會員聚焦:工程防腐蝕解決方案-保持噴淋管道完整性的科學

2008年9月,密蘇裡州聖路易斯的一支工程師團隊著手研究一項與當時普遍認知相悖的發現:消防噴淋管道內部腐蝕的主要原因是氧氣,而非微生物腐蝕(MIC)。創辦人 Jeff Kochelek(Jeff Kochelek)向業界介紹了這個概念,闡述瞭如何利用氮氣發生器和排氣裝置清除乾式管道和預作用系統中的氧氣,並使管道處於氮氣環境中。如今,氮氣惰性化技術已被廣泛應用,並被公認為水基消防噴淋系統安全有效的腐蝕控制行業標準,適用於包括資料中心和冷庫等關鍵基礎設施在內的各類設施。工程腐蝕解決方案公司(ECS)正是將此技術引入消防灑水圈產業的先驅。

尋找原因的工程師

ECS的前身是消防系統腐蝕管理公司(Fire Protection Systems Corrosion Management, Inc.,簡稱fpsCMI),於2003年1月在聖路易斯註冊成立。其創辦人是設計公司的工程師,他們的大型零售客戶需要一種能夠證明其有效性的腐蝕控制裝置,但他們發現市場上沒有任何一家公司能夠提供經過驗證的解決方案。於是,他們花了五年時間自主設計和研發了一系列腐蝕管理產品。

這項工作並未止步於產品層面。如果腐蝕反應持續發生,僅修復腐蝕系統中的損傷收效甚微,因此團隊著手尋找根本原因。當時,業界普遍將噴淋系統腐蝕歸因於異氰酸甲酯(MIC),並以此為基礎制定了相應的處理方案。 ECS 的工程師最終得出結論:管道中滯留的氧氣才是罪魁禍首。去除氧氣,氧腐蝕反應便無法繼續進行。

該結論催生了一種用氮氣對噴淋系統進行惰性化的專利工藝,後來又獲得了一系列美國專利,涵蓋了在乾式管道和預作用系統中使用帶排氣口的氮氣發生器。

將科學應用於濕式管道系統

2009年,ECS將同樣的原理應用於濕式管路系統。濕式管道系統即使注滿水後,仍會殘留一些空氣,這些空氣會使氧氣持續接觸管道壁。 ECS開發了用氮氣吹掃濕式管道系統的設備和方法,並首先應用於費城藝術博物館,該方法成功解決了博物館的腐蝕問題。

隨後,FM Global委託ECS協助其一位客戶——一家大型國防承包商——處理其25套濕式管道系統,這些系統保護約92,900平方公尺(1,000,000平方英尺)的衛星製造空間。該設施平均每週發生一次洩漏。濕式管道氮氣惰性化處理徹底止住了洩漏,而且無需更換任何管道。

結果遠不止維修費用那麼簡單。噴淋系統的每一次洩漏都會造成損害,在管道排水和維修期間,建築物的一部分將失去保護;而反覆洩漏的模式會讓業主質疑該系統是否還有保留的價值。一個能夠停止洩漏的系統才能繼續正常運作。

新名稱和獨立認可

2013年3月,fpsCMI管理團隊與一群私人投資者合作,從原股東手中收購了公司,並將公司更名為Engineered Corrosion Solutions(ECS)。隨後,ECS獲得了獨立機構的認可。 2016年2月,ECS Protector系列氮氣產生器通過了FM認證標準1035的認證,該標準是為乾式管道和預作用系統開發的氮氣發生器認證標準,ECS Protector系列氮氣發生器也因此成為消防噴淋行業首批獲得FM認證的氮氣發生器。

2021年,ECS完成了對其整個業務的審查,並通過績效評審協會(PRI)註冊機構獲得了ISO 9001:2015品質管理系統認證。本公司將此認證視為持續改善的長期承諾,而非一次性成就。

測量管道內部發生的情況

腐蝕控制的有效性取決於能否確認其有效性。許多腐蝕監測設備安裝在立管上,以便於操作和讀取。 ECS工程師發現,立管安裝的設備無法準確反映系統管路內部的腐蝕。這是業主意想不到的風險:立管上的監測器可能顯示系統運作正常,而支管壁厚度卻在持續下降。

2015年,ECS公司推出了線上腐蝕檢測器,該檢測器設計用於安裝在系統管道內,並獲得了美國專利。 2017年,美國腐蝕工程師協會(NACE,現為材料保護與性能協會 (AMPP) 的一部分)將此偵測器評為年度腐蝕創新產品。

當系統已經出現洩漏,或業主正在考慮全面更換管線時,ECS 會評估管線的實際狀況。腐蝕風險評估結合了視訊內視鏡檢查和管道樣本分析。管道分析可以識別腐蝕類型,測量剩餘壁厚和點蝕深度,並報告最可能的失效原因以及修復和預防建議。評估結果可以補充 NFPA 25(水基消防系統檢查、測試和維護標準)要求的五年一次的內部管道評估。在許多情況下,證據表明,透過有針對性的維修而非徹底更換,可以保護系統並使其繼續運作。

一種反應,一個完整的產物系列

ECS 的所有產品都旨在解決大多數消防失效的根本原因:氧腐蝕反應。對於乾式管道和預作用系統,氮氣產生器取代了傳統的空氣壓縮機,作為監控氣體的來源。壁掛式型號適用於總容量高達 13,250 公升(3,500 加侖)的系統,而獨立式型號則適用於總容量高達 94,600 公升(25,000 加侖)的系統。

每根立管都將產生器與安裝在立管室內的通風口配對。當系統氮氣濃度達到 98% 時,保護通風口 (PAV-D) 會手動關閉,而專利的充液和吹掃製程大約兩週即可達到此濃度。 AdvancedIQ 通風控制器更進一步,可在控制通風的同時,持續監控並記錄氮氣純度和系統壓力的變化。

對於濕式管路系統,自動排氣閥 (PAV-W) 可在系統充氣過程中釋放滯留空氣,其監控版本可連接至火災警報系統或樓宇管理系統。在風險較高的情況下,ECS 氮氣惰性氣體排氣閥可用於以氮氣吹掃濕式系統,而 PHGA-1 手持式氣體分析儀等現場工具可確認是否已達到目標純度。 ECS 產品由公司生產團隊製造,並從位於聖路易斯的總部出貨。

教授解決方案背後的科學原理

ECS一直認為,只有當噴淋系統的設計和維護人員了解管道腐蝕的原因時,腐蝕控制才能真正奏效。 ECS大學提供此主題的免費培訓。面授課程為期兩天,在聖路易斯總部進行,包含氮氣產生器操作的實踐指導;ECSU線上課程則提供按需學習模式,專業人士可以隨時隨地按自己的步調完成學習。每週四的培訓網路研討會長達一小時,即時講解各個主題,並可直接與講師互動。該課程已獲得加州消防局長繼續教育認證,學員畢業後將獲得結業證書。

「ECS的創立源於一群工程師對噴淋管道失效原因的探究,他們循著證據一路追查到底。這種理念至今仍指導著我們。我們生產的每一款產品都只有一個目的:確保消防噴淋系統安全可靠,隨時準備投入使用。我們加入IFSA是因為腐蝕是一個全球性問題,只有將科學知識公開分享給世界各地的消防專業人士,才能更好地服務於整個行業。

Andrew Loeffelman,工程腐蝕解決方案公司銷售副總裁

消防灑水系統可能幾十年都無人問津,直到需要啟動時,水才能通過仍然完好的管道到達火場。而這項條件早在火災發生前就已經確定了。

Engineered Corrosion Solutions 是國際消防聯盟 (IFA) 的驕傲成員。欲了解更多信息,請訪問www.ecscorrosion.com。