האתגר הבלתי עקבי של Biofouling בהנדסה ימית

הנדסה ימית מתמודדת עם הבעיה של ביו-פוחיות - הצטברות של מיקרואורגניזמים, צמחים, אצות, ובעלי חיים קטנים על פני השטח התת-ימיים כגון משחות ספינה, מדחף ומבנים בחו"ל, תהליך טבעי זה אינו רק בעיה קוסמטית; הוא מטיל על פני השטח התפעולי והכלכליים החזקים ביותר, על פי ארגון הים הבינלאומי, הביופולינג יכול להגדיל את הפגיעות, מה שמוביל לכדי לחץ כבד של 40% על פני השטח של דלקים של דלקים.

הבנה מסורתית Ceramic Coatings

ציפויים קרמיקה מסורתיים הם חלקיקים אורגניים, שאינם מטבוליים שנוצרו מחומרים קרמיקה כגון סיליקה (SiO2), alumina (Al2O3), zirconia (ZrO2), ולעתים titania (TiO2) ציפויים אלה הם בדרך כלל מי חמצן אורגנים מינרלים עמידים, כולל תרסיסים גבוהים של oxy-דלק (HVOF) ו-Ritesquareshated טמפרטורה גבוהה.

חומרים סרמטיים נפוצים בשימוש

  • (ב) ⁇ :0 (אל2O3): ⁇ 1) מציע קשיחות גבוהה והתנגדות לביש מעולה.זהו הציפוי הקרמיקה הנפוץ ביותר עבור אי-פוק ימי בשל מאזן העלות והביצועים שלו.
  • (ב) [15] זירוקוניה (ZrO2): ההרחבה 1 מספקת קשיחות גבוהה ותכונות מחסום תרמי, המשמשות לעתים קרובות באזורים הקשורים לרכיבה תרמית או ללחץ מכני גבוה.
  • (ב) [15] ויקרא י"א): "ו[2] ויקרא [ב] ו[ה][2]: ⁇ ⁇ ] ⁇ [דרוש מקור]], ו[ה] [15],[דרוש מקור] [ב[[המאה ה-20]].

כיצד Ceramic Coatings Achieve Anti-fouling

המנגנון נגד מינוף של ציפויים קרמיקה מסורתיים שונה באופן יסודי מזה של צבעי biocide-relating . אבל במקום להרוג אורגניזמים כי להתיישב, ציפויים קרמיקה פועלים על ידי מניעת דבקות פיזית.the אולטרה-smooth, משטח אנרגיה נמוכה שנוצר על ידי הרבה קרמיקה קרמיקה יכול גם להפחית את היכולת של אורגניזמים ימיים - מ barnacles ו mussels כדי a bioemato-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to a ⁇ s-to-to-to-to-to-to a ⁇ s-to-to-to a ⁇ s-to-to-to-to-to-to a ⁇ s-to-to-to-to-to-

יתרונות מרכזיים של Ceramic Coatings בסביבה של הנחתים

יחסים חריגים וארוכותיות

ציפויים Ceramic מציגים התנגדות יוצאת דופן קורוזיה, שחיקה והתקפה כימית. בתנאים ימיים, שבו תרסיס מלח, ממזהמים, ורמות pH מחלחלות ביותר ציפויים אורגניים, קרמיקה נשאר כמעט ללא אישור.

תאימות סביבתית

בניגוד לצבעים קונבנציונליים נגד כוונון המשחררים נחושת, אבץ או ביוצידס - כפופים כעת מוגבל או אסורים בתחומי שיפוט רבים - ציפויים ארומטיים אינם רעילים מטבעם.הם אינם חודרים לתוך עמודת המים, ובכך נמנעים מפגיעה באורגניזמים ימיים שאינם targettget.זה תואם למגמות רגולטוריות הנוכחיות, כולל הנחיות הביו-מפות של ארגון הים הבינלאומי ודוחפות כלפי האמנה הבינלאומית למניעת בקרה על ידי ספינות נגד ספינות נגד ספינות בקרה או קרמיקה.

תחזוקה נמוכה ועלויות תפעול

האופי החלקי, הלא מקל של ציפויי קרמיקה, מפחית באופן משמעותי את התדירות והעוצמה של ניקוי הושול. Vessels עם ציפויים קרמיקה עשויים לדרוש ניקוי תת-ימי רק פעם 2-3 שנים, בהשוואה לשנה עבור צבעי ביו-צידה.כאשר ניקוי הוא הכרחי, קל יותר כי אורגניזמים מזיקים אינם מתחברים חזק יותר.זה מפחית זמן ייבוש, עבודה, זיהום מפעולות ניקוי, יתר על ידי התחממות, יתר על ידי תסכול.

יעילות הידרודינמיקה

על ידי שמירה על משטח חלק באופן עקבי, ציפויים קרמיקה לשמר את העיצוב הידרודינמי המקורי של הכלי.אפילו שיבושים קטנים יכולים להגדיל את גרר ב 10-30%; ציפויים קרמיקה מגבילים באופן דרסטי את ההשפלה הזו.מפעילי צי דיווחו על חיסכון של 5-15% לאחר המעבר מצבעים מסורתיים לטכנולוגיות קרמיקה, בהתאם לפרופילי הפעלה ולחץ רעוע.

שיטות יישום ופרקטיקה הטובה ביותר

הפריסה המוצלחת של ציפויי קרמיקה בהנדסה ימית על הכנה משטח קפדני ושליטה בתהליך.לפני ציפוי, את פלדה יש לנקות ליד מתכת לבנה (Sa2.5 או יותר) וחוספס כדי ליצור פרופיל מכני של 75-125 מיקרומטר.זה מושג בדרך כלל על ידי פיצוץ חודר, חלודה, או צבע קיים חייב להיות לחלוטין כדי להבטיח את הקשר עצמו הוא כמה טכניקות תרמית של שימוש הוא בדרך כלל על ידי סגסוגת אחת של רסיבי.

  • (FLT:0)Plasma Spraying:FLT:1 השתמש קשת חשמלית כדי ionize גז, מייצרת טמפרטורות גבוהות מאוד (עד 15,000 מעלות צלזיוס) כדי להמיס אבקות קרמיקה. שיטה זו מייצרת ציפויים צפופים מאוד עם דבקות מעולה ונפיחות נמוכה.זה מעדיף נכסים בעלי ערך גבוה כמו כלי שיט ימי ופלטפורמות offshore.
  • (FLT:0) גבוה-ואטות Oxy-Fuel (HVOF) Spraying:FLT:1 Combusts גז דלק עם חמצן כדי להאיץ חלקיקים במהירויות סופר-קוליות. HVOF מייצרת ציפויים עם מעט מאוד פורוזיות נמוכה וחוזק אג"ח גבוה, אם כי זה פחות מתאים לנקודות ההיתוך הגבוהות ביותר.
  • (FLT:0)Wire Arc Spraying:FLT:1 פחות נפוץ עבור קרמיקה בשל מגבלות חומריות, אך משמש לתערובת מסוימת של צוואר הרחם שבו חלקיקים קרמיקה מוטבעים במריצה מתכתית.

לאחר המחיקה, הציפוי עשוי להיות חתומה עם דחיסה הידרופובית דקת כדי להפחית עוד אנרגיה פני השטח, או שהוא יכול להיות שנשרף אם גסות כבר מינימלית. בקרת איכות כוללת מדידת עובי, פורוזיות (בדרך כלל מתחת 1% עבור ציפוי HVOF), כוח משקעים (בדיקות טיהור השקעות מעל 30 MPa), ומשטח קריטי במהלך יישום עקבי הוא שמירה על 2 פעמים לחץ דם גבוה יותר על פני השטח) לעתים קרובות על פני השטח של לחץ דם איטי יותר על פני השטח.

גבולות ואתגרים מתקדמים

למרות היתרונות הרבים שלהם, ציפויים קרמיקה מסורתיים אינם ללא חסרונות.הנושא המשמעותי ביותר הוא כיפות: קרמיקה נדרשת כוח רבייה נמוך ויכולה לשבור תחת השפעה של מעוטים, קרח, או ריצוף. ציפוי פצח עלול לחשוף את הפלדה הבסיסית לקורוזיון, הדורשת תיקון קרמיקה או ירידה גבוהה יותר, יכול גם להיות בעייתי אם ההתרחבות התרמית אינה אחראית, צבע מוביל לטמפרטורה גבוהה יותר, או ממתכת, בעיקר כדי להפחית את זה.

השוואה עם טכנולוגיות חלופיות נגד ייצוב

כדי לקשור את התפקיד של ציפויי קרמיקה, זה עוזר להשוות אותם עם גישות נוגדות-מניעה נפוצות אחרות:

צבעי ביוקדל (Self-Polishing Copolymers)

אלה נשארים השיטה הנפוצה ביותר בשימוש.הם משחררים את הביוצידות לאט להרוג אורגניזמים התיישבות.עם זאת, חששות סביבתיים מובילים להגבלות הדוקות יותר, והציפוי מאבד יעילות לאורך זמן, כאשר המאגר הביו-צידה מתמוסס.הם גם דורשים התחדשות תקופתית ומייצרים פסולת רעילה במהלך הסרתם.

מיקסום מבוסס-סיליקון משחרר את הקואטינגס

ציפויים (Elastomeric) עובדים על ידי יצירת אנרגיה דלת-קרקע, משטח לא מקל כי אורגניזמים לא יכולים לדבוק בתוקף.הם לא רעילים ויעילים תחת מהירויות כלי שיט גבוהות, אבל הם סובלים עמידות מכנית גרועה - הם בקלות ניזוקים על ידי גרד או קוויטציה. ציפויים סרמיים מציעים עמידות על שחיקה מעולה, מה שהופך אותם מתאימים לספינות קרח או מים רדודים.

Biomimetic Microtextured Surfaces

בהשראת עור כריש או אורגניזמים ימיים אחרים, פני השטח האלה משתמשים טופוגרפיה כדי למנוע התיישבות.בעוד שהם מבטיחים, הם עדיין בפיתוח ולא התאימו את תוחלת החיים של קרמיקה.שלב מיקרוטקסטורות עם ציפויים קרמיקה הוא תחום פעיל של מחקר.

כיוונים עתידיים ומחקרים חמים

הדור הבא של ציפויים נגד קרמיקה מעוצב על ידי התקדמות במדעי החומרים. מגמות מפתח כוללות:

  • (FLT:0)Nanoceramic Additives:BuildFLT:1) שילוב חלקיקים (למשל, ננו-אלמינה, ננו-סייקה) לציפויים יכול להפחית את הנפיחות, לשפר את הקשידות, ולאפשר היווצרות של מרקמים פונקציונליים ב nanoscale.
  • (FLT:0) Hybrid אורגני-Inorganic Coatings:FLT:1 אז מה שנקרא "ceramers" משלב חלקיקים קרמיקה עם כבל פולימר כדי לשפר גמישות תוך שמירה על כמה יתרונות קרמיקה.
  • החוקרים מטביעים מיקרו-capsules המכילים סוכני ריפוי בתוך מזחלות קרמיקה.כאשר סדקים, הקפסולות מתנדנדות ושחררות חותם, שיקום שלמות פני השטח ומונעות קורוזיה.
  • (FLT:0) photocatalytic Ceramics:FLT:1 קרמיקה מבוססת טיטאניה יכול להפיג את ההונאה האורגנית תחת אור UV / אור. pants חדשים (למשל, חנקן, כסף) להרחיב את הפעילות הזאת לאור גלוי, פוטנציאל להפוך photocatalytic נגד fouling יעיל אפילו בתנאים עמוקים של אור נמוך יותר.
  • (FLT:0) שיטות חיזוי מתקדמות:FLT:1 , תרסיס קר וטכניקות פיזור אווירול מפותחים כדי ליישם ציפויים קרמיקה בטמפרטורות נמוכות יותר, הרחבת תאימות עם תת-שכבות רגישות חום כמו אלומיניום או מסובכות.

מסלולים רגולטוריים ברחבי העולם מעדיפים פתרונות שאינם ביולוגיה.ההנחיות הביו-פופולינג של IMO, תקנות המוצרים הביו-קולידיים של האיחוד האירופי, ובקרת מדינת הנמל במקומות כמו קליפורניה ואוסטרליה הן כולן שמניעות את התעשייה הרחק מצבעים רעילים.כפי שתקנות אלה מתדקרות, העלות הכוללת של בעלות על מערכות מבוססות ביו-סיאדה תגביר, תוך ניתוק האיזון הכלכלי עוד יותר לטובת הציפוי קרמיקה.

מסקנה

ציפויים קרמיקה מסורתיים מייצגים טכנולוגיה בוגרת אך מתפתחת, אשר מתייחסת לאתגר הבסיסי של ביופוחיות ימיות מבלי להסתמך על כימיקלים רעילים.שילובם של עמידות קיצונית, בטיחות סביבתית, ויעילות הידרודינמית מתמשכת הופכת אותם לבחירה משכנעת עבור מפעילי צי מודרני, מתקני אנרגיה offshore, וארכיטקטורה ימית, בעוד עלויות יישום וערעור נשאר מכשולים, החידושים החומריים מתמשך - במיוחד בנושביקים, היברידיים, מערכות הגנה עצמית, כמו גם על פני השטח הרגיל שלהם, כמו גם כדי להפחית את מטרות תחבורה סטנדרטית גבוהה יותר ויותר.

(ב) ◄ .

  • (ב) ,0) ,IMO Biofoulating Guidelines
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ◄ ⁇ (הופנה מהדף Non-Biocide Anti-fouling TechnologiesFillo)