درزبند مته سنگ‌شکن مقاوم در برابر خوردگی: بادوام در شرایط سخت

شکست در آب‌بندی یک مته سنگی که در محیطی خورنده کار می‌کند، به ندرت با خوردگی قابل مشاهده روی سطح الاستومر آغاز می‌شود. این شکست با متورم‌شدن آب‌بند آغاز می‌شود. ترکیب آب‌بند مایع یا بخار موجود در محیط را جذب می‌کند—مانند آب معدنی اسیدی، مایع برش امولسیونی، یا روغن هیدرولیک آلوده به نفوذ آب—و الاستومر فراتر از فاصله طراحی‌شده شیار نصب آب‌بند منبسط می‌شود. هندسه لبه آب‌بند تغییر می‌کند. فشار تماس آب‌بند با دیواره سوراخ از نیروی طراحی‌شده برای آب‌بندی به بارگذاری نقطه‌ای غیرقابل پیش‌بینی تغییر می‌یابد. در عرض چند صد ساعت کارکرد، آب‌بندی که در بازرسی بصری کاملاً سالم به نظر می‌رسید، شروع به اجازه دادن جریان دور زدن (bypass flow) می‌کند.

طراحی آب‌بند ضد خوردگی به مکانیسم اولیهٔ متورم‌شدن می‌پردازد، نه به حالت شکست ثانویه. انتخاب ترکیب الاستومری با جذب کم مایع در محیط خاص—چه این محیط آب زیرزمینی نمکی در یک معدن ساحلی باشد، چه آب زهکش اسید سولفوریک در یک عملیات مسی، و یا آب شستشو با pH بالا در یک پروژه تونل سیمانی—تعیین‌کنندهٔ این است که آب‌بند مدت زمان ۲۰۰ ساعت یا ۶۰۰ ساعت بین تعویض‌ها دوام بیاورد. هندسه و نحوهٔ نصب در مقایسه با انتخاب ترکیب، اهمیت ثانویه‌ای دارند.

شیمی مقاومت در برابر خوردگی در الاستومرها

کائوچو نیتریل (NBR) به دلیل مقاومت خوب آن در برابر روغن‌های معدنی و اکثر سیالات هیدرولیک، پراستفاده‌ترین الاستومر در آب‌بندی‌های هیدرولیک است. نقطه ضعف آن این است که پیوندهای دوگانه کربن-کربن غیراشباع موجود در زنجیره پشتی‌بُر (بوتادین) در برابر حمله اوزون، دمای بالا و برخی گونه‌های شیمیایی آسیب‌پذیر هستند. در محیط معدنی که دمای آن زیر ۶۰ درجه سانتی‌گراد باشد و روغن هیدرولیک آن تمیز باشد، NBR عملکرد مناسبی دارد. اما در صورت ورود آب اسیدی، افزایش دمای محیط یا استفاده از سیال هیدرولیک مصنوعی حاوی افزودنی‌های استری، عمر کاربردی NBR به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد.

HNBR — کائوچوی نیتریل هیدروژن‌دارشده — با افزودن اتم‌های هیدروژن به پیوندهای غیراشباع زنجیرهٔ اصلی در طول سنتز، پیوندهای دوگانهٔ واکنش‌پذیر را با پیوندهای تکی پایدار جایگزین می‌کند. گروه‌های نیتریل که مقاومت در برابر روغن را فراهم می‌کنند، حفظ می‌شوند؛ در عین حال آسیب‌پذیری در برابر اوزون و گرما به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. HNBR خواص الاستیک مفیدی را تا دمای ۱۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد (به‌صورت پایدار) حفظ می‌کند و در برابر حملهٔ مایعات حفاری، روغن‌های امولسیونی و آب شور مقاوم است که چنین موادی در عرض چند هفته کائوچوی استاندارد NBR را تخریب می‌کنند. این ماده برای اولین بار در سال ۱۹۸۴ به‌صورت تجاری عرضه شد و امروزه به‌عنوان انتخاب پیش‌فرض برای درزگیرهای پویا در محیط‌های سخت در سیستم‌های هیدرولیکی شناخته می‌شود.

پلی‌تترافلورواتیلن (PTFE) رویکردی کاملاً متفاوت اتخاذ می‌کند. زنجیرهٔ کربن-فلوئور آن — که قوی‌ترین پیوند در شیمی آلی است — نسبت به تقریباً همهٔ مواد شیمیایی موجود در صنایع معدن و ساخت‌وساز بی‌اثر است. این ماده در اسیدها، بازها، حلال‌ها یا آب شور متورم نمی‌شود. محدودیت آن از جنبهٔ مکانیکی است: PTFE یک پلیمر سفت و سخت با الاستیسیتهٔ پایین است و برای حفظ تماس آب‌بندی در طول فرسایش، نیازمند یک عامل انرژی‌دهندهٔ فنری یا عنصر پشتیبان است. در مدارهای آب‌بندی ایستا، جایگاه‌های واشر حلقه‌ای (O-ring) در بلوک‌های شیر، و رابط‌های ایستایی جعبه‌های شستشو، اجزای PTFE در محیط‌های شیمیایی بسیار خورنده، عمری بسیار طولانی‌تر از جایگزین‌های الاستومری دارند.

دسته‌بندی شرایط سخت و مواد آب‌بندی مناسب

انتخاب ماده درزبندی برای مدارهای ایستا — واشرهای O-شکل در بلوک شیر، درزبندی‌های پورت انباشته‌کننده و درزبندی‌های ورودی آب شستشو — اغلب تعیین‌کننده‌ی بخش بزرگ‌تری از فاصله‌ی زمانی کلی نگهداری است تا درزبندی پویای ضربه‌ای. درزبندی‌های ایستا که در معرض آب شستشوی خورنده قرار دارند، بین چرخه‌های حفاری در حالت بی‌حرکت قرار می‌گیرند و در هر نوع شیمیایی که مدار شستشو حمل می‌کند غوطه‌ور می‌شوند. یک واشر O-شکل از نوع نیتریل‌بوتادین (NBR) در یک مدار آب تونلی با pH بالا ممکن است حتی در صورتی که دستگاه حفاری تنها ۲۰ ساعت ضربه‌ای کار کرده باشد، در عرض ۱۰۰ ساعت از اولین تماس با آب دچار افت فشار (Compression Set) شده و از کار بیفتد.

شناسایی زودهنگام حالت‌های خرابی ناشی از محیط‌های خورنده پیش از تشدید آن‌ها

سه الگو نشان‌دهنده حمله محیطی به آب‌بندها، نه سایش عادی دوره‌ای است. اول، تخریب نامتقارن سطح آب‌بند: سایش عادی منجر به فرسایش یکنواخت سطح تماس در اطراف محیط لبه می‌شود. متورم‌شدن شیمیایی هندسه لبه را به‌صورت نامتقارن تغییر می‌دهد و الگوی سایشی ایجاد می‌کند که جهت بیشترین متورم‌شدن را دنبال می‌کند. دوم، تغییر غیرمعمول رنگ روغن هیدرولیک بازگشتی: رنگ سبز‌مایل به آبی یا شیری در مدار بازگشت هیدرولیک نشان‌دهنده امولسیون آب است که اغلب ناشی از نشت آب‌بند جعبه شستشوی خراب و ورود آب به مدار ضربه‌ای می‌باشد. سوم، تشکیل ژل: برخی از واکنش‌های حمله شیمیایی باعث حل‌شدن جزئی قطعات الاستومری در روغن هیدرولیک می‌شوند و آلودگی شبه‌ژل ایجاد می‌کنند که عناصر فیلتر را سریع‌تر از حالت عادی مسدود می‌کند و می‌تواند بازوهای دقیق بلوک شیر را خراش دهد.

هر یک از این علائم نیازمند بازرسی کامل مجموعه آب‌بندی پیش از بازهٔ زمانی تعویض دوره‌ای بعدی است، نه در زمان آن. ادامهٔ کارکرد آب‌بند تخریب‌شده از نظر شیمیایی تا زمان تعویض برنامه‌ریزی‌شده، امکان گسترش خرابی به سطح سوراخ (Bore) را فراهم می‌کند؛ که این امر دامنهٔ تعمیر را از جایگزینی صرفاً مجموعه آب‌بندی به سایش مجدد سوراخ (Bore Regrind) یا تعویض پوسته (Housing Replacement) گسترش می‌دهد.

مجموعه‌های آب‌بندی ضد خوردگی HOVOO برای کاربردهای معدنی و تونل‌سازی

HOVOO مجموعه‌های آب‌بندی مته‌های سنگ‌شکن را با گزینه‌های ترکیبی HNBR و PTFE برای مدل‌های اصلی دریفترهای به‌کاررفته در کاربردهای محیطی سخت‌گیرانه عرضه می‌کند. مجموعه استاندارد PU برای اکثر عملیات‌های معتدل‌المناخ با شستشوی آب پاک مناسب است. مجموعه‌های HNBR در مواردی که دمای محیطی سطحی بیش از ۴۰ درجه سانتی‌گراد به‌صورت پایدار باشد، یا آب زیرزمینی اسیدی به‌عنوان محیط شستشو استفاده شود، یا روغن هیدرولیک در مدار بازگشتی دمایی بالاتر از ۸۰ درجه سانتی‌گراد داشته باشد، توصیه می‌شوند. مجموعه‌های پشتیبان PTFE برای مدارهای ایستا به‌صورت جداگانه برای نصب در پروژه‌های تونلی قلیایی یا عملیات ساحلی با نفوذ آب شور در دسترس هستند.

انتخاب ترکیب نامناسب در محیطی شناخته‌شده سخت‌گیرانه و جایگزینی مکرر مجموعه آب‌بندی با فراوانی دو برابر، گران‌تر از سفارش ترکیب صحیح تنها یک‌بار است. مراجع مدل‌محور HOVOO، از جمله مشخص‌کننده ترکیب برای هر کاربرد دریفتر، در وب‌سایت hovooseal.com فهرست‌شده‌اند.