حلول المصدات البحرية ذات درجات الحرارة المنخفضة

كما طرق القطب الشمالي المفتوحة وتوسيع موانئ المنطقة الباردة وتوسيع الموانئ في المناطق الباردة، وأصبحت العمليات الشتوية أمرًا طبيعيًا، يحتاج المزيد من السفن الآن إلى الرسو والعمل في بيئات شديدة البرودة أو حتى شديدة البرودة.

ما يغفل عنه الكثير من الناس هو هذا: تؤثر درجات الحرارة المنخفضة على المصدات البحرية أكثر بكثير من المتوقع.

إذا أصبحت الرفراف قاسية أو هشة أو فقدت قدرتها على امتصاص الطاقة في الطقس البارد، فإن تأثير الرسو سينتقل مباشرةً إلى هيكل السفينة وهيكل الرصيف. وهذا يزيد من التآكل، وفي الحالات الخطيرة، يخلق مخاطر على السلامة.

لهذا السبب لا يمكن أن تكون المصدات المخصصة للبيئات الباردة مجرد “نسخ أكثر سمكاً من المصدات العادية”. يجب أن تكون مصممة خصيصًا من مستوى المواد إلى مستوى النظام للأداء في درجات الحرارة المنخفضة.

فيما يلي، نوضح فيما يلي تأثيرات درجات الحرارة المنخفضة والتقنيات الرئيسية المستخدمة وكيفية اختيار الحل المناسب للرفارف في المناخات الباردة.

---

كيف تؤثر درجات الحرارة المنخفضة على المصدات البحرية؟

1. التغييرات في الأداء المادي

يغير كل من المطاط والرغوة سلوكهما الفيزيائي في البيئات الباردة.

• يصبح المطاط التقليدي أكثر صلابة مع انخفاض درجة الحرارة. وتقل مرونته، وقد يصبح هشاً بالقرب من نقطة التحول الزجاجي، مما يؤدي إلى التشقق أو التعب أو حتى الفشل المفاجئ.
• المواد الرغوية أقل عرضة للتشقق، ولكنها تتقلص في الظروف الباردة. ويضيق هيكلها الداخلي، ويمكن أن ينخفض أداء امتصاص الطاقة.

عندما تصبح المواد قاسية وينخفض أداء الارتداد، يمتص الحاجز طاقة أقل. تنتقل المزيد من قوة الصدمة إلى السفينة والرصيف، مما يزيد من خطر التلف.

---

2. المخاطر السطحية والهيكلية

تؤثر درجات الحرارة المنخفضة أيضًا على الطلاءات والأجهزة:

• قد تتشقق الطلاءات القياسية أو تتقشر في الظروف الباردة.
• قد تعاني السلاسل والفلنجات والموصلات من الهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة إذا لم يتم اختيارها بشكل صحيح.
• يمكن أن تتحلل الواجهات أو تتسرب بسبب اختلاف معدلات الانكماش الحراري.

لذا فإن درجة الحرارة المنخفضة لا تؤثر فقط على جسم الحاجز - بل تؤثر على النظام بأكمله.

---

التقنيات الأساسية للأداء المستقر في درجات الحرارة المنخفضة

تعتمد المصدات الموثوقة في المناخ البارد على اختيار المواد والتصميم على مستوى النظام.

1. مطاط درجات الحرارة المنخفضة للمصدات الهوائية

تُظهر المصدات الهوائية القياسية التي تستخدم المطاط العادي انخفاضاً واضحاً في الأداء تحت درجة حرارة أقل من -20 درجة مئوية تقريباً.

تستخدم المصدات الهوائية التي تعمل بالهواء المضغوط في المناخ البارد مطاطاً مصمماً خصيصاً لدرجات حرارة منخفضة مع:

• أقل درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg),
• مرونة عالية في البرد القارس,
• لا يوجد تصلب أو فقدان كبير في المرونة مع انخفاض درجة الحرارة.

على سبيل المثال, نانهاي درجة الحرارة المنخفضة المصدات الهوائية مصممة للحفاظ على مرونة ثابتة وامتصاص الطاقة حتى عند درجة حرارة -50 درجة مئوية، دون أي تدهور كبير في الأداء.

---

2. طلاء البوليوريا للمصدات المملوءة بالرغوة

تعتبر المصدات المملوءة بالرغوة أكثر ثباتاً في المناخات الباردة لأنها لا تعتمد على ضغط الغاز الداخلي، ولكن الطبقة الخارجية الواقية الخارجية لها مهمة جداً.

بالمقارنة مع طلاءات البولي يوريثان التقليدية، فإن طلاءات البولي يوريا توفر

• مرونة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة ممتازة للتشققات (درجة الحرارة المنخفضة -50 درجة مئوية تقريبًا),
• مقاومة عالية للتآكل والصدمات مع عدم وجود تقشير أثناء التدوير الحراري,
• مقاومة فائقة للماء ومقاومة رذاذ الملح والأشعة فوق البنفسجية.

وهذا يجعل من البوليوريا طبقة حماية مثالية لـ مصدات مملوءة بالرغوة في البيئات الجليدية وعالية التآكل وقليلة الصيانة.

---

3. تصميم المناخ البارد على مستوى النظام

بالإضافة إلى المواد، يجب تكييف نظام الرفارف بالكامل:

• تعويض ضغط الهواء للتغيرات في درجات الحرارة,
• صمامات وفلنجات وسلاسل وملحقاتها ذات درجات الحرارة المنخفضة,
• تصميمات هيكلية تراعي الانكماش الحراري وتمنع الارتخاء أو التسرب.

حتى لو كان جسم الرفرف مقاومًا للبرودة، فإن “نقاط ضعف” النظام يمكن أن تتسبب في حدوث عطل.

---

حلول الحاجز الموصى بها لسيناريوهات البرد المختلفة

مناطق الجليد والمنافذ شديدة البرودة

موصى به: مصدات هوائية تعمل بالهواء المضغوط في درجات الحرارة المنخفضة مع تركيبات مطاطية خاصة بالمناخ البارد، مع التركيز على المرونة وامتصاص الطاقة والموثوقية طويلة الأجل.

عمليات النقل من سفينة إلى سفينة في الشتاء (STS)

من سفينة إلى سفينة تتطلب الصدمات المتكررة والظروف المتغيرة مرونة عالية. تحافظ المصدات الهوائية على سلوك التخزين المؤقت الناعم والقابل للتكيف حتى في الطقس البارد، مما يساعد على تقليل الإجهاد والتآكل الموضعي.

المنصات العائمة ونقاط الرسو المؤقتة

موصى به: المصدات المملوءة بالرغوة مع طلاءات البوليوريا. وهي مثالية للتعرض الطويل الأمد، والوصول المحدود للصيانة، ومتطلبات المتانة العالية.

---

ملاحظات التنفيذ

• إجراء الاختبار في درجات الحرارة المنخفضة واعتماد النوع (على سبيل المثال، ظروف -30 درجة مئوية، -40 درجة مئوية، -50 درجة مئوية).
• تجنب التغيرات السريعة في درجات الحرارة أثناء النقل والتخزين في فصل الشتاء لمنع الإجهاد الداخلي.
• افحص بانتظام الضغط وحالة السطح وأجهزة التوصيل لتحديد المخاطر مبكرًا.

---

خاتمة

لا تتعلق حلول الرفارف ذات درجات الحرارة المنخفضة بمجرد جعل الرفارف أكبر أو أكثر سمكاً. بل تتعلق بما يلي هندسة المواد والطلاءات والهياكل والأنظمة المناسبة للبيئات الباردة.

فقط من خلال التصميم خصيصًا للظروف الباردة يمكن أن تظل المصدات البحرية مستقرة وموثوقة وآمنة في المناخات القاسية - مما يحمي السفن والبنية التحتية للموانئ على المدى الطويل.

---

الأسئلة الشائعة

س1: لماذا تفشل المصدات البحرية القياسية في البيئات الباردة؟

نظرًا لأن المطاط والطلاءات التقليدية تصبح قاسية أو هشة في درجات الحرارة المنخفضة، مما يقلل من امتصاص الطاقة ويزيد من خطر التشقق والتلف.

س2: ما هو نطاق درجات الحرارة المصممة له المصدات البحرية ذات درجات الحرارة المنخفضة؟

تصل درجة الحرارة عادةً إلى -40 درجة مئوية تحت الصفر، وحتى 50 درجة مئوية تحت الصفر للتصميمات الخاصة بالمناخ البارد.

س3: لماذا يعتبر البولي يوريا أفضل من البولي يوريثان في المصدات الرغوية ذات المناخ البارد؟

تحافظ مادة البوليوريا على المرونة في درجات الحرارة المنخفضة للغاية وتقاوم التشقق والتقشير وتوفر مقاومة فائقة للتآكل والصدمات والتآكل.

س4: هل مكونات النظام لا تقل أهمية عن جسم الحاجز؟

نعم. يجب أن تكون الصمامات والسلاسل والفلنجات والوصلات مصنفة أيضًا بدرجة حرارة منخفضة، وإلا فقد تصبح الحلقة الأضعف في النظام.

س5: هل تتطلب المصدات ذات المناخ البارد مزيداً من الصيانة؟

ليس بالضرورة، ولكن الفحص المنتظم مهم لأن الظروف الباردة تزيد من الضغط على المواد والوصلات.