Badania własności powłok gumowych w czasie budowy i eksploatacji instalacji odsiarczania spalin

Autor

Krystian Filipczyk
„ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Zakład Chemii i Diagnostyki

Wprowadzenie

W instalacjach mokrego odsiarczania spalin, ze względów ekonomicznych, do budowy wielkogabarytowych urządzeń używa się stali konstrukcyjnych niskowęglowych lub stali niskostopowych, w których ogólna zawartość pierwiastków stopowych nie przekracza na ogół kilku procent. Materiały te wykazują niską odporność korozyjną i w warunkach panujących w instalacjach muszą być chronione powłokami antykorozyjnymi.

Do ochrony powierzchni wewnętrznych absorberów używane są wykładziny gumowe, dobierane gatunkowo w zależności od agresywności i temperatury medium oraz panujących warunków erozyjnych. Charakteryzują się one zwiększoną odpornością na dyfuzyjne działania pary wodnej, gazów i wody. Pod wpływem panujących w absorberze warunków środowiskowych wykładziny ulegają procesom starzenia i tym samym, po wieloletnim okresie eksploatacyjnym, zmniejszają się ich właściwości antykorozyjne. Z tego powodu wykładziny gumowe poddawane są okresowej kontroli. Podstawowymi parametrami, które podlegają nadzorowi, są stopień nasycenia i głębokość wnikania wilgoci na przekroju wykładziny oraz parametry fizyczne takie jak twardość i wytrzymałość na zrywanie. 
W większości instalacji odsiarczania spalin stosowane są wykładziny gumowe typu Kerabutyl BS, Kerabutyl BBS oraz Chemoline 4B. Wykładziny te produkowane są na bazie kauczuku chlorobutylowego (CIIR).

Aby rzetelnie ocenić stan techniczny powłoki gumowej eksploatowanego absorbera, istotne jest pobranie do badań reprezentatywnej próbki. Badania te mają bowiem ocenić dalszą przydatność eksploatacyjną powłoki oraz ewentualnie określić obszar wymagający regumowania. Dlatego też w pierwszej kolejności należy dokonać szczegółowych oględzin powłoki na zainstalowanym absorberze, a następnie wytypować obszary, z których zostaną pobrane próbki wykładziny gumowej. Po pobraniu próbek wykładziny gumowej miejsca te muszą zostać naprawione. Na tym etapie bardzo ważne jest, aby naprawa była wykonana fachowo – przez firmy posiadające odpowiednią technologię. Ewentualna nieszczelność może bowiem w bardzo szybkim czasie przyczynić się do zniszczenia całej powłoki, a w konsekwencji absorbera.

Badania na etapie budowy instalacji odsiarczania spalin

Przy nowych inwestycjach bardzo ważnym elementem jest kontrola jakości poszczególnych etapów gumowania, począwszy od kontroli etapu przygotowania powierzchni – zazwyczaj śrutowania. Działania prowadzące do końcowego odbioru stanu wykładziny gumowej obejmują:

  • badania stopnia przygotowania powierzchni wg normy PN-EN ISO 8503-2, co odpowiada wymaganiom określonym w normie DIN 28051 i DIN 28053, zgodnie z którą stopień przygotowania powinien odpowiadać wzorcowi „ Sa 2½";
  • badania chropowatości powierzchni wg wzorca porównawczego Segment 2, co odpowiada wymaganiom normy DIN EN ISO 8503-2. Chropowatość powinna wynosić >50 µm;
  • wizualną kontrolę powierzchni po śrutowaniu (100% powierzchni);
  • badania wizualne powierzchni absorbera po gruntowaniu;
  • badania wizualne powierzchni absorbera po gumowaniu (100% powierzchni);
  • pomiary grubości wykładziny gumowej metodą magnetyczną wg normy PN-EN ISO 2808 (dopuszczalne odchylenie -10%);
  • badania szczelności wykładziny gumowej na 100% powierzchni metodą wysokonapięciową.

W trakcie trwania wyżej wymienionych operacji prowadzony jest ciągły monitoring temperatury, wilgotności względnej oraz temperatury punktu rosy. Temperatura zalecana podczas procesu gumowania to od +10 do + 30°C.

W trakcie prowadzenia całego procesu gumowania, równolegle i w identycznych warunkach klimatycznych, montuje się „blachy kontrolne", które służą do wykonania badań niszczących wykładziny gumowej. Celem tego działania jest sprawdzenie, czy guma po nałożeniu spełnia określone wymagania.

Badania laboratoryjne

Szczegółowe własności wykładzin gumowych możliwe są do określenia jedynie na podstawie badań laboratoryjnych. W zależności od tego czy mamy do czynienia z nowym absorberem czy też już eksploatowanym, badania są prowadzone na próbkach pobranych z blach kontrolnych lub na próbkach pobranych bezpośrednio z absorbera (np. po kilku latach eksploatacji). Badania laboratoryjne mają na celu określenie parametrów fizykochemicznych pobranych próbek wykładziny gumowej i obejmują:

  • badania wizualne,
  • pomiary grubości,
  • pomiary twardości,
  • badania wytrzymałości na rozerwanie oraz wydłużenia przy zrywaniu,
  • badania przenikania wilgoci,
  • mikroskopowe badania wewnętrznej struktury gumy.

Powierzchnie próbki od strony złącza adhezyjnego w pierwszej kolejności poddaje się oględzinom wizualnym, a następnie, zgodnie z obowiązującą procedurą badawczą, usuwane są resztki złącza adhezyjnego. Później przeprowadza się ponownie oględziny wizualne wszystkich powierzchni prób przy 10-cio krotnym powiększeniu.

Aby określić wielkość ewentualnego spęcznienia wykładziny gumowej spowodowanego absorbcją wody wykonywane są pomiary grubości próbek gumy.

Istotnym parametrem określającym własności gumy jest jej twardość. Twardość wykładziny gumowej zmienia się w trakcie eksploatacji. Tempo zmian jest różne w zależności oraz miejsca zainstalowania (absorber, kanały spalin, zbiorniki buforowe). Pomiary twardości gumy wykonywane są metodą Shore A, a wyniki zestawia się z wartościami zawartymi w warunkach dostawy.

Kolejnymi ważnymi własnościami powłoki gumowej są wytrzymałość na rozerwanie oraz wydłużenie przy zrywaniu. Parametry te określane są poprzez badania wg normy DIN 53504.

Do pobrania pełna wersja artykułu w wersji PDF

Artykuł ukazał się w czasopiśmie „Energetyka Cieplna i Zawodowa" nr 1/2014 pod tytułem „W walce z korozją...Własności powłok gumowych w czasie budowy i eksploatacji instalacji odsiarczania spalin".

Artykuł oparty na referacie wygłoszonym podczas VI Forum Dyskusyjnego „Doświadczenia eksploatacyjne instalacji odsiarczania spalin", zorganizowanego przez ENERGOPOMIAR w dniach 16 − 19 kwietnia 2013 r. w Tatrzańskiej Łomnicy.