كيفية حماية المستوى أجهزة الاستشعار من الممرات البحرية البيئات

تحدي الكوروسيون في الاستشعار على مستوى البحر

إن أجهزة الاستشعار من المستوى هي عناصر حيوية في البيئات البحرية، وتوفر الرصد الأساسي للمياه والوقود ومستويات النفايات في الصهاريج والزجاجات والمستودعات على متن السفن والهياكل البحرية، وموثوقية هذه أجهزة الاستشعار تؤثر مباشرة على السلامة التشغيلية، وكفاءة الوقود، والامتثال البيئي، غير أن البيئة البحرية تتسم ببطء شديد، وتتميز بتردد عال، ورش الملح، وارتفاع مستوى الحساسية في المياه المالحة.

وتوفر هذه المادة دليلا شاملا لحماية أجهزة استشعار المستويات في البيئات البحرية، وسندرس العلوم خلف التآكل، ونناقش اختيار المواد، ونستعرض المعاطف الواقية والضغوط، ونستكشف التقنيات المتقدمة مثل حماية الهرّب، ونضع استراتيجية قوية للإعالة، وبتنفيذ هذه التدابير، يمكن للمشغلين أن يمددوا فترة حساسية تتراوح بين ثلاث وخمس مرات، وأن يخفضوا الصيانة غير المخطط لها، وأن يكفلوا قياسات دقيقة في أشد الظروف.

فهم آليات التصويب في البيئات البحرية

وللحماية من التآكل بفعالية، يجب أولا أن يفهم المرء كيف يحدث في سياق بحري، فالكوروزيون عملية كهروكيميائية تتطلب عقدا، وقطعا، وكهرباء، ووصلات كهربائية، وفي مياه البحر، يكون الإلكتروليت شديد السلوك بسبب الملح المذوب، مما يعجل بشدة برد الفعل.

تصوّر غالفانيا

وعندما يكون هناك معادن مبعثرة متصلاً كهربائياً في مياه البحر، يصبح المعدن الأكثر نشاطاً منبراً وتآكلاً تفضيلياً، ويمكن أن يخلق مستشعر فولاذي لاصق مقروناً بقوستين مركبتين من البرونز زوجين جافانيين، مما يؤدي إلى سرعة الحفر على المعدن الأقل نبلاً، كما أن اختيار مواد متوافقة أو عزلها كهربائياً مع الموصلات.

الرزم وكوروسيون الكريفي

ويحدث التآكل في الركود في أماكن ضيقة حيث توجد بقايا مياه راكدة، مثل طبقات الغاز، أو في آبار الاستشعار، وهذه الأشكال خطيرة بصفة خاصة لأنها يمكن أن تسبب تسربا عميقا بأقل ضرر سطحي ملحوظ.

التصويب المؤثر على المناخ

ويمكن للبكتيريا وغيرها من الكائنات المجهرية في مياه البحر أن تنتج منتجات ثانوية عدوانية مثل كبريتيد الهيدروجين، مما يؤدي إلى هجوم سريع على العديد من المعادن، كما أن الكيماويات تخلق خلايا توتر مختلفة، وتتسارع التآكل تحتها، وهذا أمر له أهمية خاصة في خزانات الوقود والباليه حيث تتراكم المادة العضوية.

ويساعد معرفة هذه الآليات في اختيار استراتيجية الحماية الصحيحة، ويتيح مكتبة الموارد وثائق ذات حجية بشأن التآكل البحري، وذلك من أجل التعمق في علوم التآكل.

اختيار المواد المقاومه للكوروسيون

إن خط الدفاع الأول هو اختيار جهاز استشعار مصنوع من مواد مقاومة للبيئة البحرية، ولا يجب أن تصمد المواد فحسب بل أن تكون متوافقة أيضا مع السائل المحدد (المياه البحرية والوقود والمياه المستعملة) وتلبي الاحتياجات الميكانيكية.

ستايلس

فالفولاذ اللاصق خيار شائع، ولكن مسألة الصفوف، حيث أن الفولاذ غير القابل للذوبان من النوع 304 يوفر مقاومة تآكل جيدة في المياه العذبة ولكنه سيحفر في مياه البحر، حيث أن من الأفضل أن يعاني من هذه المواد من الفولاذية الخفية التي تتراوح بين 2 و3 في المائة، ولكن لا تزال عرضة للاحترار أو الماء المكلورة، كما أن المقاومة الفولاذية الفوقية الاصطناعية مثل حية 904 لتر أو الإجهاد.

Titanium

فالتيتانيوم وسبائكه مقاومان بشدة لتآكل مياه البحر بسبب فيلم ثابت من أكسيد التدفئة الذاتية، وكثيرا ما يستخدم التيتانيوم في مساكن الاستشعار والسبارات، كما أن الرسم البياني 5 (تي-6Al-4V) يوفر قوة أعلى، وتقاوم التيتانيوم الحرق والعقيدة والتآكل المفاجئي كثيرا حتى في حالات السحب العالية التكلفة المحتملة.

العيد النيكل - البصل

إن السواحل مثل هاستيلوي سي-276 والإيكون 625 توفر مقاومة استثنائية للتآكل العام والمحلي في المياه البحرية العدوانية وفي ظروف حمضية، وكثيرا ما تحدد هذه المحاسن في الصهاريج الكيميائية أو البيئات الساخنة والمكلورة، وهي مكلفة ولكنها قيّمة في تطبيقات الموثوقية العالية.

البلاستيك والمركبات

فاللدائن الهندسية الحديثة توفر دائما حصانة التآكل وتستخدم على نطاق واسع في أجهزة استشعار من المستوى في الدبابات البحرية، كما أن الفلور من البوليفينيلدين والبوليتروفوريثيلين يوفران مقاومة كيميائية غير مسددة ويمكن أن يعملا بدرجة حرارة عالية، فالنيلون (بولياميد) أقل تكلفة، ولكنه يستوعب الرطوبة بمرور الوقت؛ ويعرض النيلون المزود بالزجاج استقراراً مبدئياً أفضل.

قائمة مرجعية لاختيار المواد

• نوع البطيخ ودرجه الحرارة
• عمق الازدهار وسرعة التدفق
• وجود الكلور أو المواد البيولوجية
• التوافق مع المعدات المرتبطة
• الاحتياجات من القوة الميكانيكية (الضغط، الاهتزاز)
• تكاليف الميزانية ودورة الحياة

ويقدم العديد من صناعات الاستشعار مثل Flowline خرائط مفصلة لمدى توافق المواد، وهي مخططات لا غنى عنها أثناء المواصفات.

التكتل الواقي والعلاج السطحي

وعندما لا تستطيع المواد الفرعية نفسها مقاومة البيئة بشكل كامل، فإن المعاطف توفر حاجزا إضافيا، فالإعداد والتطبيق السليمين للسطح هما أمران أساسيان لمواكبة النجاح.

التكتلات البديهة

(مثلاً، الازدحام الخالي من المذيبات أو الأكسدة العالية) يوفران صمامات ممتازة وخواص الحاجز ضد الماء وأيون الكلوريد، ويستخدمان عادة في مساكن الاستشعار، والمزلاجات، والمضبوطات، ولأجل أقصى أداء، يستخدمان جهازاً للتصوير المغناطيسي مصمماً لمدد العلاج من ثاني أكسيد الكربون ومنتجيه قبل شروق الشمس.

Polyurethane Coatings

وتبدو المعاطف البوليوريثان أكثر استقراراً من الأوعية، كما أنها توفر المرونة ومقاومة الإبخار، وكثيراً ما تُطبق كغطاء فوق الأوعية الوبوكسية، غير أنها قد تستوعب الطرطوبة ببطء، مما يجعلها أقل ملاءمة للارتطام المستمر، وهي تعمل جيداً على الكابلات الحسية والأقسام الخارجية.

التوابيت السيولوجية والإرغائية

إن المعاطف الملوّثة بالأشعة السيرمية أو السيراميات المشتعلة بالشعلة تخلق سطحاً صلباً غير مقصود يقاوم التآكل والتشويش، ويمكن تطبيقه على مسبارات الاستشعار المعدني لمنع التآكل الغارفاني والحفاظ على الدقة، ويستخدم بعض أجهزة الاستشعار المتقدمة طلاء الألمنيوم المُنشقة بالأشعة الحرارية.

التعبئة والتجويف

ويضيف الكهرباء بالنيكل أو الكروم طبقة نبيلة، ولكن قد يكون لها تضخم مصغر يسمح بالبدء، ويزيل تكاثر الفولاذ اللاصق الحديد الحر ويعزز طبقة سميكة وحمائية من أكسيد الكروم، وهو علاج كيميائي بسيط يحسن بدرجة كبيرة من مقاومة الحفر، وبالنسبة للمستشعرات التي تحتوي على قطع فولاذية لا تصق، يحدد معدل انتقال حمض النيت(7).

التطبيق والصيانة

ويجب تطبيق التكليفات في بيئة خاضعة للمراقبة مع توفير العلاج المناسب، فالتلامس الموقعي بعد التركيب أمر لا مفر منه، واستخدام مجموعة مواد إصلاح من مصنع التغليف.

أفضل الممارسات للتقليل من التعرض للكوروسيون

حتى أفضل المواد والملابس ستفشل إذا تم تركيب جهاز الاستشعار بطريقة تضخ المياه أو تشجع العمل المجري، ويمكن أن يمتد التركيب الفكري بشكل كبير إلى حياة الاستشعار.

عمليات الكشف عن الممتلكات والمساكن

بالنسبة للمستشعرات التي لا يجب أن تُغْطَر، تستخدم جهاز كشف مائي يُعرّفُ IP67 أو IP68، المادة الضامنة يجب أن تكون مقاومة للتآكل: الألياف المُعززة من البلاستيك، أو البوليكربونات، أو الألمونيوم الذي يحتوي على معطف من الأوكسجين الثقيل،

تحديد المواقع والتوجيه

تجنب تركيب أجهزة الاستشعار في المناطق الرطبة حيث يمكن تراكم الحطام والمياه، وبالنسبة لمستشعرات مستوى الصهاريج، فإن نقطة الدخول لا تنقش في أجهزة الاستشعار الالكترونية، وبالنسبة للمستشعرات فوق الصوتية أو الرادارية، ينبغي أن يكون الهوائي موجها رأسيا لمنع تجميع المياه على الوجه الجذاب، واستخدام مصباح ثابت أو باطل لتسريع القاذورات.

حماية المواقد والموصلات

وكثيراً ما تكون النوافذ هي الحلقة الضعيفة، حيث تستخدم الكابلات التي تستخدم في الصف البحري مع موصلات النحاس المطّن وسترة صلبة (بوليوريثان أو شور 90 مليئاً) وتحتفظ بالوصلات فوق مناطق الرماد إن أمكن، وتستخدم الموصلات تحت الماء تصميمات حادة قابلة للأكل ومقاومة للتآكل مثل تلك التي تستخدم من ]

Acrificial Anodes for Sensor Protection

Sacrificial anodes are commonly used to protect metal structures in seawater. They can also be used to protect the metallic parts of a sensor if they are electrically connected to the tank or structure. For a sensor made of 316L stainless steel mounted on a steel tank, a zinc anode attached nearby will corrode instead, protecting both the sensor and the tank. Ensure the anode is properly sized and replaced before it is 90% consumed. Never use aluminum anodes in high-pH environments as they may passivate. A qualified marine cathodic protection engineer should design the system if multiple anodes are used.

التقنيات المتقدمة: حماية المصابين بالمرض والملقاة

وبالنسبة للمستشعرين في بيئات قاسية، قد يكون من الضروري توفير حماية نشطة إضافية.

الحماية الحالية للطوابع

وتستخدم النظم الحالية المكتظة إمدادات الطاقة الخارجية لتقود التيارات من من معبر غير مهيمن (مثل أكسيد المعادن المختلطة) إلى جهاز الاستشعار، وهذا يمكن أن يحمي مناطق كبيرة جدا، ولكن يلزم التحكم بعناية لتجنب الإفراط في الحماية، مما قد يسبب إرهاق الهيدروجين على بعض المواد (مثلاً، التيتانيوم)، وتستخدم هذه النظم عادة في أجهزة الاستشعار الثابتة بصورة دائمة في السفن الكبيرة أو منصة المياه البحرية.

Desiccants and Nitrogen Purging

بالنسبة للمستشعرات في الضواحي، حافظوا على بيئة داخلية منخفضة الرطوبة، استخدموا جهاز التنفس الخفيف (مثلاً، الجيل السيليكي مع مؤشر الرطوبة) على مهب الهواء في الضواحي، وبالنسبة للمستشعرات الحرجة، يحافظ النيتروجين على الغلاف الجوي في الداخل والجفاف، وهذا فعال بشكل خاص بالنسبة للمستشعرات التي لديها اتصالات معدنية أو الكترونيات المعرضة داخل السكن.

المعالجة البيولوجية ضد وزارة الدفاع المدني

وإذا كان التآكل الميكروبيولوجي مشكلة معروفة، فإن الجرعة الدورية للدبابة التي تحتوي على مواد بيولوجية معتمدة يمكن أن تقلل من تكوين الفيلق الحيوي على سطح المجس، وأن تتشاور مع السلطة المسؤولة (مثل خفر السواحل) قبل أن تحقن المواد الكيميائية في الدبابات البحرية.

الصيانة والرصد من أجل الحياة الموسعة

لا توجد طريقة للحماية دائمة، فالجدول الزمني المعتاد للنفقة يلحق التآكل في وقت مبكر ويطيل فترة الحساسية.

التفتيش والتنظيف

- أجهزة استشعار التفتيش كل ثلاثة أشهر في السنة الأولى، ثم تتكيف على أساس التحلل الملاحظ، والبحث عن القذف، والصبغ، أو التصفيق، أو القذف، وتنظيف جهاز الاستشعار بالمياه العذبة، والغسل الناعمة، وتفادي المنظفات التي يمكن أن تلحق الضرر بالطلاء أو الأختام، وإزالة رواسب الملح من السطحات المعرضة، وأجهزة الاستشعار في صهاريج الرواسب، لا تكفل أي بناء للحم.

رصد الأداء

وكثيرا ما يتجلى التآكل أولا في القراءات العائمة أو المتقلبة، وقد يشير التغير المفاجئ في الناتج دون تغيير في العمليات إلى تدهور مستقيم (مثلا، ثقب من خلال المعاطف المسببة لتغير في القدرة)، كما أن هناك قراءات مقارنة مع إشارة معيرة، وتنفيذ رصد الظروف باستخدام جهاز تحكم منطقي قابل للبرمجة يُنبه عند انحراف القراءات عن عتبة محددة.

تكرار التكليفات والاستبدال

يجب تفتيش وفحص أنظمة التكليف حسب جدول الصانع أو عندما يكون الضرر مرئياً

معايير الاستبدال

[11] sensor should be replaced if any of the following occur:

• ]Visible frting or cracking on the wetted material
• Coating failure that cannot be repaired

• دراسة حالة: تحسين حياة المعلم على قارب عمل

  وقد شهد أسطول من سفن الدعم البحرية إخفاقات في أجهزة الاستشعار من المستوى كل ستة أشهر على خزانات مياه الصابورة والوقود، حيث كانت أجهزة الاستشعار الأصلية تحتوي على 316 لام من المساكن الصلبة ذات السطح الممتر، وكان السبب في عدم وجود حفرة بالقرب من الخيوط المتصاعدة، وكان الحل ثلاثة أضعاف: التحول إلى جهاز استشعار من طراز PVDF-sheathed sathored with a titanor.

  خاتمة

  وتقتضي حماية أجهزة الاستشعار من مستوى البحر من التآكل اتباع نهج متعدد المستويات، ويبدأ بفهم آليات التآكل المحددة في مجالات اللعب والحفر والحرق والحرق والميكروبيولوجي، ويضمن اختيار مواد مقاومة للتآكل مثل التيتانيوم، أو الفولاذ الفوقي الاصطناعي، أو البلاستيك الهندسي، إنشاء نظام للكشف عن النسيجات الاصطناعية، وتطبيقات التطهير الاصطناعية، وتطبيقات الضبطية المتأنيية

  ويسفر الاستثمار في هذه الاستراتيجيات عن عائدات كبيرة من خلال انخفاض وقت العمل، وانخفاض تكاليف الاستبدال، وتحسين السلامة، وسيتوقف الجمع المحدد بين التدابير على سوائل الصهاريج، ودرجة حرارة التشغيل، والاحتياجات التنظيمية، ويوصى بشدة بتقديم المشورة إلى مهندس متصل أو أخصائي في الاستشعار أثناء تصميم النظام، ومن خلال اتخاذ موقف استباقي، يمكن للمشغلين أن يكفلوا بقاء أجهزة الاستشعار ذات المستوى في أفق عمل موثوق بها، حتى في أكثر البيئات البحرية تآكلا.