا لـ مضخات المحركات المعلبة الفولاذ المقاوم للصدأ 304، وهو مادة معدنية اقتصادية ومتينة. حتى أن بعض المصنّعين ينصحون باستخدام مواد بلاستيكية مثل مطاط النتريل أو البولي بروبيلين. وكما ذكرنا سابقًا، يُصنع جسم الخزان عادةً من سبيكة C-276، وهي أيضًا التركيبة القياسية لمعظم مضخات المحركات المعلبة.

المثال الثاني هو حمض الهيدروكلوريك اللامائي بنسبة 100%، والذي يتمتع بنطاق واسع لدرجة حرارة التشغيل (-18 درجة فهرنهايت ~ 68 درجة فهرنهايت)

على الرغم من أن حمض الهيدروكلوريك بحد ذاته شديد التآكل، إلا أن تآكله الإجمالي منخفض نسبيًا نظرًا لتركيزه العالي جدًا ودرجة حرارته المنخفضة. لذلك، يُمكن لاختيار الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أن يُعالج بفعالية خطر التآكل في هذه الحالة.

أكثر السوائل تآكلًا المذكورة في الجدول 1 هو حمض الهيدروكلوريك بتركيز 37% عند 200 درجة فهرنهايت. يجمع هذا العامل بين عاملي ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض التركيز، مما يُفاقم التآكل، مما يُشكل تحديًا كبيرًا للمادة. في معظم السبائك، لا يُسرّع حمض الهيدروكلوريك عالي الحرارة تآكل المعدن فحسب، بل يُحفّز أيضًا تآكله الثانوي بالماء.

في ظل هذه الظروف القاسية، يصعب إيجاد مادة معدنية قياسية تلبي متطلبات الحماية من التآكل. لذلك، غالبًا ما يختار المصنعون مواد خاصة، مثل الدروع، ذات مقاومة ممتازة للتآكل. بالإضافة إلى ذلك، ولحماية مكونات المحرك، يُستخدم نظام تدوير مياه نظيفة لمنع تلف خزان C-276 ومواد المحامل. على الرغم من أن هذه التطبيقات تتطلب تكاليف مادية أعلى، إلا أنها استثمارات ضرورية لضمان التشغيل المستقر طويل الأمد وسلامة المضخة.

قد يبدو اختيار المواد معقدًا، ولكنه في الواقع خطوة أساسية لتحسين أداء المضخة. بالنسبة للمستخدم النهائي، ورغم بساطة المهمة، إلا أنها بالغة الأهمية. يُعد الفهم العميق لمتطلبات تطبيقك والتواصل الكامل مع الشركة المصنعة للمضخة الخطوتين الأوليتين لاختيار ناجح. إذا لم تُنفذ هذه الخطوة بشكل صحيح، مما يؤدي إلى معلومات مشوهة حول خصائص السوائل، فسيكون أساس تصميم المضخة بأكملها متحيزًا. بصفتك مُصنّعًا للمضخات، من الضروري ليس فقط فهم بيئة التطبيق الفعلية للمستخدم بشكل كامل، ولكن أيضًا فهم التفاعل بين هذه الظروف والمواد الموجودة بوضوح. يكمن السر في ضمان قدرة المواد المختارة على تحمل أقسى ظروف التشغيل مع مراعاة التصميم الاقتصادي.