تولید آزمایشگاهی نانوپوشش‌های مقاوم به خوردگی و آتش

محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری پژوهشگاه صنعت نفت تلاش کردند نانوپوشش‌هایی را به منظور پوشش‌دهی سازه‌های فولادی طراحی کنند که همزمان هر دو ویژگی حفاظت از خوردگی و حفاظت از آتش‌سوزی را دارند.



به گزارش سرویس فناوری ایسنا، سازه‌های فولادی به‌ویژه سازه‌های تحت فشار و بارهای سنگین در مجاورت با آتش نمی‌سوزند اما در دماهای بالاتر از 550 درجه‌ سانتی‌گراد، استحکام و خواص ساختاری آن‌ها تضعیف می‌شود لذا افزایش دما طی مدت زمان بسیار کوتاه (چند دقیقه) موجب فروپاشی و انهدام سازه، گسترش آتش‌سوزی و به بار آمدن خسارات جانی و مالی فراوان می‌شود.

به گفته‌ سمیه محمدی، مجری طرح، در حال حاضر در بسیاری از موارد و به‌ویژه در کشور ما برای حفاظت سازه‌های فولادی در برابر آتش‌های ناشی از مواد هیدروکربنی، از سیستم‌های بتونی و سیمانی استفاده می‌شود. در این مواد که در ضخامت‌های بسیار بالا اعمال می‌شوند، تمایل به شکست و ایجاد ترک بسیار بالاست. از طرفی به علت جذب بالای رطوبت و ایجاد محیط خورنده نیاز به پوشش‌های زیر لایه‌ مقاوم به خوردگی دارند. این سیستم‌ها مقاومت مکانیکی ضعیفی دارند و هزینه‌ اعمال و نگهداری آن‌ها نیز بالاست. از طرفی وزن و ضخامت بالا در این سیستم‌ها محدودیت زیادی را در کاربردهای عملی ایجاد می کند.

وی در ادامه افزود: «یک جایگزین مناسب برای پوشش‌های بتونی و همچنین پوشش‌های سیمانی سبک وزن، سیستم‌های حفاظت‌کننده‌ آتش غیرفعال (PFP) است. این پوشش‌ها با افزایش زمان رسیدن به دمای بحرانی سازه‌ها، امکان خروج ایمن افراد از محیط و انجام اقدامات لازم برای کنترل آتش‌سوزی را فراهم می‌کنند.»

از مهم‌ترین سیستم‌های PFP، پوشش‌های مقاوم به آتش گرماتورم (IFR) هستند. این مواد در شرایط عادی مشابه یک پوشش محافظ معمولی عمل می‌کنند اما در مجاورت با آتش، (طی یک واکنش شیمیایی) با تشکیل یک لایه فوم زغال کربنی عایق حرارت، موجب کاهش انتقال حرارت به بستر فلز و افزایش زمان رسیدن به دمای بحرانی سازه می‌شوند.

به گفته‌ این محقق، از مهم‌ترین مشکلات این پوشش‌ها، عدم حفاظت از خوردگی و عدم چسبندگی مناسب به سازه‌ فولادی در مجاورت دماهای بسیار بالاست. لذا در این طرح تلاش شده تا یک نانوپوشش IFR تهیه شود که در عین داشتن عملکرد مناسب در مواجهه با آتش بتواند در حالت عادی حفاظت از خوردگی مناسبی را برای سازه‌ فولادی فراهم کند.

کاربرد اصلی نتایج این طرح در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع و کارخانجات شیمیایی و بطور کلی صنایعی است که به نوعی با ترکیبات هیدروکربنی اشتعال زا در ارتباط هستند و احتمال وقوع آتش‌سوزی در آن‌ها به هر دلیلی وجود دارد.

محمدی در خصوص ویژگی‌های نانوپوشش تهیه شده افزود: «در ساخت این پوشش از نانوذرات هیبریدی بر پایه‌ نانو صفحات گرافیت اصلاح شده استفاده شده است. بدین ترتیب علاوه بر بهبود عملکرد سیستم پوششی مقاوم به آتش و افزایش استحکام مکانیکی آن به دلیل افزایش مقاومت به خوردگی نانوپوشش IFR ، نیاز به هرگونه پوشش زیر لایه‌ مقاوم به خوردگی برطرف شده است. این امر به نوبه‌ خود منجر به کاهش قیمت سیستم پوششی، به دلیل کاهش تعداد لایه‌های مورد نیاز، خواهد شد.»

این تحقیقات در قالب پایان‌نامه‌ دکترای سمیه محمدی و راهنمایی دکتر فرامرز افشار طارمی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر حمیرا شریعت‌پناهی از پژوهشگاه صنعت نفت به انجام رسیده است. این طرح به عنوان پایان نامه‌ مورد نیاز صنعت مورد تأیید ستاد توسعه‌ فناوری نانو قرار گرفته است. آیین نامه‌ حمایت از پایان نامه‌های مورد نیاز صنعت در سایت www.nano.ir/hrdc موجود است.

منبع :