Resoldre problemes de corrosió gràcies als polímers reforçats amb fibres

A principis dels anys 50, una central de fabricació de clor-àlcali patia greus problemes de corrosió en els caps i capçals de les seves cèl·lules. Les cèl·lules de clor requerien substitució en menys d'un any. En resposta a aquesta necessitat crítica, es va desenvolupar un nou tipus de resina de polièster, basada en anhídrid cloréndico. Aquesta resina de polièster clorada insaturat es va denominar resina de polièster cloréndica. Quan aquest material es feia servir juntament amb fibres de vidre per a preparar les cobertes i capçals de les cèl·lules, la vida de l'equip s'allargava de 5 a 8 anys en comparació amb els materials de construcció originals que requerien substitució en menys d'un any. Aquest va ser el començament de l'ús de polímers reforçats amb fibres (FRP) en el control de la corrosió. Durant els següents 50 anys s'han desenvolupat nous materials per a moltes aplicacions diferents. Al llarg dels anys, els materials de reforç també han millorat significativament. Les innovacions en els dos camps han donat com a resultat una vida substancialment més llarga, sense manteniment, de l'equip de FRP. L'ús de les resines FRP en diverses indústries s'analitzarà en aquest document. Aquesta revisió proporcionarà al lector una visió general d'on s'han de tenir en compte els materials FRP. L'ús de FRP també pot ser més econòmic en aplicacions en les que es requereixen acers d'aliatge amb alt contingut en níquel o fins i tot acer inoxidable amb un revestiment o folre. Els FRP, generalment, també tindran menys requisits de manteniment en comparació amb l'acer revestit.

La indústria minera i de processament de minerals utilitza diversos àcids forts per extreure minerals de menes de baixa qualitat. El principal àcid usat en el processament de minerals és l'àcid sulfúric, que és molt corrosiu per a la majoria dels metalls així com per al formigó. Si s'usa acer per als tancs d'emmagatzematge o l'equip del procés, també s'ha d'aplicar un revestiment o folre protector. La majoria d'aquests tancs revestits o folrats requereix un manteniment continu per mantenir protegit l'acer. Una millor opció en aquestes aplicacions des d'un equip de FRP fet amb una resina que sigui resistent a aquests àcids forts. La resina més comuna utilitzada per a aquestes aplicacions és una resina epoxi vinilester bisfenol A. Moltes peces de l'equip poden fabricar utilitzant resines epoxy vinilester. Aquestes aplicacions inclouen, però no es limiten, a cèl·lules electrolítiques, cèl·lules d'extracció per via electrolítica, precipitadors electrostàtics, extractors, conductes, ventiladors, depuradors, xemeneies, folres interns de xemeneies, cobertes de cèl·lules, reixes, baranes, tancs d'emmagatzematge, tancs de sedimentació, canonades, bombes i torres de refrigeració. Hi ha molts casos disponibles per donar suport a l'ús amb èxit de resines epoxy vinilester en aquestes aplicacions.

El procés de blanqueig usat en la fabricació de paper és molt corrosiu. El material més comú usat actualment per al blanqueig de paper és el diòxid de clor. S'ha descobert que les resines epoxy vinilester BROMADES novolac proporcionen una resistència òptima al diòxid de clor en base a assaigs en molins de paper. Els tipus d'equip en un molí de paper que poden fer-se de FRP dissenyats i fabricats adequadament són tubs de flux ascendent, torres, tancs, tambors de rentat, cobertes de tambors, canonades, depuradors i campanes. També estan disponibles molts casos per demostrar la viabilitat de FRP en aquestes aplicacions.

La indústria energètica dels EUA està immersa en el procés d'instal lar unitats de dessulfuració de gas de combustió (FGD per les seves sigles en anglès) en totes les seves centrals tèrmiques de carbó per reduir la quantitat de gasos àcids que són emesos per aquestes unitats. El procés més eficaç per eliminar aquests gasos àcids és el sistema de depuració humida de FGD. Típicament, es fan servir llots de calcària com a mitjà de depuració. Això eliminarà aproximadament el 99% del diòxid de sofre dels gasos de combustió. L'entorn de depuració és altament corrosiu per als metalls, però els depuradors, canonades de fangs de calcàries, canonades d'aigua, conductes i folres interns de xemeneies poden fer tots de FRP dissenyats i fabricats apropiadament. Cal precisar la resina adequada per obtenir una vida útil llarga sense manteniment. Altres àrees a la central energètica en les quals pot usar-se FRP són separadors de partícules dels gasos, torres de refrigeració, tancs d'emmagatzematge i passos de cables. El FRP té un cost molt competitiu en comparació amb els aliatges d'acer amb alt contingut en níquel, que, en cas contrari, haurien de fer servir en aquest entorn corrosiu. L'equip fet d'aliatges amb alt contingut en níquel té almenys el doble de cost que l'equip de FRP comparable. L'altra opció seria usar un revestiment o un folre de FRP en l'equip d'acer. Encara que aquesta és una alternativa viable, els costos de manteniment tendeixen a ser significativament més alts amb els revestiments i folres.

Un dels primers usos de FRP era una central de clor-àlcali. Es va desenvolupar una resina de polièster clorada per resistir l'entorn corrosiu de les cobertes de les cèl·lules i capçals d'aquestes. També s'han usat èsters vinílics epoxi novolac per fabricar els capçals de les cèl·lules en centrals de clor. Altres àrees en les que poden usar-se amb èxit components de FRP són les canonades, tancs d'emmagatzematge, reixetes i baranes.

L'ús de FRP també s'ha expandit en moltes altres centrals de processament químic. Algunes àrees ideals per FRP són aquelles en les que estan presents àcids minerals o clorurs. Els clorurs en aigua com aigua salada o salmorra són molt agressius per a l'acer inoxidable. Aquestes són aplicacions ideals per FRP, ja que l'equip fabricat a partir de resina de polièster isoftàlic de qualitat anticorrosió o resines epoxy vinilester és gairebé inert a l'aigua salada a temperatures de fins a 80 º C (i més altes per a algunes resines). Aquestes resines s'han usat per FRP en canonades i torres de refrigeració especialment quan s'usa aigua salada. Altres aplicacions inclouen tancs, reactors, depuradors, canonades, reixetes i conductes.

Les instal·lacions de tractament d'aigües residuals tenen moltes aplicacions en les que s'utilitza actualment FRP. L'hipoclorit sòdic és el material preferit actualment per a tractar aigua residual. El material preferit per als tancs d'emmagatzematge d'hipoclorit sòdic és FRP construït a partir de resina epoxy vinilester broma. Quan aquests tancs s'han fabricat correctament han durant més de 20 anys. Les raons per les quals FRP és el material preferit són principalment el seu baix cost inicial, baixos costos de manteniment i la llarga vida dels tancs. Altres materials de construcció no duraran tant o tenen un cost de més del doble que un tanc de FRP. Els sistemes de reducció d'olors en centrals de tractament d'aigües residuals també estan fets de FRP basat en epoxy vinilester. Els depuradors, torres d'absorció, conductes, reixetes i canonades estan fets tots de FRP.

Per assegurar una aplicació de FRP amb èxit cal tenir en compte diverses etapes que són claus. La primera etapa és determinar si hi ha una resina apropiada per al servei.

La selecció de la resina apropiada és molt important per a una llarga vida útil. La informació requerida per fer la selecció de la resina inclou els productes químics usats, concentracions mínimes i màximes, temperatures màximes, condicions anormals, requisits d'abrasió i requisits d'ignífugs. Amb aquesta informació, es pot seleccionar la resina apropiada per l'aplicació. La major part dels principals proveïdors de resina poden ajudar en la selecció d'aquesta a través de consultes al seu personal tècnic o usant les seves guies publicades de selecció de resines. La següent etapa és el disseny de l'equip apropiat. Això inclourà el folre anticorrosió apropiat i la construcció de la paret estructural. La tercera etapa és redactar plecs de condicions detallats a seguir pel fabricant i la quarta etapa és fer fabricar l'equip. La qualitat de l'equip fabricat és important, s'ha d'avaluar i aprovar-se a un fabricant d'equips d'acord amb la seva capacitat per complir els requisits de qualitat desitjats en el plec de condicions. La següent etapa és la inspecció de l'equip fabricat que s'ha de realitzar mentre s'està fabricant durant el transport, un cop s'ha rebut en el lloc i abans de la seva posada en servei.

L'equip de FRP s'ha fet servir amb èxit per mitigar la corrosió en entorns difícils des de principis dels anys 50. Hi ha molts casos que demostren que l'equip de FRP pot proporcionar una vida útil molt llarga. Hi ha moltes aplicacions en les que l'acer no aliat i l'acer inoxidable simplement no poden fer-se càrrec d'entorns químics corrosius. Actualment, molts enginyers de corrosió només tenen en compte els FRP si no poden trobar metalls apropiats per a una aplicació donada. En moltes d'aquestes aplicacions, l'equip de FRP pot usar-se amb molt d'èxit i s'ha de tenir en compte com una opció de material viable quan es busquen materials de construcció per a un nou equip.