راه اندازی پل های 100 ساله با فولاد مقاوم در برابر خوردگی را قادر می سازد | اخبار MIT

براساس اعلام انجمن سازندگان جاده و حمل و نقل آمریکا ، از هر سه پل یک نفر نیاز به تعمیر یا جایگزینی دارد که بیش از 200،000 پل در سراسر کشور است. مقصر اصلی زیرساخت های پیری آمریکا میلگردی است که زنگ زدگی را جمع کرده است ، که ترک می کند و سپس از هم جدا می شود ، بتن اطراف آن ، و باعث می شود پل ها بیشتر از بین بروند.

اکنون مهندسی Allium ، که توسط دو دکتری MIT تأسیس شده است ، با یک فناوری جدید که از یک روکش استیل ضد زنگ استفاده می کند تا میلگرد را در برابر خوردگی مقاومت کند ، سه برابر طول عمر پل ها و سازه های دیگر است. با از بین بردن خوردگی ، زیرساخت ها بسیار طولانی تر به طول می انجامند ، تعداد کمتری به تعمیرات مورد نیاز است و انتشار کربن کاهش می یابد. فناوری این شرکت به راحتی در فرآیندهای موجود برای ساخت فولاد ادغام می شود تا زیرساخت های آمریکا در طول قرن آینده انعطاف پذیر ، مقرون به صرفه تر و پایدار تر شود.

استیون جپال دکتری ’21 ، گفت: “در سراسر ایالات متحده ، عرشه پل معمولی به طور متوسط ​​حدود 30 سال به طول می انجامد-ما در حال انجام 100 سال عمر هستیم.” وی گفت: “زیرساخت های زیادی وجود دارد که باید جایگزین شود ، و این صراحتاً سریعتر از آنچه انتظار می رفت پیر شده است ، عمدتاً به این دلیل که موادی که ما در آن زمان از آن استفاده می کردیم برای این کار قطع نشده بود.

برای تحقق این امر ، آلیوم یک لایه محافظ نازک از فولاد ضد زنگ در بالای میلگرد سنتی فولادی اضافه می کند تا در برابر خوردگی مقاوم تر شود. در حال حاضر حدود 100000 پوند از میلگرد ضد زنگ آلیوم در حال حاضر در پروژه های ساختمانی در اطراف ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفته است و این شرکت معتقد است که روند آن می تواند به سرعت در کنار آسیاب های فولادی مقیاس شود.

جپال ، که با آلیوم با دکتری سام مک آلپین “22 همکاری کرد ، می گوید:” ما سیستم خود را در آسیاب ها ادغام می کنیم تا آنها مجبور نباشند کاری متفاوت انجام دهند. ” “ما همه چیزهایی را که لازم داریم اضافه کنیم تا یک محصول عادی را به یک محصول از جنس ضد زنگ تبدیل کنیم تا هر آسیاب در آنجا بتواند ماده ای را ایجاد کند که خراب نشود. این همان چیزی است که باید برای همه زیرساخت های جهان اتفاق بیفتد تا طولانی تر باشد.”

به سمت پل های بهتر

جپال دکترای خود را در بخش MIT علوم و مهندسی هسته ای (NSE) تحت عنوان استاد زاک هارتویگ به پایان رساند. در این مدت ، او هارتویگ و محققان NSE را دیدند که سیستم های همجوشی مشترک المنافع را برای ایجاد اولین راکتورهای تجاری همجوشی ایجاد می کنند ، که به گفته وی علاقه وی به استارتاپ ها را برانگیخت.

جپال می گوید: “این قطعاً به من کمک کرد تا اشکال استارتاپ را بگیرم.” “MIT همچنین جایی است که من مواد علوم مواد خود را گرفتم.”

مک آلپین دکترای خود را تحت عنوان استادیار مایکل کوتاه به پایان رساند. در سال 2019 ، McAlpine و Short در حال کار بر روی یک پروژه با بودجه ARPA بودند که در آن آنها فلزات را برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی در محیط های شدید ترکیب می کردند.

Jepeal و McAlpine تصمیم گرفتند شرکتی را در مورد استفاده از رویکرد مشابه برای بهبود مقاومت فلزات در تنظیمات روزمره ، همکاری با سرویس مربیگری سرمایه گذاری MIT و صحبت با Tata Steel ، یکی از بزرگترین سازندگان فولاد در جهان که با برنامه ارتباط صنعتی MIT (ILP) همکاری کرده است ، راه اندازی کنند. اعضای تاتا به بنیانگذاران گفتند که یکی از بزرگترین مشکلات آنها خوردگی فولاد است.

یک مشکل اولیه اولیه که بنیانگذاران برای حل آن تعیین کردند ، واریز مواد مقاوم در برابر خوردگی بدون اضافه کردن هزینه های قابل توجه یا مختل کردن فرآیندهای موجود بود. فولاد سازی به طور سنتی با قرار دادن قطعات عظیمی از فولاد پیش ساز از طریق ماشین آلات به نام غلطک در دماهای بسیار بالا برای کشش مواد آغاز می شود. Jepeal روند ساخت ماکارونی را در مقیاس صنعتی مقایسه می کند.

بنیانگذاران تصمیم گرفتند قبل از روند نورد ، روکش خود را اضافه کنند. اگرچه سیستم Allium سفارشی شده است ، امروز این شرکت از تجهیزات موجود استفاده شده در سایر برنامه های پردازش فلز مانند جوشکاری استفاده می کند تا روکش خود را اضافه کند.

جپال می گوید: “ما به آسیاب ها می رویم و تکه های بزرگی از فولاد را که در حال انجام روند فولاد هستند ، اما محصول نهایی نیست ، می گیریم و از جنس استنلس استیل در قسمت بیرونی فولاد کربن ارزان آنها ، که به طور معمول فقط ضایعات بازیافت شده از محصولاتی مانند اتومبیل و یخچال است.” “فولاد تحت درمان سپس فرآیند معمولی آسیاب را برای ساخت محصولات نهایی مانند میلگرد طی می کند.”

هر قطعه 40 فوت از فولاد پیشرو ضخیم به دنبال فرآیند نورد به حدود یک مایل میلگرد تبدیل می شود. میلگرد تحت درمان با Allium هنوز بیش از 95 درصد میلگرد معمولی است و نیازی به پردازش یا رسیدگی ویژه ندارد.

جپال می گوید: “آنچه از آسیاب بیرون می آید مانند میلگرد معمولی است.” “این به همان اندازه قوی است و می تواند خم ، بریده و به همان روش نصب شود. اما به جای اینکه در یک پل قرار بگیریم و به طور متوسط ​​30 سال به طول انجامید ، 100 سال یا بیشتر طول خواهد کشید.”

زیرساخت تا ماندگار

سال گذشته ، کارخانه Allium در بیلریکا ، ماساچوست ، تولید اولین مواد روکش تجاری خود را آغاز کرد و به تولید حدود 100 تن از میلگردهای ضد زنگ از جنس استنلس استیل این شرکت با همکاری یک کارخانه فلزی شریک کمک کرد. آن میلگرد از آن زمان در کالیفرنیا و فلوریدا در پروژه های ساختمانی قرار گرفته است.

اولین تسهیلات آلیوم این توانایی را دارد که هر سال حدود 1000 تن از میلگردهای طولانی مدت خود را تولید کند ، اما این شرکت امیدوار است تا امکانات بیشتری را به کارخانه های فلزی که با آن شریک است ، بسازد و در نهایت آنها را در عملیات آسیاب ادغام کند.

جپال می گوید: “مأموریت ما برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای و بهبود این زیرساخت ها همان چیزی است که ما را به سمت مقیاس سریع برای تأمین نیازهای صنعت سوق می دهد.” “هرکسی که با آنها صحبت می کنیم می خواهد این بزرگتر از امروز باشد.”

Allium همچنین در حال آزمایش با سایر مواد روکش دار و کامپوزیت ها است. در پایین خط ، جپال می بیند که فناوری Allium برای چیزهایی فراتر از میلگرد مانند مسیرهای قطار ، تیرهای فولادی و لوله ها استفاده می شود. اما او تأکید می کند که تمرکز شرکت بر میلگرد آن را برای آینده قابل پیش بینی مشغول خواهد کرد.

جپال می گوید: “تقریباً تمام زیرساخت های ما این مشکل خوردگی را دارند ، بنابراین بزرگترین مشکلی است که ما می توانیم با مجموعه مهارتهای خود حل کنیم.” “تونل ها ، پل ها ، جاده ها ، ساختمان های صنعتی ، نیروگاه ها ، کارخانه های شیمیایی – همه آنها این مشکل را دارند.”