Kas apsaugo autonominių povandeninių transporto priemonių (AUV) plonos folijos balasto tankus nuo giliavandenės plyšių korozijos?

Tolimojo nuotolio autonominės povandeninės transporto priemonės (AUV) ir giliavandeniai sklandytuvai remiasi kintamo plūdrumo sistemomis (VBS), kad galėtų važiuoti tarp paviršiaus telemetrijos ir bentoso gylio, nenaudojant privairavimo jėgainių. Šių sistemų pagrindas yra vidinės skysčių pūslės ir plonos folijos balasto rezervuarai, kurie suspaudžia ir plečia hidraulinę mineralinę alyvą arba įsiurbia aplinkos jūros vandenį, kad sureguliuotų transporto priemonės tankį.

Kadangi transporto priemonės patvarumas priklauso nuo griežto naudingojo krovinio svorio biudžeto, šių balastinių pūslių negalima pagaminti iš sunkaus titano arba storasienių kompozitų. Dizaineriai naudoja itin plonas, didelio lankstumo aliuminio barjerines folijas ( 1000/8000 serijos , matuokliai nuo 50 μm iki 150 μm ). Tačiau giliavandenių eksploatavimo sąlygos sukuria aiškų gedimo mechanizmą: giliavandenių plyšių koroziją . Mikrotarpeliuose, tokiuose kaip mechaniniai tvirtinimo flanšai, ultragarsinės siūlės ir vožtuvų gnybtų lizdai, įstrigęs, stovintis jūros vanduo greitai deoksigenuojamas, parūgštindamas vietinį skystį ir sukeldamas lokalius mikro duobutes, kurios gali perforuoti plonas folijos membranas per vieną veikimo ciklus.

Sukurtos daugiasluoksnės dengtos barjerinės folijos , sujungiančios didelio grynumo aliuminio pagrindą su kryžminiu ryšiu susietais organosilano konversijos sluoksniais ir hidrofobiniais, labai elastingais fluoropolimerais arba modifikuotais epoksido-fenoliniais viršutiniais sluoksniais, apsaugo nuo šio gedimo režimo. Jie sandarina mikrokapiliarus, izoliuoja metalinius paviršius nuo sustingusių chlorido jonų ir užtikrina patikimą, priežiūros nereikalaujantį plūdrumo ciklą kelių mėnesių autonominių tyrimų metu.

Struktūrinis substratas: didelio lankstumo 1000 / 8000 lydinio folija

AUV kintamo plūdrumo pūslės reikalauja didelio hermetiškumo, kad neprasiskverbtų dujoms ir alyvai, o jos lankstosi per tūkstančius gylio ciklų:

1235 / 8011 didelio grynumo aliuminio šerdis: užtikrina didelį pailgėjimą (>15% - 20%) ir nulinį skylutės poringumą, todėl galima sudėtingai sulankstyti, klostuoti ir pripūsti pūslę be nuovargio plyšimo.

Hermetiškas skysčių barjeras: Skirtingai nuo gryno polimero pūslių (tokių kaip poliuretanas arba TPU), kurios lėtai sugeria vandenį arba leidžia hidraulinės alyvos garams prasiskverbti per mėnesius, aliuminio folija yra visiška fizinė kliūtis skysčiams ir dujoms.

Minimalus poslinkis virš galvos: sveriančios mažiau nei 350 g/m², plonos folijos pūslės padidina vidinių sausų skyrių dedvorį, paliekant vertingos vietos šoninio nuskaitymo sonarams, apatiniams profiliuotojams ir ličio jonų akumuliatorių bankams.

Specializuota plyšių-barjerinių dangų chemija

Standartiniai pramoniniai lakai trūkinėja sulankstyti arba suminkštėja ilgai panardinant į vandenį. Jūrinės klasės plonos folijos sistemose naudojamos aukšto barjero, lankstumui atsparios dangos:

Modifikuota epoksidinė-fenolinė / fluoroelastomerinė matrica: sudaryta iš lanksčių, labai kryžminių polimerų grandinių, kurios išsitempia ir atsistato ciklinio šlapimo pūslės ciklų metu, tuo pačiu atsparios vandens absorbcijai esant dideliam hidrostatiniam slėgiui.

Hidrofobinis, mažai drėkinantis paviršius: dideli kontaktiniai kampai atstumia vandens lašelius ir neleidžia susidaryti sustingusioms drėgmės plėvelėms mechaninėse gnybtų jungtyse paviršiaus priežiūros metu

Techninis patvirtinimas ir praktinis atlikimas 

Toliau pateiktame našumo palyginime pabrėžiami dengtos aliuminio barjerinės folijos eksploataciniai pranašumai, palyginti su alternatyviomis AUV plūdrumo pūslės medžiagomis:

B2B komercinis pelnas ir inžinerijos IG AUV kūrėjams

DUK

1 klausimas: kodėl plyšių korozija yra pavojingesnė už bendrą koroziją AUV balasto talpyklose?

A: Bendroji korozija laikui bėgant tolygiai plonina metalą nuspėjamu greičiu. Plyšių korozija yra lokalizuota ir puola giliai viduje stovinčius tarpus, pvz., po spaustukų flanšais arba išilgai sulenktų siūlių, kur įstrigęs vanduo rūgštėja. Plonoje folijoje ( 50 μm–150 μm  ) dėl šios lokalizuotos duobutės per kelias savaites gali atsirasti per didelio storio skylučių nuotėkis.

2 klausimas: kodėl vietoj aliuminio folijos nenaudojus gryno polimero arba guminių pūslių?

A: Gryno polimero pūslės (pvz., TPU arba nitrilo guma) lėtai sugeria jūros vandenį esant dideliam hidrostatiniam slėgiui ir leidžia hidraulinės alyvos garams prasiskverbti per šlapimo pūslės sieneles per kelis mėnesius. Aliuminio folija suteikia nepralaidų fizinį barjerą, kuris palaiko stabilius plūdrumo skaičiavimus ir apsaugo nuo kryžminio skysčio užteršimo.

3 klausimas: kaip danga atlaiko nuolatinį plėtimąsi ir susitraukimą plūdrumo ciklo metu?

A: Dangai naudojamos didelio elastingumo termoreaktingos dervos (pvz., modifikuoti epoksidiniai fenoliai arba fluoroelastomerai), sukurtos dideliu pailgėjimu. Jis lankstosi kartu su plastiška aliuminio folija pūslės pripūtimo ir ištuštinimo metu be mikroįtrūkimų ir nenulupdamas nuo metalo.

4 klausimas: ar dengtą aliuminio foliją galima sandariai užsandarinti arba suvirinti į sandarias pūsles?

A: Taip. Dengta folija gali būti pagaminta su virinamu termoplastiniu vidiniu sluoksniu arba sujungta naudojant nepertraukiamą ultragarsinį siūlių suvirinimą. Tai leidžia automatizuotai pagaminti iš ritininio ritinio pagal užsakymą trimačius pūsles ir dumples.

5 klausimas: kas atsitiks plyšyje, jei jūros vanduo įstrigo po tvirtinimo spaustuku?

A: Be apsaugos įstrigęs jūros vanduo praranda ištirpusį deguonį ir rūgštėja, nes kaupiasi chlorido jonai, puolant aliuminį. Uždėjus barjerinę dangą, elektrolitas negali liestis su metaliniu paviršiumi, užkertant kelią cheminei reakcijai, sukeliančiai plyšių koroziją.

Išvada

Sulfidui atsparus dengtas aliuminis yra praktiška, naši ir ekonomiška alternatyva nikelio superlydiniams, skirta giliavandenių hidroterminių srovių stebėjimo prietaisams.

Norėdami optimizuoti vulkaninių angų projektų pirkimą:

Nukreipkite į plunksnų dispersijos zoną, o ne į ventiliacijos angą: naudokite padengtą aliuminį srovei sekti, ribas stebėti ir vandens kolonėlės uostymo prietaisus (2°C – 80°C); rezervinis titanas arba superlydiniai zondams, įkišamiems tiesiai į 350°C hidroterminę angą.

Neorganinės / keraminės-hibridinės dangos formulės: pašalinkite standartinius jūrinius poliuretanus; nurodykite skersiniu ryšiu susietas polisilazano arba keraminių fluorpolimerų matricas, skirtas nuolatiniam pH 2,0–4,0 skysčių poveikiui.

Reikalingas 100 % kibirkšties patikrintas nulinės skylės sertifikatas: įsitikinkite, kad dangos gamintojas atlieka elektrinio kibirkštinio poringumo bandymą, kad būtų užtikrintas nulis mikro tuštumų, kuriose rūgštinės dujos galėtų liestis su aliuminio pagrindu.