I. خلفية التآكل في مصانع الورق

الورق هو مادة أساسية في حياة الإنسان الحديثة وفي الإنتاج، فهو ليس فقط من المستلزمات الثقافية بل أيضاً من المواد الصناعية الهامة. صناعة الورق هي أحد القطاعات المهمة في الاقتصاد الوطني وهي صناعة تقليدية.

في صناعة الورق الصينية، يستخدم العديد من المصانع طريقة القلوي في صناعة اللب، والمواد الكيميائية الرئيسية هي الصودا الكاوية، والكلور السائل، وكبريتات الألومنيوم. إدارة المعدات في مصانع الورق لا يمكن أن تكتمل دون الاهتمام بمسألة حماية المعدات من التآكل، وهي مهمة حيوية.

كما هو معروف، فإن مشكلة التآكل تعد من القضايا الرئيسية في الإنتاج الصناعي. في الصناعات المحلية، تجاوزت الخسائر الاقتصادية الناتجة عن تآكل المعدات 10 مليارات يوان. في صناعة الكيماويات، أصبح التآكل مشكلة كبيرة. تتراوح آثار تآكل المعدات من مشكلات بسيطة مثل التسريبات، وتلوث البيئة، وإهدار الطاقة، وتدهور الجودة، وزيادة التكاليف، إلى آثار خطيرة مثل تهديد السلامة الشخصية، وتعطل الإنتاج، وتقليل الأرباح.

أصبحت حماية المعدات من التآكل من أولويات العمل في المصانع.

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.

تحليل عوامل التآكل في خزانات اللب

تحتوي خزانات اللب على خليط من اللب، الحمض، القلويات والمبيضات. عادة ما تتراوح درجة الحرارة من 70 إلى 80 درجة، مما يسرع من تأثير التآكل الناجم عن الوسط الحمضي والقلوي على سطح الخزان. بناءً على هذا التحليل للتآكل، يجب أن تتوفر خزانات اللب على متطلبات مقاومة التآكل التالية: مقاومة الحمض، مقاومة القلويات، مقاومة درجات الحرارة العالية، بالإضافة إلى مقاومة الصدمات والتآكل ومنع التسرب.

مبادئ اختيار الدهانات المقاومة للتآكل الثقيلة لخزانات اللب

1. استخدام الطلاء الأساسي الإيبوكسي: هذا الطلاء ذو قدرة اختراق عالية وأداء ممتاز في الإغلاق، وله لزوجة ممتازة مع السطح، كما أنه يتمتع بخصائص مقاومة للقلويات والماء، ويتناغم بشكل جيد مع الطلاءات الوسيطة والطلاء النهائي.

2. استخدام دهانات الإيبوكسي المقاومة للأحماض والقلويات كطبقة وسيطة: هذا الطلاء ذو سماكة جيدة، مقاومة عالية للتآكل، مقاومة للصدمات، مقاومة للانزلاق، مقاومة للأتربة، بالإضافة إلى مقاومته العالية للقلويات ومواد كيميائية أخرى.

3. استخدام دهانات إيبوكسي مقاومة للأحماض والقلويات مع رقائق الزجاج المقاوم للتآكل:

1) توفر الحماية الممتازة ضد التآكل. يتم استخدام الراتينج الإيبوكسي كمواد أساسية، وتستخدم رقائق الزجاج كمواد مضافة. بعد التصلب، تشكل الطبقة الطلاء "طبقة الحراشف" ذات الهيكل الشبكي الذي يوفر مقاومة عالية للتآكل، ومقاومة التسرب المائي، والتهوية، ومقاومة للأحماض، القلويات، الأملاح، والزيوت، بالإضافة إلى مقاومته العالية للمواد المذيبة والصدمات.

2) سمك طبقة الطلاء كبير، والتلوث أقل، مما يسمح بتوفير الوقت والموارد أثناء البناء، وبالتالي تقليل التكاليف الاقتصادية. بسبب محتوى المواد الصلبة العالي، يقل التبخر من المذيبات، مما يقلل من تلوث البيئة.

3) سهل الاستخدام، ويتصلب عند درجة حرارة عادية، ويتميز بطريقة تطبيق بسيطة، ولا يتأثر بظروف البيئة المحيطة، يمكن تحضيره عند الحاجة واستخدامه مباشرة، مما يقلل من تعقيدات التطبيق.

الجدول 1: استخدام تقنية الطلاء الجرافيتي في خزانات اللب

أ. التآكل في معدات تصنيع اللب

في عملية إنتاج اللب والورق، غالبًا ما تتعرض المعدات للمواد المسببة للتآكل مثل الأحماض، القلويات، الأملاح، الغازات المسببة للتآكل، وكذلك الكائنات الدقيقة التي تؤثر بشكل كبير على المعدات، مما يؤدي إلى تآكلها وتسبب تأثيرات سلبية على الإنتاج مثل زيادة استهلاك المواد الخام، وتدهور البيئة الإنتاجية، وفي الحالات الخطيرة قد يؤدي إلى عدم قدرة المعدات على العمل قبل بلوغ عمرها الافتراضي المتوقع، مما يتطلب استبدالها قبل موعدها. كل هذا يزيد بشكل كبير من تكلفة صناعة الورق ويؤثر سلبًا على الفوائد الاقتصادية للمؤسسة. لذلك فإن دراسة أسباب التآكل في العملية الإنتاجية والبحث عن حلول فعالة، وتنفيذ أعمال الحماية من التآكل له أهمية كبيرة في صناعة اللب والورق.

تتمثل أسباب التآكل بشكل رئيسي في وجود عاملين رئيسيين: الأسباب الكيميائية والأسباب الميكروبيولوجية.

1) التآكل الناتج عن الأسباب الكيميائية: تحتوي المياه المستخدمة في صناعة الورق عادةً على العديد من المواد الكيميائية المساعدة التي يمكن اعتبارها محاليل إلكتروليتية، حيث تتسبب التفاعلات الكهروكيميائية على سطح المعدات المعدنية في حدوث التآكل.

2) التآكل الناتج عن الأسباب الميكروبيولوجية: يمكن أن تعيش الكائنات الدقيقة جنبًا إلى جنب مع المواد الخام في بيئة الإنتاج. في أنظمة إنتاج الورق، يمكن للكائنات الدقيقة مثل بكتيريا اختزال الكبريت، بكتيريا الحديد الخيطية والبكتيريا الكبريتية أن تسبب التآكل في المعدات. تنتج هذه الكائنات حمضًا عضويًا وغير عضوي، مما يؤدي إلى ترسيب الألياف أو الحشوات أو الأملاح غير العضوية على سطح المعدات. تحت هذه الترسبات يصبح سطح المعدن في المعدات هو القطب السالب، مما يؤدي إلى تشكيل خلايا تآكل.

الجدول 1: استخدام تقنية الطلاء بالجرافين في معدات تصنيع اللب

أ. خطة الحماية من التآكل لآلات تصنيع الورق

تتميز خطوط الإنتاج الخاصة بماكينات الورق بتعقيدها من حيث طول العملية، وتنوع المواصفات والنماذج، وكثرة الأنظمة. في هذه العملية، يؤدي تعطل أي آلة أو جزء إلى توقف الإنتاج بالكامل، مما يسبب خسائر اقتصادية كبيرة للمؤسسة. لذلك، يُعد الصيانة والإصلاح الدوري للمعدات من الأساسيات لضمان سير العمل الطبيعي للمصنع، وهو أيضًا من النقاط الأساسية في إدارة الصيانة.

الأسباب الرئيسية للأعطال الميكانيكية في معدات ماكينة الورق:

1) التآكل الناتج عن الاحتكاك: يتسبب الاحتكاك المستمر مع الشبكة النحاسية، اللب، الأقمشة أو الأجزاء الأخرى المتآكلة مثل الكسارات، مضخات اللب، ألواح الخزانات الفراغية، أجهزة إزالة الرمال، أسطوانات الضغط، أسطوانات الترشيح، وما إلى ذلك في تآكل الأجزاء والمعدات. السبب الآخر هو الحركة المتكررة للأجزاء المتحركة بين الأجزاء المختلفة، مثل رؤوس البخار، الأسطوانات الفراغية، الشفرات، الأسطوانات الهوائية ومضخات الفراغ.

2) التزييت: يتصل التدوير الميكانيكي مع المحامل بشكل مباشر. حيث توجد العديد من الأسطوانات في الماكينة، مع مئات من المحامل بأحجام وأنواع متعددة، لذا فإن إدارة التزييت أمر ضروري للغاية. خاصة عندما تتأثر الماكينة بالماء والتحميل الثقيل ودرجات الحرارة المرتفعة، فإن الزيوت المُستخدمة تتعرض للتبخر أو الفقدان أو التدهور، مما يؤدي إلى تلف المحامل والأسطح التلامسية. لذلك فإن فحص فترات التزييت بشكل دوري أمر بالغ الأهمية.

3) التعب: المعدات التي تعمل تحت تحميل ثقيل وتشغيل مستمر يمكن أن تتعرض للتلف الناتج عن التعب. على آلة الورق، هناك أجزاء تكون مقيدة من خلال الهيكل الميكانيكي ومبدأ التشغيل، ولا يمكن أن تتحمل هذه الأجزاء درجات عالية من الإجهاد لتجنب حدوث تلف. يمكن حل هذه المشكلة من خلال الصيانة الوقائية والترميمات التقنية.

1. تحليل آلية تآكل هيكل غلاية الصلب

تعتبر الغلايات من المعدات الأساسية في مصانع الورق. تواجه الغلايات مشكلة التآكل سواء أثناء التشغيل أو أثناء فترات التوقف. نظرًا لأن عملية التآكل بطيئة في البداية ولا تكون ملحوظة في البداية، فقد لا تهدد سلامة الغلاية بشكل مباشر ولا يتم أخذها بعين الاعتبار. ولكن بمجرد أن يبدأ التآكل في التكون، فإنه سيؤثر بشكل مباشر على التشغيل الآمن للغلاية، وفي الحالات الشديدة قد يؤدي إلى توقف الغلاية، مما يسبب خسائر اقتصادية كبيرة.

يمكن أن يحدث التآكل في الغلاية أثناء فترة التوقف، وتعد المياه والأوكسجين من الشروط الأساسية لحدوث التآكل. بعد إيقاف الغلاية، يدخل الهواء من الخارج إلى نظام جسم الغلاية، ويشكل الغشاء المائي الذي يلتصق بسطح المعدن في جسم الغلاية محلولًا يحتوي على الأوكسجين، مما يؤدي إلى تآكل ذوبان الأوكسجين. سرعة التآكل هنا تكون عشرة أضعاف سرعتها أثناء التشغيل. إضافة إلى ذلك، فإن الرواسب المتبقية تزيد من شدة التآكل. في الغلايات المملوءة بالماء، يعتبر ماء الغلاية، باعتباره من المحاليل الإلكترونية القطبية، هو الذي يحول ذرات الحديد إلى أيونات حديدية موجبة، وهذا نوع من التآكل الكهروكيميائي.

مع تآكل ذرات الحديد، تتكون المزيد من الحفر، مما يؤثر على استقرار الهيكل العام للغلاية. يمكن أن يحدث التآكل في أي جزء من أجزاء الغلاية دون وجود نمط معين في توزيعه. تتجمع المنتجات الناتجة عن التآكل على سطح الغلاية، مما يشكل منتجات تآكل مرئية. اعتمادًا على توفر الأوكسجين، يمكن أن تشمل هذه المنتجات FeO و Fe2O3 و Fe3O4.

الجدول 1: استخدام تكنولوجيا الطلاء بالجرافين في هيكل غلاية الصلب