Instalacje przemysłowe, które transportują lub magazynują substancje chemiczne, wymagają materiałów odpornych na trudne warunki pracy. Stal, choć wytrzymała mechanicznie, nie zawsze radzi sobie z działaniem kwasów, zasad czy agresywnych roztworów. W wielu zastosowaniach lepszą alternatywą okazują się tworzywa sztuczne. Ich właściwości pozwalają ograniczyć korozję, zmniejszyć masę konstrukcji i wydłużyć okres użytkowania urządzeń. Dlaczego przemysł chemiczny coraz częściej sięga po takie rozwiązania?
Odporność na korozję i agresywne substancje chemiczne
Jednym z największych problemów instalacji metalowych pozostaje korozja. Kontakt z wilgocią, kwasami czy roztworami soli może stopniowo niszczyć powierzchnię stali. Nawet stal nierdzewna nie wykazuje odporności na wszystkie substancje chemiczne. W określonych warunkach mogą pojawić się wżery, pęknięcia lub nieszczelności.
Tworzywa sztuczne nie ulegają korozji elektrochemicznej charakterystycznej dla metali. Odpowiednio wybrany polimer może przez długi czas zachowywać swoje właściwości podczas kontaktu z agresywnym medium. Ogranicza to potrzebę stosowania dodatkowych powłok antykorozyjnych oraz częstych napraw.
Nie oznacza to jednak, że każde tworzywo wytrzyma kontakt z dowolną substancją. Niektóre rozpuszczalniki powodują pęcznienie materiału, a silne utleniacze mogą uszkadzać jego strukturę. Dlatego rodzaj transportowanego medium ma bezpośredni wpływ na wybór materiału.
Jakie tworzywa wykorzystuje przemysł chemiczny?
Producenci instalacji wykorzystują kilka grup polimerów o odmiennych właściwościach. Wybór zależy przede wszystkim od składu substancji, jej stężenia, temperatury oraz obciążeń mechanicznych.
Do często wykorzystywanych materiałów należą:
- Polietylen (PE-HD) – wykazuje odporność na wiele kwasów, zasad i roztworów soli. Znajduje zastosowanie m.in. w zbiornikach i instalacjach transportujących ciecze technologiczne.
- Polipropylen (PP) – łączy niewielką masę z odpornością na liczne substancje chemiczne. Sprawdza się w wannach galwanicznych, zbiornikach i przewodach technologicznych.
- Polichlorek winylu (PVC) – służy do produkcji rur, armatury i przewodów instalacyjnych, szczególnie tam, gdzie temperatura pracy pozostaje w dopuszczalnym zakresie.
- Polifluorek winylidenu (PVDF) – zapewnia wysoką odporność na wiele agresywnych mediów oraz podwyższoną temperaturę. Znajduje zastosowanie w wymagających instalacjach chemicznych.
- Politetrafluoroetylen (PTFE) – wyróżnia się bardzo szeroką odpornością chemiczną. Producenci wykorzystują go m.in. do wykonywania uszczelnień, wykładzin i części armatury.
Każdy z tych materiałów ma określone ograniczenia. Projektanci dobierają więc tworzywa konstrukcyjne na podstawie rzeczywistych warunków pracy, a nie wyłącznie ogólnych informacji o odporności chemicznej.
Mniejsza masa i łatwiejszy montaż instalacji
Tworzywa sztuczne mają zazwyczaj znacznie mniejszą gęstość niż stal. Dzięki temu rury, osłony, zbiorniki i inne części instalacji mogą ważyć zdecydowanie mniej od metalowych odpowiedników.
Mniejsza masa ułatwia transport oraz montaż urządzeń w miejscach o ograniczonej przestrzeni. Pozwala również zmniejszyć obciążenie konstrukcji wsporczych, choć projektant nadal musi uwzględnić sztywność materiału i ciężar transportowanego medium.
Niektóre tworzywa termoplastyczne umożliwiają ponadto wykonywanie trwałych połączeń metodami spawania lub zgrzewania. Ułatwia to produkcję zbiorników o nietypowych wymiarach, kanałów wentylacyjnych czy instalacji technologicznych o skomplikowanym przebiegu.
Czy tworzywa sztuczne zmniejszają koszty eksploatacji?
Cena zakupu nie zawsze odzwierciedla całkowity koszt użytkowania instalacji. Metalowe konstrukcje pracujące w agresywnym środowisku mogą wymagać zabezpieczeń antykorozyjnych, okresowych remontów i wymiany uszkodzonych części.
Odpowiednio dobrane tworzywo pozwala ograniczyć część tych wydatków. Brak korozji elektrochemicznej zmniejsza ryzyko uszkodzeń charakterystycznych dla metali. Dłuższe okresy między naprawami mogą również ograniczyć przestoje produkcyjne.
Trzeba jednak uwzględnić koszt materiału, wykonania połączeń, kontroli szczelności oraz przewidywany okres użytkowania. Specjalistyczne polimery bywają droższe od popularnych gatunków stali, dlatego opłacalność zależy od konkretnego zastosowania.
Kiedy metal pozostaje lepszym rozwiązaniem?
Tworzywa nie zastępują metali we wszystkich instalacjach chemicznych. Wysoka temperatura, duże ciśnienie czy znaczne obciążenia mechaniczne mogą ograniczać ich zastosowanie. Polimery wykazują również skłonność do pełzania, czyli stopniowego odkształcania pod długotrwałym obciążeniem.
Podczas projektowania instalacji trzeba sprawdzić odporność chemiczną i wytrzymałość materiału w przewidywanej temperaturze. Znaczenie mają także przepuszczalność dla określonych substancji, rozszerzalność cieplna oraz wymagania dotyczące bezpieczeństwa pożarowego i odprowadzania ładunków elektrostatycznych.
Wybór między metalem a tworzywem powinien więc wynikać z warunków eksploatacji oraz wymagań technicznych konkretnej instalacji.
Tworzywa sztuczne w instalacjach przemysłowych
Elementy z tworzyw sztucznych mogą skutecznie zastępować metalowe części instalacji chemicznych, szczególnie tam, gdzie największe zagrożenie stanowi korozja. O ich trwałości decydują jednak właściwości polimeru, sposób wykonania i warunki użytkowania.
Jeśli szukasz materiałów do produkcji części, zbiorników lub instalacji przemysłowych, zapoznaj się z ofertą firmy Transcom. Obejmuje ona szeroki wybór tworzyw technicznych, półfabrykatów oraz usługi obróbki i spawania tworzyw, co ułatwia wybór materiału i wykonanie potrzebnych komponentów.
