يُعد اختيار المواد واختبار أداء وحدات عزل السفن أمرًا أساسيًا لضمان تشغيلها الموثوق على المدى الطويل في البيئات البحرية المعقدة.

بفضل أكثر من 30 حق ملكية فكرية مستقل وتقنيات براءات اختراع أساسية، تُعدّ TST SEAL علامة تجارية رائدة في الابتكار المحلي لتكنولوجيا أنظمة عزل الوحدات ذات الأقطار المتغيرة، ورائدة في قطاع الطاقة الكهرومائية الصناعية التي تخترق الجدران وقطاع النقل بالسكك الحديدية. تخدم TST SEAL شركات محلية مرموقة مثل State Grid وThree Gorges Group وChina Railway Construction، وقد أصبحت الخيار الأول في هذا القطاع بفضل تصميمها المعياري وأداء الحماية المتعددة.

بعد ذلك، ستشرح TST SEAL بالتفصيل مزايا وخصائص أداء مواد وحدات عزل السفن الجديدة من TST SEAL من جانبين: خصائص المواد وطرق الاختبار.

خصائص المواد وتطبيقات وحدات إحكام السفن
مواد البوليمر

أصبحت مواد البوليمر الخيار الأمثل لإحكام السفن بفضل خفة وزنها ومقاومتها للتآكل ومرونتها الممتازة، وتشمل:

مواد المطاط:

مطاط النتريل (NBR): يتميز بمقاومة ممتازة للزيت، ومناسب لعزل أنظمة الوقود والأنظمة الهيدروليكية، ولكنه يتميز بمقاومة محدودة لدرجات الحرارة (من -30 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية).

مطاط الفلوروكربون (FKM): يتميز بمقاومة عالية لدرجات الحرارة (من -20 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية) وثبات كيميائي قوي، ويُستخدم غالبًا في عزل المناطق ذات درجات الحرارة العالية في حجرة المحرك.

مطاط السيليكون (VMQ): يتميز بمقاومة ممتازة للعوامل الجوية، ويمكن استخدامه في درجات حرارة تتراوح بين -60 درجة مئوية و300 درجة مئوية، وهو مناسب لأغطية الفتحات وعزل فجوات الهيكل.

مواد البلاستيك:

بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE): يتميز بمعامل احتكاك منخفض جدًا (0.04)، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومناسب لصمامات الضغط العالي وأختام عمود الدوران.

البولي يوريثان (PU): يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، ويُستخدم غالبًا في الأختام الديناميكية (مثل الأجزاء المتحركة في تروس التوجيه)، إلا أن نطاق مقاومته للحرارة ضيق (من -30 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية).

المواد المركبة:

حشية مركبة من الجرافيت/المعادن: تجمع بين قوة الهيكل المعدني وعزل الجرافيت المتمدد، وهي مناسبة لخطوط الأنابيب عالية الحرارة والضغط (مثل أنظمة البخار).

مادة مركبة مقواة بألياف الكربون (CFRP): تتميز بقوة عالية ووزن خفيف، وتُستخدم في الأختام المقاومة للضغط لمعدات أعماق البحار.

مواد معدنية لوحدات إحكام السفن

تتميز الأختام المعدنية بأداء ممتاز في ظروف العمل القاسية:

الفولاذ المقاوم للصدأ (304/316L): مقاومة عالية للتآكل، ومناسبة لعزل الصمامات والشفاه في بيئة مياه البحر.

سبائك التيتانيوم: منخفضة الكثافة ومقاومة للتآكل الناتج عن رذاذ الملح، وتُستخدم غالبًا في إحكام معدات استكشاف أعماق البحار.

حشية مركبة مموجة: يُدمج الهيكل المعدني المموج مع مواد حشو غير معدنية (مثل الجرافيت الموسع)، والتي تتحمل درجات حرارة عالية تصل إلى 400 درجة مئوية وضغطًا يبلغ 25 ميجا باسكال، وتُستخدم على نطاق واسع في أنظمة الضغط العالي لمنصات الحفر.

مواد وتقنيات جديدة

مواد ذاتية الشفاء: تُصلح الشقوق الدقيقة تلقائيًا من خلال تقنية الكبسولات الدقيقة أو الروابط التساهمية الديناميكية لإطالة عمر الحشية.

مواد معدلة نانويًا: مثل مواد الجرافين/المطاط المركبة، تُحسّن مقاومة التآكل والتمزق.

مواد صديقة للبيئة: تُستخدم مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين والبوليمرات القابلة لإعادة التدوير لتلبية اللوائح البيئية الدولية (مثل اتفاقية ماربول الصادرة عن المنظمة البحرية الدولية).

طرق اختبار الأداء لوحدات إحكام إغلاق السفن

اختبار الأداء الأساسي

اختبار إحكام الإغلاق:

طريقة الفقاعة: تُراقب تكوّن الفقاعات عن طريق الغمر تحت ضغط منخفض (0.1-10 كيلو باسكال)، وهي مناسبة للفحص الأولي للصمامات وحلقات الإغلاق.

طريقة تآكل الضغط: قيّم أداء العزل بمراقبة تغير الضغط في النظام المغلق (مثل معدل التسرب <0.1% في الساعة).

اختبار إحكام الماء:

اختبار رش الماء: محاكاة تأثير الأمواج (معيار ISO 20653) للتحقق من قدرة غطاء الفتحة على العزل في ظل ظروف ارتفاع التيار.

اختبار الغمر: الغمر في الماء المالح لأكثر من 24 ساعة للكشف عن تآكل المادة وتسربها.

اختبار محاكاة البيئات القاسية

اختبار تناوب درجات الحرارة:

دورة درجات الحرارة العالية والمنخفضة: دورة بين -40 درجة مئوية و120 درجة مئوية (ASTM D2000) للتحقق من مطابقة معامل التمدد الحراري للمادة.

اختبار درجات الحرارة المنخفضة للغاية: محاكاة بيئة الأكسجين السائل (-196 درجة مئوية) لتقييم خطر هشاشة مواد العزل.

اختبار رش الملح (ASTM B117):

تآكل مستمر برش الملح (محلول كلوريد الصوديوم 5%) لمدة 500 ساعة للكشف عن صدأ السطح وتدهور أداء العزل. اختبار صدمة الضغط الديناميكي:

محاكاة الضغط العالي في أعماق البحار: اختبار حمل متناوب بتردد 5 هرتز (ISO 14644-1) عند ضغط 20 ميجا باسكال للتحقق من مقاومة هيكل الختم للزحف.

تقييم عمر الختم الديناميكي

اختبار التآكل الترددي:

محاكاة الاحتكاك بين الختم والأجزاء المتحركة (مثل أختام PTFE > 5 × 10⁴ دورة) لتحديد العلاقة بين معدل التآكل ومعدل التسرب.

اختبار التشوه الدائم بالضغط (ISO 1817):

قياس

أداء ارتداد مواد مثل المطاط الفلوري بعد ضغط طويل الأمد (يتطلب المعيار معدل تشوه أقل من 15%) للتنبؤ بعتبة فشل الشيخوخة.

اختبار عمر التعب:

استخدم جدول اهتزاز لمحاكاة اهتزاز الهيكل (بتردد 10-200 هرتز) لتقييم موثوقية الأختام تحت ضغط ديناميكي طويل الأمد.

الاختبار غير الإتلافي والمراقبة الذكية

طلاء المسبار الفلوري:

طلاء مادة ضوئية على واجهة الختم لتحديد مسار التسرب على مستوى الميكرون في الوقت الفعلي من خلال تغيير شدة إشارة الفلورسنت.

تقنية استشعار الألياف الضوئية:

تُدمج مستشعرات الألياف الضوئية الموزعة في هيكل الختم لمراقبة درجة الحرارة وتوزيع الضغط والتشوه الدقيق ديناميكيًا.

مراقبة الانبعاثات الصوتية:

استخدم مستشعرات الانبعاثات الصوتية للكشف عن انتشار الشقوق داخل الختم (بحساسية 0.1 مل/دقيقة) والتحذير من الأعطال مسبقًا.

III. سيناريوهات التطبيق النموذجية ومعايير اختبار وحدات إحكام غلق السفن

سيناريوهات التطبيق

اختيار المواد

عناصر الاختبار الرئيسية

المعايير ذات الصلة

أختام غطاء الفتحة

مطاط السيليكون، EPDM

اختبار إحكام الهواء (ISO 17339)، اختبار رش الملح (ASTM B117)

ISO 17339، ASTM B117

أختام شفة خطوط الأنابيب عالية الضغط

وسادات معدنية حلزونية اللف، وسادات مموجة

اختبار تناوب درجة الحرارة (من -40 درجة مئوية إلى 400 درجة مئوية)، اختبار صدمة الضغط الديناميكي (20 ميجا باسكال)

ASME B16.20، EN 1514-1

أختام ديناميكية لعتاد التوجيه

بولي يوريثان، PTFE

اختبار التآكل الترددي (5×10⁴ دورة)، اختبار معامل الاحتكاك (ASTM D1894)

ISO 6129، ASTM D1894

أختام معدات أعماق البحار

سبائك التيتانيوم، البلاستيك المقوى بألياف الكربون (CFRP)

اختبار محاكاة الضغط العالي في أعماق البحار (20 ميجا باسكال)، اختبار درجة حرارة منخفضة للغاية (-196 درجة مئوية)

ISO 14644-1، ASTM G31

مكونات أختام قوارب النجاة

مطاط البوتيل، قماش مطلي بـ PVC

اختبار إحكام الهواء (ضغط 30 كيلو باسكال لمدة 24 ساعة)، اختبار مقاومة العوامل الجوية (تقادم الأشعة فوق البنفسجية لمدة 720 ساعة)

GB/T 23263، ISO 4892-3

اتجاه التطوير المستقبلي لوحدات إحكام السفن

مواد ذكية: تطوير مواد إحكام مزودة بوظائف استشعار ذاتي (مثل وحدات إحكام TST SEAL المزودة بمستشعرات نانوية) لتحقيق مراقبة فورية للتسرب.

توحيد معايير الاختبار: تعزيز توحيد المعايير الدولية (مثل التوافق مع ISO وASTM) لتقليل تكاليف الاختبارات المتكررة.
الامتثال البيئي: الترويج لمواد مانعة للتسرب منخفضة الدخان، وخالية من الهالوجين، وقابلة للتحلل، لتلبية حدود انبعاثات الكبريت التي حددتها المنظمة البحرية الدولية (IMO) لعام 2020 ولوائح الاتحاد الأوروبي الخاصة بتقييد المواد الكيميائية (REACH).

تقنية التوأم الرقمي: استخدام برامج محاكاة للتنبؤ بأداء الأختام طوال دورة حياتها وتحسين عمليات التصميم.

يتطلب اختيار مواد وحدات مانعات التسرب للسفن مراعاة شاملة لمقاومة درجات الحرارة، ومقاومة التآكل، والقوة الميكانيكية، ومتطلبات حماية البيئة، كما يجب أن يغطي اختبار الأداء التحقق متعدد الأبعاد في البيئات الثابتة والمتحركة والقاسية. إن الجمع بين البحث والتطوير المتقدم للمواد وتكنولوجيا الاختبار الذكية يمكن أن يُحسّن بشكل كبير من موثوقية أنظمة مانعات التسرب للسفن، ويوفر حماية للتشغيل الآمن للهندسة البحرية. إذا كنت بحاجة إلى منتجات وحدات مانعة للتسرب، يُرجى مراسلة TST SEAL عبر البريد الإلكتروني للحصول على عينات مجانية.