Tác động của độ ẩm và nhiệt độ đến tuổi thọ của kệ kho lạnh công nghiệp

Một trong những thách thức lớn nhất trong môi trường kho lạnh là Tác động của độ ẩm và nhiệt độ đến tuổi thọ của kệ kho lạnh công nghiệp. Hãy cùng Kệ chứa hàng Việt Thắng tìm hiểu chuyên sâu để kéo dài vòng đời của kệ kho lạnhh nhé!

Cơ chế tác động của nhiệt độ

Môi trường kho lạnh và kho đông duy trì nhiệt độ ổn định, thường dao động từ 2^oC đến -25^o C, thậm chí thấp hơn. Chính sự duy trì nhiệt độ cực đoan này, cùng với các chu kỳ rã đông và thay đổi nhiệt độ khi cửa kho mở, gây ra những Tác động của độ ẩm và nhiệt độ đến tuổi thọ của kệ kho lạnh công nghiệp.

1. Hiện tượng co ngót vật liệu

Các cấu kiện của kệ, chủ yếu là thép, sẽ trải qua hiện tượng co ngót đáng kể khi tiếp xúc với nhiệt độ rất thấp. Sự co ngót này, mặc dù nhỏ, nhưng nếu không được tính toán kỹ lưỡng trong giai đoạn thiết kế kết cấu, có thể tạo ra các ứng suất nội tại các điểm kết nối, đặc biệt là các mối hàn hoặc các chi tiết bu lông.

• Tính toán độ giãn nở nhiệt: Đối với thép carbon tiêu chuẩn, hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính (α) xấp xỉ 12 × 10^-6-6 /K. Trong một kho đông hoạt động ở -20^oC, sự chênh lệch nhiệt độ so với môi trường lắp đặt ban đầu (25^oC) là khoảng 45K. Sự co ngót này cần được bù trừ bằng cách sử dụng các khe hở và khớp nối linh hoạt.

2. Ảnh hưởng của chu kỳ rã đông

Hệ thống kho lạnh định kỳ thực hiện chu kỳ rã đông để loại bỏ băng tuyết tích tụ trên dàn lạnh. Trong quá trình này, nhiệt độ bên trong kho có thể tăng lên đột ngột (thường dùng nhiệt điện hoặc gas nóng), sau đó lại giảm về nhiệt độ vận hành. Sự biến động nhiệt độ lặp đi lặp lại này, còn gọi là mỏi nhiệt, là nguyên nhân hàng đầu gây ra hỏng hóc kết cấu theo thời gian.

• Tạo ra vi nứt: Sự giãn nở và co ngót lặp lại làm suy yếu tính toàn vẹn vật liệu ở cấp độ vi mô, dẫn đến hình thành và phát triển các vi nứt, đặc biệt tại các khu vực tập trung ứng suất như góc cạnh hoặc lỗ bu lông. Những vi nứt này là cửa ngõ cho ăn mòn thâm nhập.

→Tìm hiểu thêm: Thiết kế kho lạnh là gì? Các tiêu chuẩn và lưu ý

Thách thức của độ ẩm và ăn mòn trong kho lạnh

Độ ẩm trong kho lạnh, dù ở dạng hơi nước hay băng tuyết ngưng tụ, là nhân tố hủy hoại mạnh mẽ thứ hai. Khi kết hợp với nhiệt độ thấp, độ ẩm tạo ra môi trường lý tưởng cho các phản ứng ăn mòn điện hóa.

1. Hiện tượng ngưng tụ và đóng băng

Khi không khí ấm, ẩm từ bên ngoài xâm nhập vào kho lạnh, hơi nước sẽ ngưng tụ ngay lập tức trên bề mặt kim loại lạnh của kệ.

• Hình thành băng tuyết: Ở nhiệt độ dưới 0^oC, nước ngưng tụ sẽ chuyển thành băng tuyết. Lớp băng tích tụ không chỉ làm giảm khả năng chịu tải của kệ do tăng trọng lượng không tải, mà còn gây khó khăn cho hoạt động của các hệ thống con lăn (roller systems) trong kệ di động hoặc kệ đẩy lùi (Push-Back).
• Mở rộng vết nứt: Quá trình đóng băng và tan băng của nước trong các kẽ hở hoặc vi nứt có thể tạo ra một lực phá hủy vật lý mạnh mẽ, được gọi là phong hóa băng giá, làm tăng tốc độ mở rộng của các vết nứt đã hình thành do mỏi nhiệt.

2. Ăn mòn điện hóa trong môi trường độ ẩm cao

Nước ngưng tụ hoạt động như một chất điện ly, cho phép quá trình ăn mòn điện hóa diễn ra. Dù nhiệt độ thấp làm chậm tốc độ phản ứng hóa học, sự hiện diện liên tục của nước (ngay cả ở trạng thái đóng băng) cùng với các yếu tố như muối (từ thực phẩm hoặc chất tẩy rửa) làm tăng tính dẫn điện của chất điện ly, từ đó thúc đẩy quá trình ăn mòn.

• Rỉ sét trên thép Carbon: Đối với kệ làm từ thép carbon chưa được bảo vệ hoặc lớp bảo vệ bị hỏng, rỉ sét (sắt_(III) oxit, Fe₂O₃ ) sẽ hình thành nhanh chóng, làm giảm tiết diện chịu lực của các cột trụ và thanh giằng, đe dọa trực tiếp đến an toàn kết cấu.
• Ăn mòn Bu lông và mối hàn: Các khu vực liên kết và mối hàn là những điểm dễ bị tổn thương nhất do tại đó, lớp mạ bảo vệ thường bị phá hủy hoặc bị mỏng đi trong quá trình gia công.

Giải pháp kỹ thuật tối ưu hóa tuổi thọ kệ kho lạnh

Để đảm bảo tuổi thọ thiết kế và độ bền kết cấu của kệ kho lạnh trong điều kiện khắc nghiệt, việc lựa chọn vật liệu và áp dụng các phương pháp bảo vệ bề mặt là tối quan trọng.

1. Lựa chọn vật liệu

Việc đầu tư vào vật liệu chống ăn mòn ngay từ đầu là giải pháp kinh tế và hiệu quả nhất về lâu dài.

• Thép mạ kẽm nhúng nóng: Đây là tiêu chuẩn vàng cho hầu hết các kho lạnh. Quá trình nhúng nóng tạo ra một lớp hợp kim kẽm-sắt dày và mạnh mẽ bao bọc toàn bộ bề mặt thép, cung cấp bảo vệ hy sinh. Lớp kẽm có thể chịu được các va đập nhỏ và tự phục hồi khi bị trầy xước nhẹ, làm chậm đáng kể quá trình ăn mòn. Độ dày lớp mạ kẽm tối thiểu được khuyến nghị thường là 85µm (theo tiêu chuẩn ASTM A123).
• Thép không gỉ: Đối với các khu vực tiếp xúc trực tiếp với độ ẩm cao, hóa chất tẩy rửa mạnh, hoặc trong kho bảo quản thực phẩm có tính axit/muối cao, Thép không gỉ loại 304 hoặc 316 là lựa chọn tối ưu, mặc dù chi phí cao hơn.

2. Ứng dụng Lớp phủ Bột Epoxy chuyên dụng

Trong một số trường hợp, lớp phủ bột Epoxy được thiết kế đặc biệt cho môi trường lạnh có thể được sử dụng kết hợp với mạ kẽm hoặc như một lớp bảo vệ bổ sung.

• Tăng cường khả năng chịu va đập: Lớp phủ Epoxy cung cấp một hàng rào vật lý bổ sung, bảo vệ lớp mạ kẽm khỏi các tác động cơ học như va chạm từ xe nâng. Điều này đặc biệt quan trọng vì việc phá hủy lớp bảo vệ là khởi điểm của sự ăn mòn cấp tốc.
• Tính linh hoạt ở nhiệt độ thấp: Các loại sơn phủ chất lượng cao dành cho kho lạnh phải duy trì được độ dẻo dai và độ bám dính ở nhiệt độ âm sâu để tránh bị nứt và bong tróc do co ngót nhiệt.

→Tìm hiểu thêm: Kệ kho lạnh – 5 mẫu kệ phù hợp cho kho lạnh 2024

Thiết kế kết cấu và vận hành bảo trì

Thiết kế kết cấu và quy trình vận hành đóng vai trò quyết định trong việc giảm thiểu tác động của nhiệt độ và độ ẩm.

1. Nguyên tắc thiết kế chịu lạnh và chống ngưng tụ

• Sử dụng cấu hình hở: Các thanh giằng và cột trụ nên có cấu hình hở (như thép hình C hoặc I thay vì ống kín) để tránh tích tụ độ ẩm bên trong và tạo điều kiện thoát nước dễ dàng trong quá trình rã đông.
• Hạn chế điểm chứa nước: Thiết kế phải tránh tạo ra các mặt phẳng hoặc chi tiết có thể giữ nước hoặc băng tuyết ngưng tụ, đảm bảo nước luôn có thể thoát ra ngoài.
• Bu lông và ốc vít đặc biệt: Chỉ sử dụng bu lông, đai ốc và vòng đệm được mạ kẽm nhúng nóng hoặc làm từ thép không gỉ. Việc sử dụng các vòng đệm cách ly bằng vật liệu polymer chịu lạnh cũng giúp ngăn chặn hiện tượng ăn mòn lưỡng kim khi hai kim loại khác nhau tiếp xúc.

2. Quy trình bảo trì định kỳ

Không có hệ thống kệ nào là miễn nhiễm hoàn toàn với các yếu tố môi trường. Việc thực hiện kiểm tra và bảo trì định kỳ là bắt buộc.

• Kiểm tra trực quan: Định kỳ kiểm tra toàn bộ hệ thống kệ, tập trung vào các khu vực dễ bị tổn thương như chân cột, mối hàn, và các điểm tiếp xúc với sàn. Tìm kiếm dấu hiệu rỉ sét, nứt vỡ hoặc biến dạng do va chạm.
• Loại bỏ băng tuyết và độ ẩm: Đảm bảo hệ thống thoát nước hoạt động hiệu quả. Sau mỗi chu kỳ rã đông, cần kiểm tra và loại bỏ băng tuyết tích tụ để tránh ăn mòn cục bộ do nước đọng.
• Sơn sửa và phục hồi lớp bảo vệ: Khi phát hiện các khu vực lớp mạ/sơn phủ bị hư hỏng, cần tiến hành sơn sửa tại chỗ bằng sơn kẽm lạnh giàu kẽm hoặc sơn Epoxy chuyên dụng để tái lập hàng rào bảo vệ, ngăn chặn sự lan rộng của rỉ sét.

Quản lý rủi ro và đầu tư chiến lược

Việc quản lý rủi ro liên quan đến độ ẩm và nhiệt độ thấp không chỉ là vấn đề bảo trì mà còn là một đầu tư chiến lược nhằm bảo vệ tài sản và tính liên tục kinh doanh.

Tuổi thọ của kệ kho lạnh không chỉ phụ thuộc vào chất lượng vật liệu ban đầu mà còn bị chi phối mạnh mẽ bởi khả năng của hệ thống kệ trong việc chịu đựng các ứng suất nhiệt và môi trường ăn mòn đặc thù.

Bằng cách áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt về mạ kẽm nhúng nóng, thiết kế chống ngưng tụ, và thực hiện chương trình bảo trì phòng ngừa toàn diện, các doanh nghiệp có thể đảm bảo rằng kệ kho lạnh công nghiệp của họ không chỉ đạt được tuổi thọ tối đa mà còn duy trì được độ an toàn kết cấu và hiệu suất vận hành cao nhất trong suốt nhiều thập kỷ.

Kệ chứa hàng Việt Thắng, cung cấp các giải pháp kệ kho lạnh đáp ứng vượt trội các thách thức môi trường khắc nghiệt này.