วัสดุขั้นสูงสำหรับต้านทานการกัดกร่อนและการสะสมสิ่งสกปรก

การกัดกร่อนจากทะเลและการเกิดสิ่งมีชีวิตเกาะติดทำให้เกิดความสูญเสียทางเศรษฐกิจทั่วโลกประมาณ 50,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐต่อปี และส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพในการดำเนินงานของอุตสาหกรรมทางทะเล กลุ่มเอสเอ็มอีมีประสบการณ์มากกว่า 23 ปีในการแก้ไขปัญหาทั้งสองข้อนี้ผ่านการให้บริการโซลูชันด้านวิศวกรรมทางทะเลหลากหลายรูปแบบ เรามีโรงงานขนาด 5,000 ตารางเมตรในเมืองหนานทง มีช่างเทคนิคด้านไฟฟ้าและเครื่องกลมากกว่า 100 คน สามารถดำเนินโครงการได้มากกว่า 500 โครงการต่อปี และจัดหาอะไหล่ให้เรือมากกว่า 1,000 ลำต่อปี วัสดุล่าสุดที่ทนต่อการกัดกร่อนจากน้ำทะเลและการเกาะติดของสิ่งมีชีวิตเป็นหัวใจหลักของโซลูชันของเรา ในบล็อกฉบับนี้ เอสเอ็มอีขอแนะนำวัสดุ 4 ประเภทที่ใช้สำหรับการปรับปรุงระบบ (retrofitting), การบำรุงรักษา และการสร้างเรือใหม่

โลหะผสมประสิทธิภาพสูงสำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน

สภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนสำหรับการใช้งานทางทะเลต้องเผชิญ ได้แก่ คลอรีน อุณหภูมิสูง และสภาวะที่กัดกร่อนจากการใช้น้ำทะเล ไทเทเนียมในรูปแบบไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์มีความต้านทานต่อการกัดกร่อนจากน้ำทะเลและให้ผลการใช้งานที่ดีมาโดยตลอดในงานทางทะเล อย่างไรก็ตาม ปัญหาการขาดแคลนวัตถุดิบไทเทเนียมทั่วโลกทำให้วัสดุทางเลือกอื่นที่มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนสูง (เช่น โลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม-โมลิบดีนัม ได้แก่ ชนิด 625, C-276, 22 และ 686 รวมทั้งเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนิติกขั้นสูงพิเศษ เช่น 25-6MO และ 27-7MO) ได้รับความสนใจและการนำไปใช้งานเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะในกรณีที่ต้องการคุณสมบัติดังกล่าว ควบคู่ไปกับความแข็งแรงสูงและความสามารถในการขึ้นรูปได้ดี ซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการดึงลึกแผ่นโลหะ (deep-drawing) ที่มีความหนา 0.50 ถึง 0.70 มิลลิเมตร สำหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (plate heat exchangers) ทีมบริการเทคนิคของ SME สามารถเสนอทางเลือกโลหะผสมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับประสิทธิภาพการใช้งานระยะยาว โดยอาศัยความรู้เชิงลึกเกี่ยวกับช่วงโลหะผสมที่ใช้งานจริงบนเรือแต่ละลำ

วัสดุเกรดฟังก์ชันสำหรับความสมบูรณ์ของโครงสร้าง

FGM คือการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสาขาวิศวกรรมโครงสร้างทางทะเล ซึ่งทำให้ระบบคอมโพสิตมีคุณสมบัติที่เปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไป สำหรับการประยุกต์ใช้เฉพาะนี้ คือในกรณีของท่อรับแรงดันใต้น้ำ (marine risers) หรือชิ้นส่วนโครงสร้าง องค์ประกอบ FGM ประกอบด้วยสองส่วนคอมโพสิตที่เชื่อมต่อกัน โดยมีวัสดุผิวชั้นนอกที่ทนต่อการกัดกร่อน เช่น เหล็กกล้าไร้สนิมแบบดูเพล็กซ์ ติดตั้งอยู่กับวัสดุรองรับโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูงมาก เช่น เหล็กคาร์บอน-แมงกานีส ตามข้อมูลจากการวิจัยที่มีอยู่ FGM ชนิดนี้แสดงค่าความแข็งแรงสูงกว่าและค่าความเหนียวดีกว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างเหล็กเกรด X52 ที่เทียบเคียงกัน โดยได้รับการยืนยันจากค่าความต้านแรงดึงสูงสุดที่ 587 เมกะพาสคาล และ 453 เมกะพาสคาล ตามลำดับ และอัตราส่วนความเหนียวที่ 45.47 และ 32.07 ตามลำดับ ที่น่าสังเกตยิ่งกว่านั้น โครงสร้างที่ใช้ชิ้นส่วนเฉพาะจากครอบครัววัสดุนี้ยังคงมีอัตราการกัดกร่อนเท่ากับโครงสร้างเหล็กเกรด X52 SME กำลังจับตาเทคโนโลยีนี้อย่างใกล้ชิด และขณะนี้สนับสนุนการใช้งานทางเลือกนี้ทั้งในโครงการก่อสร้างใหม่และโครงการปรับปรุงเพิ่มเติม (retro-fit) ที่ความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนถือเป็นปัจจัยหลัก

การเคลือบผิวด้วยนาโนคอมโพสิตอัจฉริยะ

ระบบการเคลือบผิวด้วยนาโนคอมโพสิตขั้นสูงที่โดดเด่นที่สุดได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างตามธรรมชาติ และปัจจุบันถูกนำมาใช้เพื่อให้การป้องกันแบบสองหน้าที่พร้อมกัน คือ การป้องกันสิ่งมีชีวิตเกาะติด (antifouling) และการป้องกันการกัดกร่อน โดยอาศัยแนวคิดโครงสร้างแบบอิฐ-ปูน (brick-and-mortar) ซึ่งใช้โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์หรือ MXene ทำหน้าที่เป็น 'อิฐ' ผสมรวมเข้ากับพอลิเมอร์ PDMS ที่ผ่านการปรับปรุงด้วยพอลิยูเรียซึ่งทำหน้าที่เป็น 'ปูน' ทำให้เกิดการเปลี่ยนสถานะแบบ 'เปิด-ปิด' ของฟังก์ชันป้องกันสิ่งมีชีวิตเกาะติด กล่าวคือ ในเวลากลางคืนจะทำงานแบบสัมผัสโดยตรงเพื่อยับยั้งแบคทีเรีย (on-contact antibacterial) ส่วนในเวลากลางวันจะทำงานแบบไม่สัมผัสโดยการปล่อยอนุมูลออกซิเจนเชิงปฏิกิริยา (off-contact antibacterial by release active oxygen species) นอกจากนี้ สารเคลือบเหล่านี้ยังสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ทั้งสองแบบ (dual-healing function) มีประสิทธิภาพในการซ่อมแซมตนเองจากหลายแหล่งมากกว่าร้อยละ 99.46 และมีความแข็งแรงของการยึดเกาะสูงกว่า 2.0 เมกะพาสคาล (MPa) พร้อมทั้งแสดงสมรรถนะที่ยอดเยี่ยมในการคงทนของพื้นผิวได้นานประมาณ 180 วันในสภาพแวดล้อมทางทะเลจริง SME ให้บริการเคลือบลำตัวเรือโดยอิงจากนวัตกรรมเหล่านี้ เพื่อให้ได้สารเคลือบที่ปกป้องลำตัวเรืออย่างมีประสิทธิภาพและต้องการการบำรุงรักษาน้อยในระยะยาว

ระบบป้องกันสิ่งมีชีวิตเกาะติดแบบควบคุมการปลดปล่อย

สูตรสารป้องกันการเกิดคราบสิ่งมีชีวิตบนผิวที่ใช้โคเปอร์ออกไซด์แบบเดิมมีปัญหาเรื่องการปลดปล่อยไอออนทองแดง (สารออกฤทธิ์) อย่างรุนแรงในระยะเริ่มต้น และการหมดสภาพของสารดังกล่าวอย่างรวดเร็วในระยะสุดท้าย ซึ่งทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม ระบบปลดปล่อยสารช้าแบบใหม่ที่อธิบายไว้ในที่นี้สามารถแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับกลไกการกัดกร่อนแบบแกลวานิกได้ โดยอาศัยคุณสมบัติที่ทองแดงไม่ละลายน้ำมาสร้างคู่แกลวานิกกับ rGO ทำให้ไอออนทองแดงสามารถละลายออกมาได้อย่างช้าๆ และควบคุมได้ ในขณะเดียวกัน แผ่น rGO ยังทำหน้าที่ปกป้องกระบวนการนี้และทำหน้าที่เป็นเกราะกันการกัดกร่อนที่ขั้วแอโนดอย่างค่อยเป็นค่อยไป อัตราการละลายของทองแดงควบคุมได้โดยการปรับอัตราส่วนระหว่างขั้วแคโทดกับขั้วแอโนด และผลการศึกษาจากการจุ่มตัวเป็นเวลา 21 วัน แสดงค่าส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์เท่ากับ 44.45% ซึ่งบ่งชี้ถึงความเสถียรของระบบ เทคนิคการป้องกันการเกิดคราบสิ่งมีชีวิตขั้นสูงเหล่านี้ถูกรวมไว้ในข้อกำหนดทั่วไปของ SME จึงส่งผลให้มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่ดีกว่า และสามารถใช้งานได้ยาวนานขึ้น

สรุป: ร่วมมือกับ SME เพื่อโซลูชันวัสดุขั้นสูง

สิ่งนี้ทั้งหมดเป็นไปได้ด้วยการเลือกวัสดุขั้นสูงที่มีสมรรถนะสูงที่ดีที่สุด — โลหะผสมทนอุณหภูมิสูง หรือวัสดุเกรเดียนต์แบบฟังก์ชัน (FGMs) หรือแม้แต่สารเคลือบคอมโพสิตอัจฉริยะที่มีระบบปล่อยสารอย่างชาญฉลาด ซึ่งเป็นเทคโนโลยีป้องกันสิ่งมีชีวิตเกาะติด (antifouling technology) ที่รับประกันอายุการใช้งานตลอดชีพโดยปราศจากสนิมอย่างสมบูรณ์ และเพิ่มประสิทธิภาพในการปฏิบัติงานของเรือให้สูงสุด SME Group มีประสบการณ์มากกว่า 20 ปีในอุตสาหกรรมวิศวกรรมทางทะเล และได้รับการรับรองตามมาตรฐานระดับสูงสุด ได้แก่ ISO 9001, ISO 14001 และ ISO 45001 เราสามารถให้การสนับสนุนคุณได้ทั่วทั้งโรงต่อเรือทั่วโลก โดยเฉพาะในจีนแผ่นดินใหญ่ ด้วยความทันเวลาและนวัตกรรม เพื่อนำเทคโนโลยีวัสดุระดับนี้ไปประยุกต์ใช้กับเรือของคุณ SME ให้การรับประกันและบริการแก้ไขปัญหาเป็นระยะเวลา 12 เดือนสำหรับปัญหาการกัดกร่อนและการเกาะติดของสิ่งมีชีวิต กรุณาติดต่อทีมขายและผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคของเราทันที