البطانة المقاومة للأحماض في مداخن FGD هي نظام الحماية من التآكل الذي يُنفَّذ على السطح الداخلي للمدخنة من الفولاذ أو الخرسانة بعد تركيب وحدة إزالة الكبريت من غازات الاحتراق بالطريقة الرطبة (WFGD)، لمواجهة محلول التكثيف الحمضي الذي يترسب على الجدار الداخلي بعد غسل الغاز وترطيبه وتبريده إلى ما يقارب التشبع؛ ويشمل الدهانات المقاومة للأحماض، وملاط فينيل إستر محمل بقشور الزجاج، واللدائن المقواة بالألياف (FRP)، والطوب المقاوم للأحماض وبلوكات الزجاج الرغوي، وألواح التغليف المعدنية. وهي تختلف عن المداخن الجافة عالية الحرارة قبل إزالة الكبريت حيث تسود الأكسدة الحرارية والتآكل بالاحتكاك، كما تختلف عن الحماية الجوية الاعتيادية: فمادة التآكل تنتقل من الطور الغازي إلى الطور السائل المستمر، وتتغير معه سرعة التلف وأنماط الفشل.
TL;DR — جوهر التآكل في المداخن بعد إزالة الكبريت هو التكثيف المستمر تحت نقطة ندى الحمض: جزء من SO3 يتحد بالماء مكوّنًا أبخرة حمض الكبريتيك التي ترتفع بنقطة الندى الحمضية فوق نقطة ندى الماء، فينجم على الجدار الداخلي محلولٌ يتراوح pH فيه غالبًا بين 1-3. تصنّف GB/T 37187، التي حلّت نسخة 2026 محل نسختها 2018، الموادّ إلى دهانات وملاط قشور الزجاج وFRP وطوب حمضي وألواح معدنية مركّبة مع حدود كمية (التصاق على الفولاذ >=8 MPa، نفاذية بخار الماء <=1.5x10^-5 g/(m.s.Pa))؛ ويسير التنفيذ وفق تحضير السطح ثم طلاء السدّ فتشكيل البطانة فالإشعال الكهربائي للثقوب ثم مراجعة دورات تقلّب التشغيل. وتحدد الحرارة والـ pH وتقلّبات الوحدة الاختيار بين الدهان وقشور الزجاج وFRP ولوح التيتانيوم-الفولاذ.
أرقام وحدود مرجعية
- نطاق التشغيل: تحدّد GB/T 37187 بيئة عمل حماية مداخن إزالة الكبريت بغاز بين 50-80 C ومحلول تكثيف pH بين 1-3، وهي بيئة شديدة العدوانية؛ وخرج الـ WFGD غازٌ مشبع رطب تنخفض فيه حرارة الجدار الداخلي تحت نقطة ندى الحمض فيتكوّن غشاء تكثيف متصل لا متقطّع، وهذا سبب بقاء المقاطع الساخنة سليمة مقابل تآكل واسع في مقاطع التكثيف الباردة من المدخنة نفسها.
- حدود الدهانات: التصاق على الفولاذ >=8 MPa، وبدون نفطة أو انفصال بعد غمر 14 d في H2SO4 بتركيز 20%؛ وقد استُبدلت GB/T 37187-2018 بالنسخة الجارية GB/T 37187-2026، فيُعتمد عليها في الاختيار والقبول.
- ملاط قشور الزجاج: معامل نفاذية بخار الماء <=1.5x10^-5 g/(m.s.Pa) ومقاومة التآكل <=50 mg (500 g/1000 r) - فصفيحات الزجاج المتوازية تلوي مسار انتشار الوسط، وهي جوهر الحجب في البطانات الثقيلة.
- البطانات الإنشائية: مقاومة الشد المحيطي للبطانة المعلّقة من FRP >=280 MPa؛ ولوح التيتانيوم-الفولاذ بقصّ >=140 MPa وسماكة تيتانيوم >=1.2 mm واستقامة =1.0 MPa؛ وانكماش الصبّ الحمضي بعد التجفيف الطبيعي <=2.0% (وأما خواص ألواح السبائك النيكلية الميكانيكية فتُستقى من YB/T 5353).
- اختبار تقلبات التشغيل: تُقيَّم الظروف غير الاعتيادية بدورات من غمر في حمض الكبريتيك 20% لمدة 1 h -> تجفيف عند 150 C لمدة 2 h -> تبريد لمدة 1 h، عددها 30 دورة بحثًا عن النفطة والتشقق، محاكاةً لإقلاع الوحدات وتوقفها وتسرب مبادل GGH أو تجاوزه.
- نافذة التنفيذ (العرف الهندسي): سماكة تصميم ملاط فينيل إستر/قشور الزجاج غالبًا 1.5-2.5 mm على دفعتين إلى ثلاث بالمكشطة مع جفاف لمسي بين الدفعات، وتنظّم DLZ 1262-2013 درجات تحضير السطح والظروف الجوية والفحص الكهربائي للثقوب بعد المعالجة، مع ضبط جهد الفحص بحسب سماكة الغشاء (بنحو 5 V/um).
آليات التآكل: لماذا تسوء حالة المدخنة بعد إزالة الكبريت
تكثيف متصل تحت نقطة ندى الحمض
يحترق الكبريت في الوقود إلى SO2 ويتأكسد ما يقدَّر بـ 0.5-5% منه إلى SO3، الذي يتحد مع بخار الماء مكوّنًا أبخرة حمض الكبريتيك فترتفع نقطة الندى الحمضية فوق نقطة ندى الماء بكثير. في المدخنة الجافة غير المعالَجة تكون حرارة الجدار أعلى من نقطة الندى فلا يتكثف الحمض وتسود الأكسدة الحرارية. أما بعد الـ WFGD فيُهبط الغاز المغسول إلى حالة مشبعة حول 50-60 C، فيقع كامل السطح الداخلي تحت نقطة الندى الحمضية وينساب التكثيف متصلًا على الجدار؛ ومع SO2/SO3 المتبقي والكلوريدات والفلوريدات الحاملة من الغسل يتكوّن محلول حمض كبريتيك مخفف بـ pH 1-3 يهاجم الفولاذ الكربوني بالذوبان النشط بسرعة قد تبلغ ضعف سرعة التآكل الجاف بمرتبة عشرية كاملة.
مساران: هجوم على المعدن وهجوم على الخرسانة
على الأسطوانة الفولاذية يحدث تآكل بإزالة استقطاب الهيدروجين في التكثيف منخفض pH، وتتقدم الثقوب عند نقاط عدم الانتظام الهندسي - اللحامات والمراسي وفتحات التوصيل - حيث يتجمع السائل وتتكون الفجوات، وهذا لا يقاس بصدأ جوي بطيء يمكن ضبطه. أما الخرسانة فيهاجمها حمض الكبريتيك مكوّنًا الجبس والإتريتجيت فتلين البنية وتتفتت، وتتفاقم الحالة مع دورات الجفاف والرطوبة وحمض الكبريتيك المصدر بيولوجيًا؛ ولذلك يلزم على السطح الخرساني طبقة سدّ أولًا ثم بطانة حمضية، لا خرسانة عارية ودهان فحسب.
حجب قشور الزجاج ومعايير الفشل
مقاومة راتنج الفينيل إستر للحمض والحرارة أعلى من الإيبوكسي العام، وإضافة قشور زجاج بنسبة 10-40% كتليًا (مدى الخبرة الهندسية) موجّهة موازية للسطح تجبر جزيئات الوسط على سلوك طريق متعرّج يتطوّل، فتنخفض نفاذية البخار إلى رتبة <=1.5x10^-5 g/(m.s.Pa). ونادرًا ما يأتي الفشل من نفاذية الراتنج نفسه، بل يبدأ من الأسطح البينية: تحضير ناقص للسطح، تلوث بين الطبقات، سماكة غير كافية عند الزوايا والمراسي، وتشققات شعرية من فارق التمدد الحراري بين الفولاذ والبطانة؛ وما إن يتكوّن ثقب متصل حتى يسخن التكثيف ويتمركز داخل الشق فيتسارع التآكل الموضعي - وهذا منشأ شروط الالتصاق والغمر و30 دورة تشغيل في المعايير.
أنظمة البطانة وفحص التنفيذ
تحضير السطح: الحلقة التي تحكم النتيجة
يُنظَّف الفولاذ بالتفجير إلى درجة Sa2 1/2 مع وعورة ضمن مدى التثبيت المطلوب (عرفًا Rz 40-70 um) وإزالة الأملاح الذائبة والزيوت؛ أما الخرسانة فتحتاج معالجة لا تقل عن 28 d وضبط الرطوبة وإزالة قشدة الإسمنت ومعادلة القلوية الموضعية، ثم تحجز طبقة السد الماء الشعيري والقلويات. وأي صدأ عائد أو تراكم أملاح أو رطوبة زائدة في هذه المرحلة يهدر في الموقع كل الشروط اللاحقة للبطانة.
تشكيل الملاط والفحص الكهربائي للثقوب
بعد جفاف طبقة السدّ يُمسَح ملاط قشور الزجاج بالمكشطة على 2-3 دفعات حتى السماكة التصميمية (غالبًا 1.5-2.5 mm) مع تسوية بين الدفعات وتمرير الأسطوانة والملمس لا يزال لزجًا لطرد الهواء وإعادة توجيه القشور إلى التوازي. وبعد المعالجة الكاملة يُمسَح كامل السطح بكاشف الثقوب بالشرارة (DC) ويضبط جهده بحسب السماكة (رتبة 5 V/um)، فتعلَّم نقاط الانهيار وتُرمَّم وتُعاد المساحة حتى انتفاء التسريب. وفي البرد أو الرطوبة العالية تُمدَّد نافذة المعالجة لئلا نفحص أو نشغّل غشاءً جافًا ظاهريًا رطبًا باطنيًا فتظهر النفطات العامة بعد التشغيل.
قرار الاختيار: بحسب الحرارة والـ pH والتقلب
إذا استقرت حرارة الجدار ولم ينزل الـ pH تحت 2 وكانت الإقلاعات مضبوطة كفت دهانات حمضية أو طبقة قشور رقيقة؛ وإن طال الاقتراب من التشبع مع حاجة إلى المتانة فالأولى ملاط فينيل إستر بقشور زجاج أو FRP؛ ومع تكرار التشغيل والتوقف أو ارتفاع حراري لحظي بسبب تسرب مبادل GGH أو تجاوزه أو تآكل احتكاكي شديد تدخل ألواح التغليف المعدنية (تيتانيوم-فولاذ أو سبيكة نيكلية) أو الطوب الحمضي مع ملاط راتنجي في الخطة، استثمارًا أعلى يطيل دورة التشغيل بين الإيقافات. ويعرض الجدول أدناه المقارنة بحسب ظروف التشغيل.
جدول المقارنة: الظروف - الاختيار - الفحص
| ظروف التآكل | نظام البطانة المقترح | الحدود الكمية الجوهرية | القبول/الفحص | أبرز المخاطر |
|---|---|---|---|---|
| غاز مشبع رطب، pH 1-3، تقلب حراري محدود | ملاط فينيل إستر بقشور زجاج 1.5-2.5 mm | نفاذية =8 MPa | فحص شرارة كامل، صلابة باركول، سحب التصاق | تلوث بين الطبقات، سماكة ناقصة عند الزوايا |
| بطانة تحمل أحمالًا إنشائية | بطانة كاملة أو معلقة من FRP | شد محيطي >=280 MPa | درجة معالجة التقوية، اختبارات التسرب | غنى راتنج أو جسور ألياف، تسرب الوصلات |
| حمض شديد مع تآكل احتكاكي | طوب أو ألواح مصبوبة مقاومة للأحماض مع ملاط | التحام متين للملاط واللبن، فواصل مستمرة | القرع لاكتشاف التجوف، سلامة الفواصل | تشقق الفواصل وتحولها قنوات تسرب متسلسلة |
| إقلاع/إيقاف متكرر أو ارتفاع حراري عند عطل GGH | لوح تيتانيوم-فولاذ أو سبيكة نيكلية | قص >=140 MPa، تيتانيوم >=1.2 mm، استقامة <=15 mm/m | مقاومة اللحام للتآكل، قص الواجهة | نقر موضعي في اللحام بسبب إفقار الكروم، انفصال الواجهة |
| مراجعة المتانة عند تقلب التشغيل | أي نظام (مرحلة التصميم) | غمر في H2SO4 20% لمدة 1 h -> تجفيف 150 C لمدة 2 h -> تبريد 1 h x 30 دورة | تقييم النفطة والتشقق وتردي الالتصاق | تنامي الشقوق الشعرية بسبب عدم تطابق التمدد |
أسئلة متكررة
لماذا فشلت طبقة الدهان القديمة سريعًا بعد إضافة إزالة الكبريت؟
لأن منظومة التآكل تغيّرت: قبل المعالجة كان الغاز جافًا ساخنًا تسوده الأكسدة مع ندًى عرضي، وبعدها أصبح الغاز مغسولًا مشبعًا بالرطوبة، فيبقى الجدار تحت نقطة الندى الحمضي متكوّنًا محلولًا حمضيًا متصل pH 1-3. أما طلاء الإيبوكسي أو مانع الصدأ المحدد للظروف الجافة فلا يحتمل الطور السائل المستمر لا مقاومةً ولا كثافة، فلا بد من نظام البطانة المقاوم للأحماض وفق GB/T 37187.
بماذا يتفوق ملاط قشور الزجاج على الإيبوكسي العادي؟ أيكفي طبقة رقيقة؟
للتفوق سببان متراكبان: راتنج فينيل إستر مقاومته للحمض والحرارة أعلى من الإيبوكسي، وقشور متوازية تلوي مسارات الانتشار حتى تبلغ النفاذية رتبة <=1.5x10^-5 g/(m.s.Pa). أما الطلاء الرقيق فيهدر قيمة التعرج لأن الحجب يعتمد على استمرار الطبقات المتوازية ضمن سماكة كافية، لذا جرى العرف على 1.5-2.5 mm على 2-3 دفعات بدل طبقة خفيفة واحدة.
لماذا تختبر المعايير 30 دورة غمر وتجفيف وتبريد وليس الغمر الساكن فقط؟
لأن الفشل الحقيقي تولده تقلبات التشغيل: الإقلاع والتوقف وتسرب مبادل GGH أو تجاوزه يعبرون بالبطانة مرارًا بين رطب بارد وجاف حار، والفولاذ والراتنج يتمددان بمقادير مختلفة فتولد إجهادات قص دورية تشققات شعرية وتردي واجهات أسرع من الغمر الساكن. فالدورات الثلاثون مراجعة معجلة للمتانة في الظروف غير الاعتيادية، أما الغمر الساكن 14 d فيثبت مقاومة المادة للوسط نفسه فقط.
كيف نتأكد بعد التنفيذ من عدم وجود تسربات مستترة؟
الأداة الحاسمة الفحص الكهربائي بالشرارة لكل السطح بعد المعالجة الكاملة وعلى سطح جاف، بضبط الجهد بحسب السماكة (رتبة 5 V/um)، فتحدد نقاط الثقوب وتُرمَّم وتُعاد المساحة حتى لا تبقى نقطة تسريب واحدة؛ ويُستأنس بالالتصاق وصلابة باركول وقياس السماكة عند المواضع الحساسة (المراسي والفتحات والزوايا واللحامات). والفحص قبل المعالجة الكاملة أو السطح رطب يعطي نتيجة زائفة أو يخفي عيوب حقيقية.
ماذا يختلف بين مدخنة خرسانية ومدخنة فولاذية في الاختيار؟
في الأسطوانة الفولاذية تتمحور الأولوية على منع الذوبان النشط للمعدن في التكثيف الحمضي، فمفتاح الأداء الالتصاق البيني واستمرار الغشاء، وتصلح قشور الزجاج أو FRP أو ألواح التغليف المعدنية. أما الأسطوانة الخرسانية فتمسك على جبهتين: هجوم الحمض الذي يفتت البنية، والماء الشعيري الذي يرفع البطانة، فلا بد من معالجة كافية (>=28 d) وضبط الرطوبة وطبقة سد ثم البطانة الحمضية، مع الطوب الحمضي عند الحاجة. والقاسم المشترك الأحمر يبقى تحضير السطح - راجع الجدول أعلاه.
Last updated: 2026-10-05 | المصادر: متطلبات المواد المقاومة للتآكل في مداخن إزالة الكبريت GB/T 37187-2018 (النسخة الجارية محلها GB/T 37187-2026)، ودليل حماية المداخن الرطبة العاملة في محطات القوى DLZ 1262-2013، ومواصفات ألواح السبائك النيكلية YB/T 5353، ومعارف درجات تجهيز الأسطح ISO 12944؛ الحدود الكمية منقولة عن المتطلبات المنشورة لهذه المعايير، أما سماكة الغشاء وجهد الفحص الكهربائي فهما مدى هندسي معتاد يخضع لوثائق التصميم والمواصفات الجارية. إعداد: فريق التقنية لدى Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. Trade terms: EXW/FOB only.