یک دفاع ضروری در برابر اشتعال فاجعه بار در مناطق خطرناک با گازهای قابل احتراق، گرد و غبار یا بخار است.چراغهای LED ضد انفجار-. این لامپهای تخصصی به لطف محفظههایی که با دقت طراحی شدهاند، ساخته شدهاند تا در برابر ضربه فیزیکی و خوردگی شیمیایی مقاوم باشند. دانستن علم مواد در پشت استحکام این سیستمهای{3}}ایمنی حیاتی بسیار مهم است زیرا کسبوکارهای بیشتری از جمله تأسیسات پردازش شیمیایی و پالایشگاههای نفت از آنها استفاده میکنند. این بررسی به فلزات، کامپوزیتها، پوششها و تکنیکهای طراحی میپردازد که محفظههای رایج را به دژهای غیرقابل نفوذی تبدیل میکنند که میتوانند در بدترین محیطهای سیاره مقاومت کنند.
مصالح اساسی ساختمان: خط اول حفاظت
1. آلیاژهای فلزی با استحکام زیاد
فلزات طراحی شده برای شرایط سخت پایه و اساس را تشکیل می دهندLED ضد انفجار-مسکن ها:
چدن و چدن داکتیل: این مواد مقاومت در برابر ضربه و یکپارچگی ساختاری قابل توجهی دارند و در اتصالات{0} سنگین مانند سری CEAG AB05 استفاده میشوند. در حالی که تغییرات با آخالهای گرافیت گرهدار (آهن شکلپذیر) مقاومت بهتری در برابر شکست ایجاد میکنند، ساختار ضخیم آنها به طور طبیعی نیروهای انفجاری را کاهش میدهد.
آلیاژهای آلومینیومی که سبک وزن هستند و نسبت استحکام خوبی-به وزنی دارند، عبارتند از ZL102 (مورد استفاده در جعبه های اتصال BHD51). آنها هنگام ریخته گری فرم های پیچیده با ضخامت دیواره یکنواخت ایجاد می کنند که برای حفظ مسیرهای شعله ضروری است. مقاومت در برابر خوردگی خط پایه توسط لایه اکسید ذاتی آلومینیوم ایجاد می شود که توسط پوشش های 9 بیشتر تقویت می شود.
بستهای مهم، مهرهها و چرخ دندههای نصب از فولاد ضد زنگ (معمولاً درجه 304 یا 316) ساخته شدهاند، زیرا مقاومت آن در برابر کلرید است، که در شرایط شیمیایی و دور از ساحل زمانی که فولاد معمولی 13 توسط نمک یا بخارات اسیدی مورد حمله قرار میگیرد، بسیار مهم است.
دوم، طراحی ترموپلاستیک
برای قاب ها و قطعات بدون بار-:
کامپوزیتهای تقویتشده با الیاف: پلیآمیدهای پرشده از{1} شیشه، که به نام پلیفتالامیدها (PPA) نیز شناخته میشوند، در برابر فرسایش فرابنفش و حلالهای هیدروکربنی مقاومت میکنند و در عین حال پایداری ابعادی را در دماهای بالا (تا +75 درجه) ارائه میدهند.
مزایای ایمنی ذاتی: قاب های پلاستیکی در اقلامی مانند سری HarmAtex XLW5AV مقاومت ذاتی در برابر خوردگی گالوانیکی دارند و احتمال جرقه در اثر ضربه ناخواسته را از بین می برند.
لایه های حفاظتی چندگانه برای سیستم های دفاعی در برابر خوردگی
1. پوشش ها و مهندسی سطح
پوشش پودری الکترواستاتیک: این ترکیب اپوکسی{0}}پلی استر یک سد بی اثر شیمیایی را تشکیل می دهد و معمولاً در بدنه های چدنی و آلومینیومی استفاده می شود. این یک لایه پیوسته ایجاد می کند که سوراخ های کوچک را در دمای بالای 200 درجه می بندد. برای بیش از 1000 ساعت، پوشش CEAG AB05 در برابر اسپری نمک (ASTM B117) بدون ایجاد تاول 39 مقاومت می کند.
PEO یا اکسیداسیون الکترولیتی پلاسما، تکنیکی است که اخیراً در هوافضا{0}}ساخته شده است که یک لایه اکسیدی شبیه سرامیک را مستقیماً روی بسترهای آلومینیومی تشکیل میدهد. محلولهای مس فسفات، همانطور که برای AZ91D منیزیم مورد مطالعه قرار گرفتهاند، به آن کیفیت ضدباکتری میدهند و از ورود یونهای کلرید جلوگیری میکنند.
گرافن-موانع تقویتشده: ساختار تک لایه گرافن توسط کامپوزیتهای خلاقانه مانند نمونههای اولیه دانشگاه بوفالو/تاتا استیل استفاده میشود. آب به دلیل آبگریزی آن دفع می شود و سلول های خوردگی به دلیل هدایت الکتریکی آن مختل می شوند. در آزمایش اسپری نمک 10، نتایج اولیه نشاندهنده عمر مفید 4× بیشتر در مقایسه با پوششهای معمولی است.
2. مهار خوردگی فعال
آندهای قربانی: برای حفظ یکپارچگی محفظه، وسایل دریایی از آندهای ساخته شده از روی یا منیزیم استفاده می کنند که ترجیحاً خورده می شوند.
جایگزینهای کرومات: بازدارندههای جدید مانند ترکیبات دوپ شده با سریم یا پرکنندههای Al(OH)3 (که در عایقها استفاده میشوند) یونهای خورنده را از طریق فرآیندهای تبادل یونی 610 حذف میکنند زیرا کروم شش ظرفیتی (CrVI) توسط RoHS ممنوع است.
مقاومت در برابر ضربه: مکانیسم های بقا
1. نوآوری در طراحی سازه
محفظه های آجدار: دنده های تقویت کننده داخلی در محفظه های چدنی انرژی ضربه را در سراسر هندسه پخش می کنند تا از شکستگی موضعی جلوگیری شود.
ضربه-لعاب مقاوم: انبساط حرارتی کم و چقرمگی شکست قوی در شیشه بوروسیلیکات با ضخامت ۵ تا ۸ میلیمتر (مانند CEAG AB05) ترکیب شدهاند. هنگامی که به لایه های پلی کربنات متصل می شود، قابلیت "شیشه امنیتی" را در برابر زباله های پرنده نشان می دهد.
له کردن{0}}اشکال مقاوم: استفاده از اشکال قوس دار برای انحراف ضربه، محفظه های استوانه ای یا کروی (مانند جعبه های اتصال ضد شعله) سطوح صاف را کاهش می دهد.
2. استراتژی برای افزایش مواد
کامپوزیتهای زمینه فلزی: نانوذرات آلومینیوم تقویتشده با کاربید سیلیکون (SiC)، سختی را تا 40 درصد افزایش میدهد بدون اینکه مقاومت در برابر خوردگی را از بین ببرد.
زره اسپری حرارتی: تحقیقات پوشش پلاسمایی FeCrAlRE چسبندگی متالورژیکی به زیرلایهها را نشان میدهد و در نتیجه سطوحی با ساختارهای ترکیبی نانو{0}کریستالی/آمورفی ایجاد میشود که مقاومت سایشی 3× بیشتر از فلزات پایه دارند.
حفاظت هم افزایی: اعتباربخشی ها و نتایج عملی
1. طبق استاندارد EN 60529، چراغهای ضد انفجار به طور مداوم با استفاده از سیستم رتبهبندی IP گواهیهای IP66/IP67 را دریافت میکنند:
IP66: محافظت در برابر نفوذ گرد و غبار و جت های آب قوی (نازل 12.5 میلی متر در 100 کیلو پاسکال).
IP67: به مدت 30 دقیقه در عمق 1 متری غوطه ور شدن را تحمل می کند.
واشرهای سیلیکونی که بین سطوح ماشینکاری شده فشرده می شوند و دارای الگوهای شیاری هستند که اکستروژن را تحت ضربه 35 مهار می کنند.
2. برای دریافت گواهینامه، فرد باید تست محیطی شدید را بگذراند:
تست شوک حرارتی: دوچرخه سواری بدون خرابی آب بندی بین -55 درجه و +55 درجه (درجه CEAG AB05).
آزمایش 720 ساعته در محفظه های SO2/H2S که اتمسفرهای پالایشگاه را تکرار می کند برای آزمایش قرار گرفتن در معرض جو خورنده استفاده شد.
مقاومت در برابر ضربه 20 ژول (جرم 5 کیلوگرم از 400 میلی متر) بدون تغییر شکل که بر مسیرهای شعله 35 تأثیر می گذارد، به عنوان مقاومت در برابر ضربه IK10 شناخته می شود.
3. اعتبارنامه های بین المللی
تصمیمات مادی به طور مستقیم پایبندی به موارد زیر را تسهیل می کند:
علامتهای Ex db eb IIC Gb برای محیطهای گازی (تا گروه IIC-استیلن/هیدروژن) طبق ATEX/IECEx لازم است.
UL 844: نیاز به سوابق خوردگی برای سایت های کلاس I بخش 1.
در فشار نامی 1.5×، محفظه ها قبل از برخورد با سطوح آسیب دیده، تحت آزمایش های مهار مواد منفجره قرار می گیرند.
مرزهای آینده: پایداری و مواد هوشمند
1. پلیمرهایی که خود را درمان می کنند
پوششهای اپوکسی مبتنی بر میکروکپسول که در حال حاضر در حال تحقیق و توسعه برای واشرهای LED هستند، وقتی خراشیده میشوند، بازدارندههای خوردگی (مانند یونهای سریم) را آزاد میکنند.
2. اضافه کردن تولید
طرحهای بهینهشده توپولوژی- که مقاومت مهار انفجاری را حفظ میکنند و در عین حال وزن را تا 30 درصد کاهش میدهند، توسط محفظههای چاپ سهبعدی اینکونل ممکن میشوند.
3. محرکهای اقتصاد دایرهای طرحهای آلومینیومی قابل بازیافت (بر اساس CZ0274/30) و پوششهای سازگار با RoHS{3} (که کروم، کادمیوم و سرب را حذف میکنند) به سرعت در حال تبدیل شدن به استانداردهای صنعتی هستند.
محفظه های LED که می توانند در برابر انفجار مقاومت کنند، اوج مهندسی مواد هستند. این محفظههای محافظ از تاکتیکهای چند مقیاسی برای مقابله با خوردگی و انحراف ضربهها استفاده میکنند، از زرههای چدنی وسایل سنتی گرفته تا پوششهای{2}}نانو{3}}گرافن که در آینده خواهند بود. محفظههای آینده احتمالاً حسگرهایی برای نظارت بر خوردگی و قابلیتهای خود ترمیمی با توسعه علم مواد خواهند داشت و ظروف غیرفعال را به محافظهای فعال تبدیل میکنند. این نوآوری بیوقفه در فلزات، پلیمرها و پوششها تضمین میکند که چراغها در سختترین زمانها برای بخشهایی که خرابی به معنای فاجعه است، روشن میمانند.
