در کشور تولید شد/ پوشش نانوكامپوزيتي پايه اكسيدگرفن تک لايه براي حفاظت از خوردگي دكل­هاي انتقال گالوانيزه

بسپار / ایران پلیمر محققان پژوهشگاه رنگ برای نخستین بار موفق به تهيه پوشش نانوكامپوزيتي پايه اكسيدگرفن تک لايه براي حفاظت از خوردگي دكل­هاي انتقال گالوانيزه شدند.

این پروژه به درخواست پژوهشگاه نیرو به عنوان کارفرما (در قالب طرح صنعتی) توسط پژوهشگاه رنگ به عنوان مجری به انجام رسید. دکل­هاي فلزي از جنس گالوانيزه به طور گسترده­اي در صنعت انتقال برق و ساير بخش­هاي وزارت نيرو کاربرد دارند. اساس عملکرد گالوانيزه در مواجهه با اتمسفر خورنده به اين صورت است که فلز روي به دليل برخورداري از پتانسيل الکتروشيميايي منفي تر از فلز آهن يک سل گالوانيک با آن تشکيل داده و به روش حفاظت کاتدي از فلز آهن محافظت به عمل مي­ آورد. اما در طول زمان با مصرف و اکسيد شدن لايه روي عملکرد حفاظتي آن کاهش مي يابد. با توجه به گزارشات رسيده دکل­هاي گالوانيزه در مناطق جنوبي و نيز صنعتي نظير اراک دچار خوردگي شديد شده اند و نيازمند حفاظت مي باشند. به دليل پيچيده بودن سازه و نيز زنگ زدگي استفاده از پوشش مناسب براي افزايش طول عمر دکل ها ضروري به نظر مي رسد. استفاده از سيستم هاي پوشش هاي پليمري يک راهکار جهت افزايش طول عمر دکل ها محسوب مي شود. با اين حال انتخاب سيستم مناسب مي بايست با توجه به شرايط محيطي، ملاحظات اعمال و ميزان خوردگي اوليه دکل تعيين گردد. سيستم هاي پوششي رايج عمدتا سه لايه بوده که لايه بيروني نقش حفاظت در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشيد، لايه مياني خواص مکانيکي و خوردگي و لايه آستري نقش چسبندگي و خوردگي را ايفا ميکند. استفاده از اين سيستم براي دکل هاي انتقال با توجه به شرايط اعمال، پيچيدگي سازه و گستردگي سطح توجيه پپذير نمي باشد. همچنين اعمال سه لايه پوشش فرايندي زمان بر و پرهزينه مي باشد. در اين پروژه يک پوشش نانوکامپوزيتي منحصر به فرد تک لايه بر پايه اکسيد گرافن طراحي و از آن جهت حفاظت دکل بهره گرفته خواهد شد. مزيت اين سيستم پوششي تک لايه بودن، فرايند اعمال آسان و کم هزينه تر در مقايسه با سيستم پوششي سه لايه و نيز خواص مناسب ضدخوردگي، جوي، و مکانيکي آن مي باشد. طراحي پوشش نانوکامپوزيتي مناسب، پيشنهاد روش مناسب آماده سازي دکل (با هدف حذف آلودگي ها و زنگ هاي سطحي) و نيز روش مناسب اجراي پوشش از اهداف مهم مورد نظر در اين پروژه مي باشد. نتايج اين طرح در ادامه مي تواند براي ساير دکل هاي خطوط انتقال و نيز شبکه هاي برق رساني که دچار خوردگي شديد شده اند نيز مورد استفاده قرار گيرد. همچنين براي دکل هاي جديد نيز مي توان از اين پوشش بهره گرفت. پوشش مورد استفاده دراين تحقيق بر پايه تکنولوژِي روز دنيا بوده که مشابه داخلي نداشته و توسط تيم مجري مورد بررسي قرار گرفته است.

دکتر رمضان­زاده مجری و عضو هیئت علمی پژوهشگاه رنگ در این خصوص گفت: در اين پروژه پوشش نانوکامپوزيتي براي دکل­هاي گالوانيزه جديد توليد شده و نيز دکل هاي با عمر بالا که دچار خوردگي شديد شده اند ارائه خواهد شد. با توجه به شرايط آب و هوايي متنوع در ايران (گرم و خشک تا سرد و مرطوب) لزوم استفاده از پوششي که بتواند طول عمر آن را افزايش دهد ضروري به نظر مي رسد. لذا در اين طرح دستور العمل مناسب براي هر دو حالت دکل هاي جديد و نيز خورده شده ارائه خواهد شد.

ويژگي هاي پوشش نانوکامپوزيتي در مقايسه با پوشش هاي رايج:

• در سيستم پوششي چند لايه رايج يک لايه پوشش براي اسجاد چسبندگي، يک لايه پوشش براي ايجاد خواص ضدخوردگي و نيز يک لايه براي ايجاد خواص مقاومت جوي در برابر نور خورشيد استفاده مي شود. عمدتا اين پوشش ها عمر مفيد 3 تا 5 سال دارند و پس از آن تخريب مي گردند. فرايند اجراي پيچيده، پر هزينه و ضخامت بالاي پوشش از جمله نقاط ضعف ديگر اين پوشش ها مي باشد. در بهترين حالت دوام خوردگي اين پوشش ها 800 تا 1200 ساعت دوام در آزمون تشديد يافته خوردگي مه نمکي و 600 ساعت آزمون جوي QUV مي باشد.
• پوشش نانوکامپوزيتي تک لايه تنها با يک بار اجراي رنگ با ضخامت کمتر هزينه کمتر و تمامي ويژگي هاي سيستم پوششي چند لايه را به صورت هم زمان دارا مي باشد. ضخامت پوشش هاي رايج از 120 تا 200 ميکرون متغير مي باشد. انتظار مي رود اين پوشش با ضخامت 100 تا 150 ميکرون با دوام بسيار بالاتر عمل نمايد. دوام خوردگي اين پوشش حداقل 4000 ساعت آزمون مه نمکي و 1000 ساعت آزمون QUV بدون تخريب سطحي و تغيير رنگ است. مصرف رنگ بسيار پايين تر و نيز زمان اجراي کوتاه تر از جمله مزاياي ديگر اين پوشش ها مي باشند.
• از نقطه نظر اقتصادي هزينه اجراي پوشش يک سوم پوشش رايج و قيمت آن نيز نصف قيمت هر لايه پوشش رايج مي است.

مزایای مهم استفاده از نانوپوشش گالوانیزه سرد

1- محصول مورد بررسی در این پژوهش کاملا منحصر به فرد بوده و نمونه مشابه داخلی ندارد. همچنین نمونه خارجی آن نیز بر پایه تکنولوژی نانو نبوده و این محصول را می توان اولین محصول نانویی گالوانیزه سرد نامید.

2- تک لایه بودن، تک جزئی و هوا خشک بودن، و روش‌های اعمال آسان و نیاز به حداقل آماده‌سازی سطح برای اعمال از جمله مزایای این پوشش است.

3- هزینه تولید و اعمال رنگ به میزان 68% کمتر از سامانه‌های پوششی (عمدتا 2 تا 3 لایه) رایج ضدخوردگی می‌باشد.

• به دلیل استفاده از نانوذرات پوشش از دوام ضدخوردگی (حفاظت کاتدیک، سدگری) بسیار بالا و مقاومت بالای UV برخوردار می‌باشد.
• کلیه مواد اولیه مورد استفاده جهت تولید محصول در داخل کشور موجود و یا تولید می‌گردند. این بدان معنا می‌باشد که در شرایط تحریم اقتصادی پوشش مذکور قابل تولید می‌باشد و از خروج ارز از کشور تا حد زیادی جلوگیری می‌کند.

پوشش های نانوکامپوزیتی ساخته شده به صورت میدانی بر روی دکل های انتقال نیرو گالوانیزه در شمال کشور نیز اعمال گردید و پس از گذشت سه سال بدون تغییر و مقاوم در برابر شرایط محیطی خورنده باقی مانده است. در زیر تصاویر مروبط به دکل های رنگ آمیزی شده توسط نانوپوشش گالوانثیزه سرد نمایش داده شده است.

 

شکل 1- نمایی از بخش های رنگ آمیزی شده توسط نانوپوشش گالوانیزه سرد واقع در شمال کشور