لاینینگ چیست؟

لاینینگ ها عموماً به موادی اطلاق می شود که برای اهداف حفاظتی و یا عملکردی استفاده می شوند. امروزه استفاده از لاینینگ ها برای محافظت از مواد زیرلایه در سطوح داخلی و خارجی در برابر حملات شیمیایی بر روی سطح سازه مورد نظر اعمال می شود. لاینینگ در واقع یک مانع نفوذ ناپذیر ایجاد می کند به گونه ای که محافظت بیشتری از سطوح، بسترها و سازه هایی که روی آن ها اعمال می شوند، فراهم کنند. به طور کامل به بستر می چسبد و تمام شکاف ها و درز ها را آب بندی می کند. هم چنین مقرون به صرفه ترین روش برای محافظت در برابر خوردگی را فراهم می کند و طول عمر سازه را افزایش می دهد.

مزایای لاینینگ:

از مزایای لاینینگ به خصوص لاینینگ مخازن می توان به کاهش نشت و ایجاد یک مانع نفوذ ناپذیر، کنترل و حفاظت در برابر خوردگی، افزایش طول عمر سازه، اجرای آسان و اتصال کامل به بستر، جلوگیری از ورود آلودگی به خصوص برای مخازن حاوی مایعات، حذف نگرانی های زیست محیطی، پوشش محافظ مقرون به صرفه و کاهش هزینه نگهداری اشاره نمود.

 

بررسی انواع لاینینگ ها:

در تمامی صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع معدنی و خطوط انتقال آب دریا که سیال خورنده یا ساینده در مسیر پایپینگ ذخیره یا انتقال داده می شود، برای جلوگیری از خوردگی سریع سطوح در تماس با سیال  و افزایش عمر تجهیزات و جلوگیری از آلوده سدن محصول، پوشش های مهندسی مقاوم به خوردگی در تانک های ذخیره، لوله ها، اتصالات، شیرآلات و پمپ ها انتخاب و بکار گرفته می شود. در این مقاله بطور اجمالی انواع این پوشش ها معرفی می شود و در خصوص لاینینگ هایی که در شرکت میراب برای پوشش دهی و مقاوم سازی شیرآلات و قطعات مورد استفاده قرار می گیرد نیز توضیحاتی ارائه شده است.

بطور کلی می توان سیستم های لاینینگی را به دو گروه اصلی فلزی (Metallic) و غیر فلزی (Non-Metallic) تقسیم نمود:

انواع پوشش های غیرفلزی شامل این گروه ها است و در ادامه به تفکیک معرفی شده است:

• متریال ترموپلاستیک (Thermoplastic)
• متریال ترموست (Thermosetting)
• متریال لاستیکی(Rubber)
• متریال معدنی و بوتامین (Mineral and Bitumen)

پوشش های فلزی که شامل انواع فرآیندهای Cladding است و با روش های مختلف از جمله جوشکاری بر روی سطح قطعه اعمال می شود، موضوع این مقاله نیست.

نکات طراحی و انتخاب لاینینگ مناسب: برای انتخاب نهایی نوع و نحوه اعمال لاینینگ مناسب، جزئیات زیر باید در نظر گرفته شود:

• آنالیز کاملی از سیالات یا سایر موادی که در تماس با تجهیزات هستند باید صورت گیرد. این آنالیز از آنجایی اهمیت دارد که همین اجزای با مقدار بسیار کم ممکن است آثار مخربی بر طول عمر لاینینگ داشته باشند . برای بعضی از سیالات خاص بسیار مهم است که تشخیص داده شود که آیا سیال توسط ماده لاینینگ ، رنگ خود را از دست خواهد داد و یا آلوده خواهد شد یا خیر.
• دمای کاری نرمال، حداقل و حداکثر و سیکل تغییر دما
• فشار کاری نرمال، حداقل و حداکثر و سیکل تغییرات فشار
• تشخیص اینکه آیا سیکل عملیات پیوسته است یا ناپیوسته
• جرئیات مربوط به مقدار، سایز ذرات و مشخصات فیزیکی ذرات معلق و میزان دبی عبوری
• غوطه وری ثابت یا متناوب لاینینگ، عملیات پر شدن کامل یا جزئی.
• شرایط احتمالی مربوط به تغییر فاز سیال

در مجموع علاوه بر مشخصات و شرایط سیالی که در تماس با سطوح مورد نظر برای لاینینگ است، شکل هندسی و ابعاد تجهیز نیز در انتخاب نوع لاینینگ تاثیرگذار است. بطور مثال پوشش دهی قطعات کوچک با لاینینگ های از جنس ورق های لاستیکی دشوار و بعضاً غیرممکن است و بایستی از پوشش های دیگر مثل ترموپلاستیک ها که به متریال روی سطح قطعه پاشش می شود استفاده نمود.

ترموپلاستیک ها: رایج ترین متریال های ترموپلاستیک در صنعت شیرهای صنعتی، متریال PE، PP، PTFE ، PVDF و PFA است. مزیت این نوع پوشش ها مقاومت شیمیایی خوب، وزن کم و هزینه پایینتر و ضریب انتقال حرارتی پایین در مقایسه با سایر آلیاژهای مقاوم به خوردگی است. از معایب و محدودیت های این متریال نیز در مقایسه با فلزات میتوان به اشتعال پذیری، شکنندگی ، استحکام کمتر مخصوصاً در دماهای کاری بالا و آسیب پذیر در معرض اشعه ماورای بنفش خورشید برای برخی از این متریال ها اشاره نمود.

ترموست ها: این پوشش های پلاستیکی در فرم های لمینیت تقویت شده ، کامپوزیت و رنگ مورد استفاده قرار می گیرند و کاربردی ترین این پوشش ها شامل انواع Epoxy ، Polyester و Polyurethane است.

گروه دیگری از پوشش هایی که به منظور محافظت در برابر خوردگی و عدمتاً برای مخازن و لوله ها بکار میروند شامل انواع متریال آجری، سیمانی و .. است که در جدول بالا فهرست شده است.

لاستیک ها: این نوع لاینینگ ها نیز که در دو گروه اصلی نرم (Soft) و سخت (Hard) کاربرد دارند و توضیحاتی برای کاربردی ترین آنها در ادامه این مقاله ارائه شده است.

ذخیره یا عبور محلول های خورنده یا ساینده و یا سوسپانسیون هایی که با سطوح فلزی تانک های ذخیره، لوله های بزرگ، مخازن و تجهیزاتی از جمله شیرآلات، پمپ ها و… در تماس باشند، می تواند این الزام را به وجود آورد که این سطوح، توسط موادی که در برابر واکنش های شیمیایی ناشی از تماس سطوح با محلول ها مقاوم باشند، پوشش داده یا به اصطلاح لاینینگ گردد. لاینینگ کردن این سطوح با لاستیک های ولکانیزه مقاوم به شرایط فوق می تواند مانع از تماس محلول با سطح فلز گردیده و از بروز واکنش های مخرب در آن جلوگیری نماید.  لاستیک ها، بسپارهای الاستومری با زنجیره مولکولی با بخش های فعال هستند که امکان اتصالات عرضی با یکدیگر را ایجاد می نمایند. این فرآیند اتصال عرضی، ولکانیزاسیون نامیده می شود. این فرایند با اعمال گرما یا افزودن عامل ولکانیزاسیون یا ترکیبی از این دو صورت می گیرد.  بسته به نوع لاستیک، مقدار و نوع مواد پرکننده، شرایط فرآیندی سیستم ولکانیزاسیون و سایر مواد افزودنی که مورد استفاده قرار می گیرند، مقاومت شیمیایی و خواص فیزیکی گسترده ای را می توان برای مصارف مورد نیاز به دست آورد.  هنگامی که سطحی از عوامل ولکانیزه کننده، نسبت کمی از اتصالات عرضی را برای ما ایجاد کند آنگاه لاینینگ لاستیکی نرم تولید می گردد. برخی از لاستیک های خاص وقتی توسط یک عامل ولکانیزاسیون مناسب اشباع گردند، می توانند به لاستیک سخت یا ابونیت که دارای مشخصه های استحکام کششی بالا، درصد ازدیاد طول کم در نقطه شکست و به طور عمومی دارای مقاومت شیمیایی بالا در مقایسه با لاستیک های نرم باشند بر مبنای نوع همان لاستیک تبدیل گردند.  لاینینگ لاستیکی معمولاً برای ولکانیزاسیون در دماهای بالا طراحی می گردند. اما لاینینگ های لاستیکی مشابه شامل سیستم های سریعی که دارای امکان افزایش ولکانیزاسیون در دمای محیط باشند وجود دارد. لاینینگ های لاستیکی خاصی که بتواند به صورت ورقه هایی که به فرم پیش ولکانیزه شده اعمال گردند، نیز وجود دارد. محدوده دمایی یک لاستیک یا آمیزه لاینینگی بسته به محیط شیمیایی که در معرض آن قرار دارد و ترکیب آمیزه لاستیک متفاوت می باشد.

 انواع لاستیک و خواص لاینینگ ها:

انواع لاینینگ هایی که توسط لاستیک های مختلف تولید می گردند را می توان به دو گروه نرم و سخت تقسیم نمود.لاینینگ های لاستیکی نرم معمولاً دارای محدوده سختی  40  تا  80 در مقیاس  Shore A می باشد. لاینینگ های لاستیکی سخت و ابونیت ها دارای سختی در محدوده 25 تا 80 در مقیاس Shore D می باشد. به علت آنکه عوامل بسیار زیادی در خواص جزئی لاستیک های ولکانیزه شده نقش دارند، امکان آنکه در شرح انواع لاستیک ها در مورد مقاومت شیمیایی و محدوده دمایی که ممکن است در آن استفاده شوند دقیق باشیم، نیست. بنابراین اطلاعاتی که در ادامه لاینینگ های لاستیکی نرم و سخت در خصوص لاستیک های مختلف بیان می گردد فقط به منظور راهنمایی بوده و برای اطلاعات دقیق در مورد هر نوع لاینینگ باید با پیمانکاران متخصص لاینینگ ها مشورت گردد.  

لاینینگ های لاستیکی نرم:

لاستیک های طبیعی NR یا لاستیک پلی ایزوپرنی سنتزیIR

آمیزه های لاینینگی پایه لاستیکی پلی ایزوپرن به بیشتر مواد شیمیایی معدنی به استثنای عوامل اکسید کننده خیلی قوی، مقاوم می باشند. در خصوص مقاومت به مواد شیمیایی آلی دارای محدودیت برای هیدروکربن ها، هیدروکربن های هالوژن دار، روغن های معدنی، بسیاری از روغن های گیاهی و لاینینگ ها می باشد.  در صورتیکه پلی ایزوپرن به طور مناسب آمیزه سازی گردد می تواند در محدوده 30 °C تا 100 °C استفاده گردد.

لاستیک های استایرن- بوتادینیSBR

هنگامی که هم بسپارهای استایرن- بوتادین آمیزه سازی می گردند دارای خواص بسیار مشابهی با لاستیک های پلی ایزوپرن با وظیفه مشابه خواهد بود.

 لاستیک پلی کلروپرنیCR

پلی کلروپرن ها، آمیزه های لاینینگی با مقاومت بالاتر نسبت به حرارت، اُزن، نور خورشید و بسیاری روغن ها در مقایسه با لاستیک های پلی ایزوپرنی به ما می دهند. آنها نباید برای هیدروکربن های هالوژنه یا هیدروکربن های آروماتیک استفاده گردند. بسته به ساختار کریستالی و طراحی آمیزه گرید های پلیمری وجود دارند که می توانند به طور پیوسته در محدوده دمایی -20°C تا 100°C  کار کنند.

لاستیک بوتیلی IIR

لاستیک های بوتیلی، هم بسپار های ایزو بوتیلن با میزان کمی از ایزوپرن می باشند. همچنین لاستیک های بوتیلی کلردار یا بروم دار شده که فرایند تولید آنها ساده تر است نیز وجود دارد.  آمیزه های لاینینگی بر پایه لاستیک های بوتیلی مقاومت خوبی نسبت به گرما و مواد شیمیایی دارند که شامل برخی مواد شیمیایی اکسید کننده نیز می باشند. این لاستیک ها دارای خاصیت نفوذپذیری کم نسبت به گازها می باشند.  این نوع لاستیک نباید در حضور هالوژن های آزاد، روغن های نفتی، هیدروکربن ها و هیدروکربن های هالوژنه مورد استفاده قرار گیرند.  وقتی لاینینگها بر پایه لاستیک های بوتیلی به طور مناسب آمیزه سازی گردند، دارای خواص جذب آب کمتر نسبت به سایر لاستیک ها می شوند و می توانند در محدوده دمایی -30°C تا 120°C به کار گرفته شوند.

لاستیک های اتیلن پروپیلنی EPR یا EPDM 

لاستیک اتیلن پروپیلنی به صورت هم بسپار (EPR )یا ترپلیمر (EPDM )نیز قابل دسترس می باشند. آمیزه های لاینینگی بر پایه این پلیمرها دارای مقاومت خوبی نسبت به اسیدها، قلیاها، نمک ها، اُزن و بسیاری از ترکیبات شیمیایی آلی می باشند، اما نسبت به روغن ها، هیدروکربن ها و حلال های کلردار شده مقاوم نمی باشند.   این بسپارها می توانند به صورتی آمیزه سازی گردندکه برای محدوده -30°C تا 110°C به کار برده شوند

لاستیک های نیتریلی XNBR & NBR   

 هم بسپار آکریلو نیتریل بوتادین لاستیک نیتریل NBR و نوع دیگر آن، لاستیک نیتریلی کربوکسیلیک (XNBR )دارای مقاومت عالی نسبت به تورم در برابر روغن های معدنی و سوخت ها می باشند. بسپارهایی با نسبت بالای آکریلو نیتریل به بوتادین دارای بهترین مقاومت بوده و همچنین دارای میزان نفوذپذیری کمتری در برابر گاز می باشند .نسبت های بالاتر بوتادین دارای خواص بهتر کارکرد در دماهای پایین می باشند . بسپارها نباید همراه فنول ها، کتون ها، اسیدهای کربوکسیلیک قوی، هیدروکربن های آروماتیک و مشتقات نیتروژن استفاده گردند . لاستیک های نیتریلی کربوکسیلیک عموما به علت مقاومت بسیار بالا در برابر سایش مخصوصا در ترکیب با لاستیک های بوتادینی استفاده می گردد . بسته به روش های آمیزه سازی، لاینینگی لاستیکی نیتریلی با خواص فیزیکی مشابه به لاستیک های پلی ایزوپرنی می تواند برای محدوده دمایی  -20 °Cتا 100°C  به کار برده شوند.

لاستیک های پلی بوتادینی BR  

لاستیک پلی بوتادینی معمولاً در ترکیب با پلی ایزوپرن یا لاستیک نیتریلی کربوکسیلیک برای تولید لاینینگی با مقاومت بالاتر نسبت به سایش در مقایسه با سایر لاستیک ها استفاده می گردد. همچنین دارای خواص دمای پایین مناسب تری نسبت به لاستیک های نیتریلی می باشند.

لاستیک های پلی اتیلنی کلرو سولفونات دار CSM  

لاستیک پلی اتیلن کلروسولفونات دار یک بسپار سنتزی با مقاومت عالی نسبت به حرارت، اُزن و مواد شیمیایی اکسید کننده می باشد که می تواند به گونه ای آمیزه سازی شود تا بتواند در مقابل مواد شیمیایی مانند محلول های هیپوکلریت سدیم و اسیدسولفوریک غلیظ مقاوم باشد. دارای مقاومت خوب نسبت به بسیاری از روغن ها، روانکارها و هیدروکربن های آلیفاتیک است. اما برای استفاده در برابر لاینینگ ها، کتون ها، حلال های کلردار و هیدروکربن های آروماتیک مناسب نمی باشد.  پلی اتیلن کلروسولفورات دار می تواند برای عملیات لاینینگ مقاوم در محدوده دمایی  -5°Cتا 105°C  به کار برده شوند.

لاستیک های سخت یا ابونیت

لاینینگ های لاستیکی سخت معمولاً با میزان بالاتر گوگرد در فرمولاسیون، در مقایسه با لاینینگ های لاستیکی نرم، تولید می شوند . از آنجایی که سطح گوگرد مورد استفاده، درصد نا اشباعی باقی مانده در بسپار را کاهش می دهد بنابراین لاینینگ سخت تولید می نماید. وقتی که لاستیک های غیراشباع به همراه سطحی از گوگرد بین 25 تا 50 جزء وزنی از 100 جزء وزن لاستیک مورد استفاده قرار می گیرند، آنگاه جسم سخت ولکانیزه شده به طور عمومی ابونیت نامیده می شود . این ابونیت ها می توانند از لاستیک های پلی ایزوپرن سنتزی، استایرن – بوتادین، آکریلونیتریل، بوتادین و پلی بوتادین و یا ترکیبی از آنها تولید گردند . لاستیک های سخت و ابونیت ها عموما دارای مقاومت شیمیایی بالاتری نسبت به لاستیک های نرم بر پایه همان بسپار می باشند. این مقاومت خود عموماً با کاهش در غیراشباعی بودن بسپار ولکانیزه افزایش می یابد. مقاومت در برابر گاز کلر و بیشتر اسیدهای کربوکسیلیک آلیفاتیک نسبت به سایر لاستیک ها بهبود یافته است . به واسطه افزایش در اشباع هنگام استفاده از سطوح بالای گوگرد ، ابونیت ها معمولاً دارای ازدیاد طول کم در نقطه شکست از %2 تا %10 می باشند.  بنابراین آنها در مقایسه با لاینینگ های لاستیکی نرم در دمای محیط تردتر هستند. این تردی می تواند با افزودنی های منعطف کننده کاهش یابد. ابونیت ها موادی ترموپلاست هستند. ابونیت ها معمولاً در دمای  0 °C تا  100 °C به کار می روند. برای دمای کاری پایین تر، ابونیت ها توسط منعطف کننده ها اصلاح می گردند یا لاستیک های سخت غیر ابونیتی به جای آنها مورد استفاده قرار می گیرند. بدلیل سختی بالای ابونیت و ترد بودن ساختار آن، نباید از این پوشش برای سرویس هایی دارای نوسانات و تنش های حرارتی است استفاده نمود.

 تاثیر مواد لاینینگی بر کیفیت آب : هنگامی که این مواد تحت شرایطی که برای آنها طراحی شده اند در شرایط احتمال تماس با آب آشامیدنی را دارند، نباید حاوی مواد سمی بوده و یا زمینه رشد میکروب ها، تغییر رنگ، کدورت و یا مزه یا بوی ناخواسته را ایجاد نمایند .

در ادامه تصاویری از واحد الاستومر شرکت میراب، دستگاه اتوکلاو (پخت لاستیک) و شیر پروانه ای با لاینینگ داخلی از جنس ابونیت مشاهده می شود.

پروسه لاینینگ شیرآلات بدین صورت است که ابتدا تمامی سطوح مورد نظر برای لاینینگ با روش شات بلاست چربی زدایی و تمیز می شود. سپس چسب مخصوص روی قطعه اعمال می شود و ورقه های لاستیک به ضخامت حداقل سه میلی متر و از کامپاند NBR-SBR روی این سطوح چسبانده شده و با ابزار مخصوص و با دقت محکم می شود تا محصول آماده قرارگیری در اتوکلاو برای انجام عملیات پخت و تبدیل الاستومر به سطح سخت و مقاوم به خوردگی و سایش شود.