Table of Contents
والمواد التي تُعدّ من الطراز البحري هي حلول متخصصة تهدف إلى الحفاظ على سلامة وكفاءة أنابيب المياه الباردة في البيئات البحرية المطلة، وهذه الأنابيب حاسمة بالنسبة لمجموعة من النظم على متن السفن ومنابر المياه البحرية، بما في ذلك حلقات المياه الباردة في منطقة المحيط الهادي، وتبريد العمليات للمعدات، وتوزيع المياه الصالحة للشرب، وإدارة مياه الصابورة، والجمع الفريد من رذاذ الماء الثابت، وارتفاع الرطوبة، وتقلب في درجات الحرارة الميكانيكية.
أهمية العزل البحري - العالمي لخطوط المياه الباردة
وفي البيئات البحرية، يؤدي العزل السليم لخطوط أنابيب المياه الباردة عدة مهام مترابطة لا غنى عنها لكل من الأداء والسلامة، وأكثرها إلحاحاً هو ] التحكم في أجهزة التبريد .() وعندما تتدفق المياه الباردة عبر الأنابيب، يمكن أن تنخفض درجة الحرارة السطحية إلى أدنى من نقطة الانهيار المحيطة بالهواء الرطب، وبدون وجود حواجز مائلة على سطح مركب مركب محكم.
وكفاءــة الطاقة هي محرك رئيسي آخر، وكثيرا ما تنتج المياه المهبلــة بتكلفة كبيرة ] )لوائح كفاءة الطاقة التي وضعتها المنظمة البحرية الدولية( ]FLT:1][.
وعلاوة على ذلك، يحمي العزل الأفراد من الحروق (في خطوط المياه الساخنة) ومن عدم الارتياح أو الإصابة من الاتصال بالأسطح الباردة للغاية، وفي سفينة تخضع للحركة، يمكن أن يتسبب الأنابيب الباردة الخالصة عند درجات الحرارة المحيطة بالطاقم القريب من الزرق في ضرر على سطح الأرض، ويوفر العزل بيئة عمل أكثر أمانا، وأخيرا، يقلل العزل الجيد من انتقال الضجيج من التدفق والهتزه، ويسهم في بيئة معيشية والأكثر راحة.
المواد المشتركة لعزل المواد البحرية
وتخضع عملية اختيار المواد العزلة لقدرتها على مقاومة العصيان، وعلى الأداء الحراري، وعلى مواجهة التحديات المادية والكيميائية للبيئة البحرية، وتستخدم المواد التالية على نطاق واسع وتعترف بها معايير الصناعة مثل ASTM C534] فيما يتعلق بعزل الخلايا النسيجية المرن المسبق والمواصفات المماثلة.
Polyurethane (PUR) and Polyisocyanurate (PIR) Foam
إن رغاوى بوليوريثان هي أحد أكثر الخيارات شعبية لعزل المياه الباردة البحرية بسبب أدائها الحراري الممتاز وتصلب هيكلي، وهي متاحة أيضاً كقاعات مجهزة سلفاً، وصحائف، ونظم مستعملة للرش، ولرغاوي البيرفلورية قدرة منخفضة جداً على التصريف الحراري (من الناحية العادية 0.022 إلى 0.028 W/mK)، مما يسمح بتكرار وجود خلايا في مجال السلامة.
Polyethylene (PE) Foam
كما أن رغاوى البوليثيلين هي مادة مرنة ومغلقة توفر مقاومة جيدة للرطوبة واستقرار كيميائي، وهي خفيفة الوزن، يسهل قطعها وتركيبها حول أفران الأنابيب، ولديها معدل منخفض لاستيعاب المياه، وكثيرا ما تستخدم الرغاوي على الأنابيب الصغيرة، مثل تلك التي تستخدم في المياه الصالحة للشرب أو المياه ذات الحرارة المنخفضة، حيث تتضرر المرونة وسهولة التركيب(35).
المطاط - المطاط (الأساسية)
- إن الرغاوي المغلقة التي تُشار إليها عادة على أنها قذف مطاطي، ربما تكون أكثر المواد المحددة في إطار قنوات المياه الباردة البحرية وغليونها، وتُحدث براندات مثل أرمافلوكس (أرماسيل) أو كيلو مترات في قطاع الصناعة، وتُعتبر الميزة الرئيسية لذلك أكبر من المقياس البنفسجي (0.0.0) لأن المادة في حد ذاتها رغاوي مغلب مائي منخفض جداً
Mineral Wool and Cellular Glas
وفي حين أن الصوف المعدني (الجر) والزجاج الخلوي أقل شيوعاً في خدمات المياه الباردة، فإن الصوف المعدني يوفر مقاومة ممتازة للنيران (غير قابلة للاحتراق) واستيعاباً سليماً، إلا أنه غير قابل للشرب ويتطلب حاجزاً فعالاً جداً لمنع حدوث حوادث قطع في الماشية، مما يؤدي إلى تدهور شديد في أداء الرش الحراري.
معايير الاختيار للمواد البحرية
ويتطلب اختيار المواد العزلة الصحيحة تقييما دقيقا مقارنة بمجموعة من المعايير التقنية والتشغيلية، وينبغي النظر في العوامل التالية خلال مرحلة التحديد، وذلك على النحو المثالي بالتشاور مع أخصائي هندسة بحرية أو مصنّع للعزل.
مقاومة الحركة وقابلية الدفن
وفي بيئة بحرية، يكون الرطوبة هو العدو الرئيسي للعزل، ويجب أن تكون المواد إما مغلقة بطبيعتها (مثل رغوة الفستم أو زجاج الخلايا) أو أن تُغطى في حاجز مُغلق باستمرار (مثل المزلاج المعدني أو المعاطف الفلكية الثقيلة).
أداء العزل الحراري
وتحدد ] السلوك الحراري (ك-قيمة) كمية سمك العزل المطلوبة لتحقيق الحد الأدنى من درجة الحرارة أو التحكم في التكثيف، ويستخدم المهندسون عادة الحسابات استنادا إلى معايير الوكالة أو برامجيات الصانعين لتحديد السميك المطلوب للظروف المحيطة (الدرجة المتوسطة، القيمة النسبية) التي يرجح أن تُواجه على السفينة إلى أدنى حد.
السلامة من الحرائق والامتثال
فاللوائح البحرية، ولا سيما قانون ] IMO لإجراءات اختبارات الحريق (FTP) ) والفصل الثاني - 2 من نظام SOLAS، تفرض شروطا صارمة لأداء الحرائق على المواد المستخدمة في بناء السفن، ويجب أن تستوفي المواد العزلة في كثير من الأحيان معايير منخفضة القابلية للاشتعال، وتوليد دخان منخفض (الدخان والدخان) وهي مثلا شهادة الارتقاء بمنتج 07.
الصلاحية الميكانيكية والتقلب
وتخضع الأنابيب على السفن لاهتزازات مستمرة من المحركات والمضخات والحركة الموجية، ويجب أن يكون العزل قادرا على تحمل ذلك دون كسر أو تمزق أو فقدان شكله، كما أن المواد المرنة مثل الرغاوي الفاصولية مناسبة تماما لخطوط المهوية، في حين قد تحتاج الرغاوي الصلبة إلى دعم إضافي أو مفاصل مرنة، كما أن مقاومة التأثير مهمة بالنسبة للمناطق التي قد يصطدم بها الأفراد أو يمتصون بها.
تركيب أجهزة منع الحمل وظروف الموقع
ويؤثر سهولة التركيب على تكاليف المشروع والجدول الزمني، فقطاعات الأنابيب السابقة أسرع من تركيبها، ولكنها تتطلب قطعاً دقيقاً وتركيباً للمناشف والتجهيزات، وتوفر رغاوي البوليوريثان المطبق على نحو ثابت طبقة غير مثبتة، ولكنها تتطلب معدات متخصصة وضوابط بيئية (الزمنة والرطوبة) لعلاجها معالجة سليمة، وفي مشاريع إعادة الضبط، القدرة على وضع حواجز في حساب حول الأنابيب الموجودة ذات القدرة على الوصول المحدود.
الامتثال لقواعد مجتمع التصنيف
وقد حددت مجتمعات التصنيف مثل ABS ] وسجل لويد وDNV متطلبات محددة لمواد العزل المتعلقة بالسلامة من الحرائق والسمية والسلامة الهيكلية، وكثيرا ما يكون نظام العزل معتمدا من نوعه للتطبيق المقصود، وقد يؤدي عدم استخدام المواد المعتمدة إلى عدم الامتثال، وقضايا التأمين، وإعادة العمل أثناء الدراسة الاستقصائية.
أفضل الممارسات في مجال ضخ المياه الباردة البحرية
وحتى أفضل مواد العزل لن تؤدي وظيفتها إذا كانت التركيب دون المستوى، فالانتباه إلى التفاصيل أثناء التركيب أمر حاسم، لا سيما فيما يتعلق بتختم الرطوبة وحماية الميكانيكية.
الإعداد السطحي
ويجب أن يكون سطح الأنابيب نظيفاً وجافاً ومجانياً من الصدأ والنفط والشحوم، وفي كثير من الحالات، يتم تطبيق التصفيات المخففة أو المضادة للتآكل قبل العزل، وينبغي أن يكون الأنبوب في حالة الرغوة الفاشلة عند درجة حرارة مرتفعة جداً، مما يؤدي إلى حدوث تثبيت تحت الحاجز قبل أن يكتمل الحاجز.
Vapor Barrier Continuity
ويجب أن يكون حاجز البخار غير متقطع، ففي حالة العزل غير المختطف، يجب أن تكون جميع الإنضمامات ملصقة بمصنع يوصى به، وتوفر ختماً متقناً، أما بالنسبة للنظم المصفورة (مثلاً، PUR مع PVC أو المكدس المعدني)، فلا بد من تداخل السترة وختمها بأشرطة مضادة للطقس أو بمرونة.
الدعم والاحتفاظ
ويجب دعم العزلة المزدحمة على نحو كاف على دعم الأنابيب أو على صنادلها لتجنب التفاخر أو الضغط، وينبغي تأمين العزل المرن بالضمادات أو الارتداد على فترات زمنية لمنعه من الانزلاق، أما بالنسبة للأنابيب العمودية، فيجب دعم العزل بواسطة حلقات معدنية أو مقاطع تنقل الوزن إلى الأنابيب نفسها.
إقامة الشبكات والاختراقات
ويجب أن تُغلق جميع المفاصل، والسفن الطويلة، والترايمز حول التغلغلات (مثلاً، الشنق، وأورام الحرارة، والمجسّسات) بشكل دقيق، وينبغي أن يؤدي الاختتام أو المطاط المصنّع الذي يظل مرناً ويحتفظ بالارتداد في الظروف البحرية، وفي المناطق المرتفعة الحركة مثل المناطق التي تقل فيها الركام إلى التحولات المفتوحة، ينبغي أن يؤدي الاختراق المزدوج إلى منع حدوث ذلك.
صيانة نظم العزل والتفتيش عليها
ومن الضروري إجراء تفتيش منتظم للصيد قبل أن يؤدي إلى التآكل أو نفايات الطاقة، وينبغي أن تكون فترات التفتيش جزءا من نظام الصيانة المقرر للسفن.
التحقّق البصري من الأضرار
وينبغي أن يبحث الموظفون عن سترات ممزقة، أو قذف محطم، أو أشعة مقطعة، أو علامات لطخة الرطوبة أو القذف من العزل، وأي منطقة رطبة أو مفككة أو متفاخرة ينبغي أن تكون مصممة على الإصلاح، ولا سيما فيما يتعلق بدعم الأنابيب، حيث يكون الضرر الميكانيكي شائعا.
اختبارات للتسجيل
وفي النظم الحرجة، يمكن للكاميرا الحرارية أو قياس الطحالب أن يكشف عن البقع المبللة المخفية، ويفقد العزل الرطب مقاومة حرارية ويعزز تآكل الأنابيب، وإذا تم تشبع جزء من العزل، يجب إزالتها، وتنظيف الأنابيب، وتركيب عزلة جديدة مع حاجز جديد للبخار.
إجراءات الإصلاح
ويمكن أحيانا إصلاح عمليات قطع صغيرة أو تمزقات صغيرة بقطعة وخراطيم مناسبة، ولأجل الفشل الأكبر، كثيرا ما يكون من الموثوق به إزالة القسم المتضرر والاستعاضة عنه بالعزلة الجديدة، ويجب أن تستنسخ جميع عمليات الإصلاح سلامة الحاجز البخاري الأصلية، ولا تكتفي بتجاوز العزلة الجديدة على القطعة القديمة المضرورة.
اعتبارات دورة الحياة
وتتراوح مدة خدمة العزل البحري المتوقعة بين 10 سنوات و 20 سنة، تبعاً للمواد ونوعية التركيب والتعرض التشغيلي، وكثيراً ما تستمر النظم الزجاجية غير العادية والزجاجية الخلوية لفترة أطول في البيئات المتطلبة، وينبغي، كجزء من دورات التنظيف الجاف للسفن، أن يتم فحص العزل وتجديده بصورة منهجية عند تدهوره.
المعايير التنظيمية والتصديقات
ويجب أن تمتثل مواد العزل البحري لمصفوفة من المعايير الدولية ومعايير المجتمع التصنيفي، وتشمل المراجع الرئيسية ما يلي:
- IMO FTP Code Part 1] (non-combustibility) and ]Part 5 (surface flammability) for materials used in accommodation and service spaces.
- IMO Resolution MSC.307(88)] - Code for marine construction materials, including fire tests for insulation.
- ASTM C534] - المواصفات القياسية للعزل الخلوي المرن المسبق.
- ASTM C591] - المواصفات القياسية للعزل البوليزوين الجامد المسبق للأجهزة الخلوية المضغوطة.
- Clasification Society Rules] (ABS, DNV, LR, BV) - Each society publishes specific requirements for insulation in various ship systems.
- SOLAS Chapter II-2] - متطلبات السلامة من الحرائق التي كثيرا ما تُلزم بانتشار اللهب المنخفض وتدني سمية المواد المحترقة.
وعند تحديد العزل، يطلب دائما الحصول على شهادة امتثال أو موافقة من النوع من المصنع تشير صراحة إلى المعايير البحرية المنطبقة.
اعتبارات التكاليف وقيمة دورة الحياة
وينبغي أن تُقيَّم التكلفة الأولية للعزل البحري على أساس أدائه الطويل الأجل، فعلى سبيل المثال، قد تُكلَّف رغاوى الفلزات العالية الجودة أكثر من سعر بديل مكافئ لبوليثيلين، ولكن مقاومة الطوابق العليا ومرونتها يمكن أن تقلل بشدة من تكاليف الصيانة والاستبدال على مدى فترة 15 عاماً، وبالمثل، فإن وجود نظام ثابت بشكل صحيح للحواجز البخارية يتجنب إلحاق ضرر بجهاز إعادة التشفيروئيل بالدولار.
الجوانب البيئية والمتعلقة باستدامة
كما أن المواد الحديثة للعزل البحري قد تقيَّم بصورة متزايدة من أجل آثارها البيئية، وتشمل الاعتبارات الرئيسية إمكانية للاحترار العالمي للعوامل المفجرة المستخدمة في إنتاج الرغاوي، وإعادة تدوير المواد، والامتثال للوائح مثل توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن المواد الهيدروجينية (إعادة تقييد المواد الخطرة) التي يمكن أن تُعرض حالياً مواد متعددة المقاييس ذات الأساس البيولوجي.
الاتجاهات المستقبلية في مجال زراعة الأحجار البحرية
(ب) إضافة إلى ذلك، فإن العديد من التكنولوجيات الناشئة بدأت تجد تطبيقات في رزم المياه الباردة. [تمثل في: FLT:0] Aerogel insulation [FLT:]
خاتمة
واختيار مواد العزل من الدرجة البحرية لخطوط المياه الباردة هو قرار يؤثر على كفاءة الطاقة وموثوقية النظم والسلامة والامتثال التنظيمي، ويجب أن تتطابق المواد بعناية مع نطاق الخدمة المحددة - درجة الحرارة، والتعرض للرطوبة والمواد الكيميائية، والتحميل الميكانيكي، ومتطلبات السلامة من الحرائق، كما أن قواعد الفرز المحتوية على مواد البرمجيات المتعددة الأطراف التي تسهم في استمرارية استخدام المواد الكيميائية.