تسليط الضوء على أحد الأعضاء: حلول هندسية لمكافحة التآكل - علم الحفاظ على سلامة أنابيب الرشاشات

في سبتمبر 2008، انطلق فريق من المهندسين في سانت لويس بولاية ميسوري لتطوير اكتشافٍ خالف الاعتقاد السائد آنذاك: أن السبب الرئيسي للتآكل داخل أنابيب رشاشات إطفاء الحرائق هو الأكسجين، وليس التآكل الناتج عن العوامل الميكروبية. قدّم المؤسس جيف كوتشيلك هذا المفهوم للقطاع، موضحًا كيف يمكن لمولد نيتروجين مزود بفتحة تهوية أن يزيل الأكسجين من الأنابيب الجافة وأنظمة ما قبل التشغيل، ويُبقي الأنابيب مغمورة بالنيتروجين بدلًا من ذلك. يُعدّ التخميل بالنيتروجين الآن معيارًا صناعيًا مُعتمدًا وآمنًا للتحكم في التآكل لأنظمة رشاشات إطفاء الحرائق المائية، التي تحمي جميع أنواع المنشآت، بما في ذلك منشآت البنية التحتية الحيوية مثل مراكز البيانات ومخازن التبريد. ولا تزال شركة حلول التآكل الهندسية (ECS) هي الشركة التي أدخلت هذا النهج إلى قطاع رشاشات إطفاء الحرائق.

مهندسون بحثوا عن السبب

بدأت شركة ECS كشركة لإدارة أنظمة الحماية من التآكل، والمعروفة اختصارًا بـ fpsCMI، والتي تأسست في سانت لويس في يناير 2003. كان مؤسسوها مهندسين في شركة تصميم، وكان عميلهم الكبير في قطاع التجزئة بحاجة إلى جهاز للتحكم في التآكل يمكن إثبات فعاليته، ووجدوا أنه لا يوجد في السوق من يقدم حلاً مثبتًا. فقضوا السنوات الخمس التالية في تصميم وتطوير مجموعة منتجاتهم الخاصة لإدارة التآكل.

لم يقتصر العمل على المنتجات فحسب. فمعالجة التلف في نظام متآكل لا تُجدي نفعًا يُذكر إذا استمر التفاعل المُسبب له، لذا انطلق الفريق للبحث عن السبب الجذري. في ذلك الوقت، عزا معظم العاملين في هذا القطاع تآكل الرشاشات إلى التآكل الميكروبي، وبنوا برامج المعالجة على هذا التفسير. وخلص مهندسو شركة ECS إلى أن الأكسجين المحتبس في الأنابيب هو العامل المُسبب. وبإزالة الأكسجين، يتوقف تفاعل التآكل الناتج عن الأكسجين.

وقد أدى هذا الاستنتاج إلى عملية حاصلة على براءة اختراع لتخميل أنظمة الرش بغاز النيتروجين، وفي وقت لاحق سلسلة من براءات الاختراع الأمريكية التي تغطي استخدام مولد النيتروجين مع فتحة تهوية على الأنابيب الجافة وأنظمة التشغيل المسبق.

تطبيق العلم في أنظمة الأنابيب الرطبة

في عام ٢٠٠٩، طبّقت شركة ECS المنطق نفسه على أنظمة الأنابيب الرطبة. فالنظام الرطب يحتفظ بجيوب من الهواء المحبوس حتى بعد ملئه، وهذا الهواء يُبقي الأكسجين على اتصال بجدار الأنبوب. طوّرت ECS معدات وأساليب لتنقية الأنظمة الرطبة بالنيتروجين، أولًا في متحف فيلادلفيا للفنون، حيث حلّت هذه الطريقة مشكلة التآكل في المتحف.

ثم طلبت شركة FM Global من شركة ECS مساعدة أحد عملائها، وهو مقاول دفاعي رئيسي، حيث كانت أنظمة التبريد المائي الخمسة والعشرون تحمي مساحة تصنيع الأقمار الصناعية التي تبلغ حوالي 92,900 متر مربع (1,000,000 قدم مربع). وكان المصنع يعاني من تسرب واحد في المتوسط أسبوعيًا. وقد أدى استخدام تقنية حشو الأنابيب بالنيتروجين إلى وقف التسربات تمامًا، ولم تكن هناك حاجة لاستبدال أي أنبوب.

إن هذه النتيجة لا تقتصر أهميتها على تكلفة الإصلاح فحسب، بل إن كل تسريب في نظام الرش يُعدّ خللاً، وفترةً يكون فيها جزء من المبنى بلا حماية ريثما يتم تصريف المياه من الأنابيب وإصلاحها، كما أن تكرار التسريبات يدفع أصحاب المباني إلى التساؤل عما إذا كان النظام يستحق الاحتفاظ به أصلاً. أما النظام الذي يتوقف عن التسريب فهو نظام يبقى صالحاً للاستخدام.

اسم جديد واعتراف مستقل

في مارس 2013، دخل فريق إدارة شركة fpsCMI في شراكة مع مجموعة من المستثمرين الأفراد للاستحواذ على الشركة من مساهميها الأصليين، واتخذت الشركة اسم Engineered Corrosion Solutions. وتلا ذلك اعتراف مستقل. في فبراير 2016، حصلت سلسلة مولدات النيتروجين ECS Protector على اعتماد FM وفقًا لمعيار FM Approvals Standard 1035، وهو معيار اعتماد مولدات النيتروجين المستخدمة في أنظمة الأنابيب الجافة وأنظمة التشغيل المسبق، مما جعلها أول مولدات نيتروجين معتمدة من FM متاحة لصناعة رشاشات إطفاء الحرائق.

في عام 2021، أكملت شركة ECS مراجعة شاملة لأعمالها وحصلت على شهادة ISO 9001:2015 لنظام إدارة الجودة الخاص بها من خلال مسجل معهد مراجعة الأداء (PRI). وتعتبر الشركة هذه الشهادة التزامًا مستمرًا بالتحسين المتواصل، وليس إنجازًا لمرة واحدة.

قياس ما يحدث داخل الأنبوب

لا تُعتبر مكافحة التآكل فعّالة إلا بقدر القدرة على التأكد من نجاحها. تُثبّت العديد من أجهزة مراقبة التآكل عند خط الأنابيب الرئيسي، حيث يسهل الوصول إليها وقراءة بياناتها. وقد خلص مهندسو شركة ECS إلى أن الأجهزة المثبتة على خط الأنابيب الرئيسي لا تعكس بدقة نشاط التآكل الحاصل في أنابيب النظام. هذا هو الخطر الذي قد لا يتوقعه المالك: فقد يُشير جهاز المراقبة عند خط الأنابيب الرئيسي إلى نظام هادئ بينما تستمر الأنابيب الفرعية في فقدان سُمك جدرانها.

في عام 2015، طرحت شركة ECS جهاز كشف التآكل المدمج، المصمم ليتم تركيبه داخل أنابيب النظام نفسها، وحصلت على براءة اختراع أمريكية لتصميمه. وفي عام 2017، منحت الجمعية الوطنية لمهندسي التآكل (NACE)، التي كانت تُعرف آنذاك باسم الرابطة الوطنية لمهندسي التآكل، وهي الآن جزء من رابطة حماية المواد والأداء (AMPP)، هذا الجهاز جائزة ابتكار العام في مجال مكافحة التآكل.

عندما يكون النظام مُسرّباً بالفعل، أو عندما يُفكّر المالك في استبدال الأنابيب بالكامل، تُقيّم شركة ECS الحالة الفعلية للأنابيب. تجمع تقييمات مخاطر التآكل بين فحص الأنابيب بالفيديو وتحليل عينات منها. يُحدّد تحليل الأنابيب نوع التآكل، ويقيس سُمك الجدار المتبقي وعمق الحفر، ويُقدّم تقريراً عن السبب الأكثر ترجيحاً للعطل، بالإضافة إلى توصيات للمعالجة والوقاية. يُمكن أن تُكمّل النتائج التقييم الداخلي للأنابيب الذي يُجرى كل خمس سنوات، والمطلوب بموجب معيار NFPA 25، وهو معيار فحص واختبار وصيانة أنظمة الحماية من الحرائق المائية. في كثير من الحالات، تُشير الأدلة إلى إمكانية حماية النظام وإبقائه قيد التشغيل من خلال إصلاحات مُحدّدة بدلاً من استبداله بالكامل.

تفاعل واحد، عائلة منتجات كاملة

تُعالج جميع منتجات شركة ECS السبب الجذري لمعظم حالات فشل أنظمة الحماية من الحرائق: تفاعل التآكل بالأكسجين. في أنظمة الأنابيب الجافة وأنظمة ما قبل التشغيل، تحل مولدات النيتروجين محل ضاغط الهواء التقليدي كمصدر لغاز المراقبة. تخدم الطرازات المثبتة على الحائط أنظمة بسعة إجمالية تصل إلى 13,250 لترًا (3,500 جالون)، بينما تخدم الطرازات المستقلة أنظمة بسعة تصل إلى 94,600 لترًا (25,000 جالون).

يُقرن كل أنبوب رأسي مولدًا بفتحة تهوية مثبتة في غرفة الأنابيب الرأسية. تُغلق فتحة التهوية الواقية (PAV-D) يدويًا بمجرد وصول النظام إلى نسبة 98% من النيتروجين، وهي النسبة التي تحققها عملية التعبئة والتطهير الحاصلة على براءة اختراع في غضون أسبوعين تقريبًا. ويتجاوز جهاز التحكم في التهوية AdvancedIQ ذلك، إذ يتحكم في عملية التهوية مع مراقبة وتسجيل نقاء النيتروجين وضغط النظام باستمرار بمرور الوقت.

بالنسبة لأنظمة الأنابيب الرطبة، يقوم صمام التهوية التلقائي (PAV-W) بتفريغ الهواء المحتبس أثناء امتلاء النظام، وتتصل النسخ الخاضعة للإشراف بنظام إنذار الحريق أو نظام إدارة المبنى. وعندما تستدعي المخاطر ذلك، تسمح فتحات التهوية الخاملة بالنيتروجين من ECS بتطهير الأنظمة الرطبة بالنيتروجين، وتؤكد أدوات ميدانية مثل محلل الغاز المحمول PHGA-1 الوصول إلى درجة النقاء المطلوبة. تُصنّع منتجات ECS بواسطة فريق الإنتاج التابع للشركة وتُشحن من مقرها الرئيسي في سانت لويس.

تدريس العلوم الكامنة وراء الحل

لطالما أكدت شركة ECS أن مكافحة التآكل لا تنجح إلا عندما يفهم مصممو أنظمة الرش وصيانتها أسباب تآكل الأنابيب. تقدم جامعة ECS دورات تدريبية مجانية في هذا المجال. يتضمن البرنامج الحضوري دورة تدريبية لمدة يومين في مقر الشركة الرئيسي في سانت لويس، مع تدريب عملي على تشغيل مولدات النيتروجين، بينما يوفر برنامج ECSU Online دورة تدريبية عند الطلب يمكن للمختصين إكمالها بوتيرة تناسبهم ومن أي مكان. تُعقد ندوات تدريبية عبر الإنترنت لمدة ساعة كل خميس، تتناول مواضيع محددة مباشرة، مع إمكانية التواصل المباشر مع المدرب. البرنامج معتمد من قبل إدارة الإطفاء بولاية كاليفورنيا للتعليم المستمر، ويحصل الخريجون على شهادة إتمام.

بدأت شركة ECS عندما تساءلت مجموعة من المهندسين عن سبب تعطل أنابيب رشاشات المياه، ثم تتبعوا الأدلة أينما قادتهم. ولا تزال هذه العادة توجهنا. فكل منتج نصنعه مصمم لغرض واحد، وهو الحفاظ على نظام رشاشات إطفاء الحريق سليمًا وجاهزًا للعمل. انضممنا إلى الاتحاد الدولي لأنظمة رشاشات إطفاء الحريق (IFSA) لأن التآكل مشكلة عالمية، ويستفيد القطاع بشكل أفضل عندما تُشارك العلوم بشكل مفتوح مع متخصصي الحماية من الحرائق حول العالم.

أندرو لوفلمان، نائب رئيس المبيعات، شركة حلول التآكل الهندسية

قد يبقى نظام رشاشات إطفاء الحريق دون استخدام لعقود قبل الحاجة إليه، وفي ذلك اليوم لا يمكن للماء الوصول إلى الحريق إلا عبر الأنابيب السليمة. ويُحدد هذا الشرط قبل اندلاع الحريق بوقت طويل.

تفخر شركة حلول التآكل الهندسية بعضويتها في التحالف الدولي لإخماد الحرائق. لمعرفة المزيد، تفضل بزيارة الموقع الإلكتروني. www.ecscorrosion.com.