I. خلفية التآكل في الآلات الهيدروليكية

تعمل الهياكل المعدنية الشائعة في الآلات الهيدروليكية في ظروف قاسية، بما في ذلك التعرض لأشعة الشمس، الظروف الرطبة والمظلمة، التناوب بين الجفاف والرطوبة، الغمر المتكرر في الماء، التآكل بسبب تدفق الماء السريع، التآكل البيولوجي، الرواسب، الجليد، وغيرها من الأجسام العائمة. تجعل هذه العوامل الهياكل عرضة بشكل كبير للصدأ. لذلك، فإن ضمان الحماية من التآكل للهياكل المعدنية في الآلات الهيدروليكية يعد أمرًا بالغ الأهمية من حيث الأمان، وإطالة العمر الافتراضي، والحفاظ على المواد المعدنية.

يحدث التآكل المعدني في نوعين: التآكل الكيميائي والتآكل الكهروكيميائي. يحدث التآكل الكيميائي دون وجود تيار كهربائي، بينما يحدث التآكل الكهروكيميائي عندما يتلامس المعدن مع محلول إلكتروليتي، مما يؤدي إلى تكوين العديد من الخلايا التآكلية الصغيرة التي تسبب التآكل. يتعلق تآكل الهياكل المعدنية في الآلات الهيدروليكية في الغالب بالتآكل الكهروكيميائي، والذي يمكن أن يتسبب في تلف هيكلي شديد ويشكل خطرًا كبيرًا. هذه العملية التآكلية مشابهة لآلية تفريغ البطاريات الجافة المستخدمة في الحياة اليومية، حيث يتعرض أحد المعادن داخل البطارية للتآكل لإطلاق الطاقة.

I. المعايير المرجعية

المعايير الوطنية الحالية، الأنظمة ذات الصلة، والأحكام الإلزامية للمعايير؛

"قواعد تنفيذ وقبول أعمال مكافحة التآكل للبناء" (GB50212-2002)

"معيار درجة تآكل سطح الفولاذ قبل الطلاء ومعيار إزالة الصدأ" (GB8923-1988)

"لوائح السلامة لأعمال الطلاء وقواعد إدارة السلامة" (GB6514-1995)

"متطلبات الجودة للطلاء المقاوم للتآكل" (GB6514-1991)

"لوائح السلامة لأعمال الطلاء، سلامة عملية الطلاء وتنقية التهوية" (DJ/T6931-1999)

"قواعد تنفيذ وقبول أعمال مكافحة التآكل للمعدات الصناعية والأنابيب" (HGJ229-91)

"لوائح السلامة لأعمال الطلاء وسلامة عملية التحضير السطحي" (GB7692-87)

"حدود الضوضاء في مواقع البناء" (GB12523-90)

مستندات نظام إدارة الجودة ISO9001

مستندات نظام إدارة البيئة ISO14001

مستندات نظام إدارة الصحة والسلامة المهنية GB/T28001

I. أساسيات التصميم

الظروف البيئية: يمكن تحديد مستوى التآكل الناجم عن البيئة الجوية على الهياكل الفولاذية في المباني وفقًا للجدول 1.

I. خطة الحماية من التآكل للأبواب

يؤثر التآكل ليس فقط على سلامة تشغيل الهياكل، بل يتطلب أيضًا استهلاكًا كبيرًا من القوى العاملة والموارد المالية للقيام بأعمال الحماية من التآكل. وفقًا لبعض إحصائيات المشاريع الهيدروليكية، يُخصص نحو نصف ميزانية الصيانة السنوية لأعمال الحماية من التآكل للأبواب، كما يتم تعبئة عدد كبير من العمال لإزالة الصدأ والطلاء أو الرش. لذلك، من أجل التحكم بشكل فعال في تآكل الفولاذ وإطالة عمر أبواب الفولاذ، وضمان سلامة وكفاءة المشاريع الهيدروليكية والكهرمائية، أصبحت قضية الحماية الطويلة الأمد ضد التآكل لأبواب الفولاذ موضوعًا ذا اهتمام واسع.

في مشاريع الطاقة المائية والهيدروليكية، تتعرض أبواب الفولاذ والهياكل الفولاذية لبعض الظروف الصعبة مثل الغمر المستمر في أنواع مختلفة من المياه (مياه البحر، المياه العذبة، مياه الصرف الصناعي، إلخ). كما أن بعض الأبواب تتعرض للتبدل المستمر بين بيئات رطبة وجافة نتيجة لتغيرات منسوب المياه أو فتح وغلق الأبواب. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتأثر الأبواب بتأثيرات المياه الجارية السريعة والرواسب والأجسام العائمة والجليد. تتعرض الأجزاء فوق سطح الماء أو الأجزاء العائمة للرطوبة الناتجة عن تبخر المياه ورذاذ المياه. كما أن الهياكل الموجودة في الهواء الطلق تتأثر بأشعة الشمس والهواء. بسبب بيئة العمل القاسية وتعدد العوامل المؤثرة، من الضروري تحليل عوامل التآكل.

تتعدد العوامل التي تؤدي إلى تآكل الأبواب، وتشمل:

1) العوامل المناخية: الجزء العلوي من الأبواب يتعرض لأشعة الشمس والأمطار، مما يسبب التآكل.

2) حالة سطح الهيكل الفولاذي: الخشونة والأضرار الميكانيكية، الفجوات، عيوب اللحام، الشقوق وغيرها من العوامل تؤثر بشكل كبير على التآكل.

3) الإجهاد والتشوه: كلما زاد الإجهاد والتشوه، زاد التآكل.

4) جودة المياه: المياه العذبة تحتوي على نسب قليلة من الأملاح، وبالتالي يختلف التآكل في الأبواب حسب التركيب الكيميائي ودرجة التلوث. أما مياه البحر، فهي تحتوي على نسبة عالية من الأملاح والقدرة على التوصيل، وتحتوي على الكثير من أيونات الكلور التي تساهم في تآكل الفولاذ، مما يؤدي إلى تآكل الأبواب بشكل كبير في مياه البحر.

5) سرعة تدفق المياه: تتعرض الأبواب لاحتكاك الماء والرواسب الموجودة في الماء التي تضرب سطح المعدن بسرعة، مما يؤدي إلى التآكل والتآكل السطحي. في الوقت نفسه، تعزز حركة المياه التأثيرات الكهربائية، مما يسهل إزالة منتجات التآكل من سطح الهيكل مع تدفق الماء، مما يزيد من سرعة التآكل. لذلك، الأبواب التي تُفتح بشكل متكرر لتصريف المياه تتعرض للتآكل أكثر من تلك التي تبقى مغلقة لفترات طويلة.

الجدول 1: خطة حماية التآكل لأبواب فولاذية باستخدام الزنك الحراري + الطلاء

عملية رش الزنك الحراري هي تقنية للحماية من التآكل تستخدم على الأبواب، حيث يتم رش الزنك المنصهر عند درجة حرارة عالية على سطح الباب لتشكيل طبقة من سبيكة الزنك والحديد، مما يحقق حماية ضد التآكل والصدأ. تشمل العملية معالجات سطحية (مثل إزالة الصدأ بواسطة الرمل أو التخشين) ورش الزنك باستخدام مسدس الأسلاك اللهبية (بسماكة طلاء حوالي 160 ميكرومتر)، يليها معالجة ما بعد التطبيق (طلاء بالدهانات مع تطبيق طبقات أساسية وسطحية وفقًا للمتطلبات المحددة). لا تعمل هذه العملية على تحسين مقاومة التآكل فحسب، بل أيضًا على إطالة عمر الأبواب.

الجدول 2: خطة حماية التآكل لأبواب فولاذية باستخدام الزنك البارد

تتمثل مزايا استخدام الزنك البارد بدلاً من الزنك الحراري في عدة جوانب. أولاً، تعتبر عملية تطبيق الزنك البارد أكثر بساطة وكفاءة، حيث يمكن استخدام طرق الطلاء المختلفة مثل الطلاء بالفرشاة أو الرش أو الطلاء باستخدام الأسطوانة، مما يجعلها أكثر مرونة وأسهل في التطبيق مقارنةً بتقنية الزنك الحراري التي تتطلب معدات خاصة وبيئة درجة حرارة عالية. ثانيًا، يعتبر الزنك البارد أكثر صداقة للبيئة، حيث ينتج عنه أقل من الملوثات مقارنةً بالزنك الحراري، مما يقلل من التأثير على البيئة والصحة العامة ويتماشى مع السياسات البيئية الوطنية. ثالثًا، تتسم عملية الزنك البارد باستهلاك طاقة منخفض، حيث لا يتطلب الأمر درجات حرارة مرتفعة كما في عملية الزنك الحراري. علاوة على ذلك، يتمتع الزنك البارد بمتانة جيدة، مع دورة صيانة أطول، مما يقلل من تكاليف الصيانة على المدى الطويل. أخيرًا، إذا تعرض الزنك البارد للتلف المحلي، فإنه سهل الإصلاح، حيث يمكن تطبيقه مباشرة على الأماكن المتضررة، بينما يتطلب الزنك الحراري عملية معقدة لإصلاح الأضرار.

الجدول 3: حل حماية الطلاء للبوابات الفولاذية باستخدام الطلاء الجرافيتي

استخدام الطلاء الجرافيتي على البوابات يوفر مزايا كبيرة: يزيد المساحة السطحية العالية والتوصيل الكهربائي والحراري من أداء مقاومة التآكل، ويعزز التماسك مع الأسطح، ويقلل من سماكة الطلاء مع تحسين مقاومة التآكل. كما تحسن الخصائص الميكانيكية للجرافين من مقاومة الطلاء للصدمات ومرونته، مما يجعله يتكيف مع التغيرات البيئية ويقلل من التشققات. الطلاء صديق للبيئة وغير سام، مما يعزز من كفاءة تشغيل البوابة ويقلل من تكاليف الصيانة، وهو الخيار المثالي الذي يجمع بين الأداء البيئي والكفاءة.

أولاً: خطة بناء جديدة لحماية التآكل لأجهزة الفتح والإغلاق

تم استخدام أجهزة الفتح والإغلاق على نطاق واسع في الآلات الهيدروليكية، حيث تتمتع بكفاءة عالية وأداء موثوق وأمان تشغيل، ومع ذلك، فإن جهاز الفتح والإغلاق يتحكم بشكل أساسي في مستوى المياه في الآلات الهيدروليكية، ويتم غمره في الماء لفترات طويلة، وخلال عمليات الفتح والإغلاق، يتعرض لتبادل متكرر بين الجفاف والرطوبة، كما يتأثر بالتدفق المائي السريع. خاصة في الجزء الذي يتعرض للماء وأشعة الشمس والكائنات البحرية، كما يتعرض لتآكل الأمواج والمياه والطين والجليد والمواد العائمة الأخرى. هذا يجعل الفولاذ عرضة للتآكل، وإذا لم تتم معالجة التآكل بشكل مناسب أو في الوقت المناسب، فإن معدل الفشل سيرتفع بشكل كبير، وبالتالي ستنخفض الموثوقية والأمان، وقد يتسبب ذلك في حوادث تشغيل الآلات الهيدروليكية.

الجدول 1: خطة حماية التآكل لأجهزة الفتح والإغلاق باستخدام الطلاء الجرافيتي

أولاً: خطة بناء جديدة لحماية التآكل لشبكة تصفية المياه

تُستخدم شبكة تصفية المياه بشكل عام في أنفاق سحب المياه أو مدخل أنابيب الضغط والسحب، حيث تهدف إلى حجز الحطام مثل الأخشاب والنباتات العائمة التي تحملها المياه، لضمان تشغيل المعدات الهيدروليكية بشكل آمن. تتكون شبكة تصفية المياه من الإطار، الألواح الأفقية، والقضبان، وتدعم على جدران الأعمدة الخرسانية، وعادة ما تصنع من الفولاذ. نظرًا لأن شبكة تصفية المياه تتعرض لبيئة رطبة لفترات طويلة، فإنها تتأثر بالماء والهواء والطين، مما يجعلها عرضة للتآكل بسهولة.

العوامل الرئيسية للتآكل في شبكة تصفية المياه:

1) العوامل المناخية: الأجزاء العليا من الأبواب المعرضة للماء عرضة لأشعة الشمس والأمطار والأجواء الرطبة مما يؤدي إلى حدوث التآكل؛

2) حالة سطح الهيكل المعدني: الخشونة، الأضرار الميكانيكية، الفجوات، عيوب اللحام، الشقوق وغيرها من العيوب لها تأثير كبير على التآكل؛

3) الإجهاد والتشوه: كلما زادت مستويات الإجهاد والتشوه، زادت درجة التآكل.

4) جودة المياه: المياه العذبة تحتوي على نسبة منخفضة من الأملاح، ويختلف تآكل الأبواب بناءً على تركيبها الكيميائي وحالتها الملوثة؛ المياه البحرية تحتوي على نسبة عالية من الأملاح، وتتميز بقدرة توصيل عالية، تحتوي على الكثير من أيونات الكلور التي تؤدي إلى تآكل كبير للفولاذ. لذلك، فإن الأبواب التي تتواجد في المياه البحرية تتعرض للتآكل بشكل أكبر.

الجدول 1: خطة حماية التآكل لشبكة تصفية المياه باستخدام الطلاء

1. خطة حماية التآكل الجديدة للونشات

الونش هو جهاز رفع صغير يستخدم أسطوانة لربط حبل فولاذي أو سلسلة لرفع أو سحب الأشياء الثقيلة، ويعرف أيضاً بالكابستان. يمكن للونش رفع الحمولة عموديًا، وسحبها أفقيًا، أو سحبها بزاوية مائلة. يُستخدم بشكل رئيسي لرفع أو سحب المواد في البناء والهندسة المائية والغابات والتعدين والموانئ وغيرها من الصناعات.

الجدول 1: خطة حماية التآكل للونشات باستخدام الطلاء الجرافيني