Korrosiota vastaan suojattu kallionporakoneen tiivistys: kestävä ankaroissa olosuhteissa

Tiivisteiden toimintahäiriö kalliomurtaimessa, joka toimii aggressiivisessa ympäristössä, harvoin alkaa näkyvällä korroosiolla tiivisteen elastomeeripinnalla. Se alkaa turvotuksella. Tiivistemateriaali imee nestettä tai höyryä ympäristöstä – esimerkiksi happamasta kaivovesistä, emulsioituneesta leikkuunesteenä, veden tunkeutumisesta saastuneesta hydraulinenesteenä – ja elastomeeri laajenee suunnitellun uran välyksen yli. Tiivisteen reunan muoto vääntyy. Kosketuspaine putken seinämään siirtyy suunnitellusta tiivistävästä voimasta ennakoimattomaan pistekuormitukseen. Muutamassa sadassa käyttötunnissa tiiviste, joka näytti visuaalisesti täysin kunnossa, alkaa sallia kiertovirtauksen.

Anti-korroosiosulku suunniteltiin käsittelemään alkuperäistä turvotusmekanismia, ei sen jälkeen ilmenevää vioittumismuotoa. Elastomeeriseoksen valinta, joka imee vähän nestettä tietyssä ympäristössä – olipa kyseessä suolainen pohjavesi rannikolla sijaitsevassa kaivoksessa, rikkihappojen liukenemisvesi kuparikaivoksessa tai korkean pH:n pesuvesi sementtitunnelihankkeessa – määrittää, kestävätkö sulut 200 tuntia vai 600 tuntia vaihtojen välillä. Geometria ja asennus ovat toissijaisia verrattuna seoksen valintaan.

Elastomeerien korroosionkestävyyden taustalla oleva kemia

Nitrilikumi (NBR) on laajimmin käytetty elastomeeri hydraulitiivisteissä sen hyvän vastustuskyvyn vuoksi mineraaliöljyjä ja useimpia hydraulinenesteitä kohtaan. Sen heikkous on se, että butadieenirungon unsaturaatut hiili-hiili-kaksoissidokset ovat alttiita otsonin, korkean lämpötilan ja tietyntyyppisten kemikaalien hyökkäyksille. Kaivoympäristössä, jossa lämpötila pysyy alle 60 °C:n ja hydraulineneste on puhdasta, NBR toimii riittävästi. Jos ympäristöön tulee happamia vesiä, ympäröivä lämpötila nousee tai hydraulineneste sisältää esteripohjaisia lisäaineita, NBR:n käyttöikä lyhenee merkittävästi.

HNBR (hydrogenoitu nitrilikumi) lisää vetyatomeja näille epätyydyttäville selkärungon sidoksille synteesin aikana, korvaen reaktiiviset kaksoissidokset vakaina yksinkertaisilla sidoksilla. Öljynkestävyyden tarjoavat nitrili-ryhmät säilytetään; otsonin ja lämmön aiheuttama alttius vähenee merkittävästi. HNBR säilyttää hyödylliset kimmoisat ominaisuudet jopa 150 °C:n kestolämpötilassa ja kestää hyökkäyksiä porausnesteistä, emulsioöljyistä ja suolaisesta vedestä, jotka hajoittaisivat tavallisen NBR-materiaalin viikoissa. Sen kaupallistaminen aloitettiin vuonna 1984, ja siitä on tullut oletusvalinta kovien olosuhteiden dynaamisille tiivistelmille hydraulijärjestelmissä.

PTFE käyttää täysin erilaista lähestymistapaa. Sen hiili-fluori-runko, jossa on vahvin sidos orgaanisessa kemian alalla, on inertti lähes kaikkia kaivosteollisuudessa ja rakentamisessa tavattavia kemikaaleja kohtaan. Se ei turpo happoihin, emäksiin, liuottimiin tai suolaiseen veteen. Rajoitus on mekaaninen: PTFE on jäykkä polymeeri, jolla on alhainen kimmoisuus, ja sen tiivistyskontaktin ylläpitämiseksi kulumisen aikana tarvitaan jousienergoitava tai tukielementti. Staattisissa tiivistyspiireissä, venttiililohkojen O-renkaiden istukkapaikoissa ja pesukotelojen staattisissa liitoksissa PTFE-komponentit kestävät kemiallisesti aggressiivisissa ympäristöissä huomattavasti pidempään kuin elastomeeriset vaihtoehdot.

Kovien olosuhteiden luokat ja niitä vastaavat tiivistysmateriaalit

Staattisiin piireihin valittu tiivistysmateriaali – esimerkiksi venttililohkossa olevat O-renkaat, akkumulaattorin liitännän tiivistimet ja puhdistusvesitulppien tiivistimet – vaikuttaa usein enemmän kokonaishuoltoväliin kuin dynaaminen iskutiiviste. Staattiset tiivistimet, jotka ovat alttiina aggressiiviselle puhdistusvedelle, ovat lepovaiheessa porausjaksojen välillä ja kastuvat täysin siihen kemialliseen ympäristöön, jota puhdistuspiiri kuljettaa. NBR-materiaaliset O-renkaat voivat hajota puristusmuodonmuutoksen vuoksi korkean pH:n tunneliveden piirissä jo 100 tunnin kuluttua ensimmäisestä kastumisesta, vaikka porakone olisi toiminut kyseisen ajan aikana vain 20 iskutuntia.

Aggressiivisen ympäristön vioittumismuotojen tunnistaminen ennen kuin ne pahenevat

Kolme piirrettä viittaa tiivisteen ympäristövaikutuksille eikä normaaliin syklinmukaiseen kulumiseen. Ensinnäkin epäsymmetrinen tiivistepinnan heikkeneminen: normaali kulumisprosessi aiheuttaa tasaisen kosketuspinnan kuluminen tiivisteen reunan ympäri. Kemiallinen turvotus vääntää reunan geometriaa epäsymmetrisesti, mikä johtaa kulumismallin muodostumiseen, joka seuraa suurimman turvotuksen suuntaa. Toiseksi epätavallinen värimuutos palautuvassa hydraulisessa öljyssä: vihreä tai maidonvalkoinen sävy hydraulisessa palautuspiirissä osoittaa veden emulsioitumista, mikä johtuu usein vuotavasta puhdistuslaatikon tiivistyksestä, joka sallii veden pääsyn iskupiiriin. Kolmanneksi geelin muodostuminen: jotkin kemialliset hyökkäysprosessit saavat elastomeeripalaset hajoamaan osittain hydraulisessa nesteessä, mikä johtaa geelimäisen saastumisen muodostumiseen; tämä tukkii suodatinalkioita nopeammin kuin tavallisesti ja voi naarmuttaa venttiililohkon tarkat välykset.

Näistä merkeistä kumpikaan ei vaadi täydellistä tiivistyspakkauksen tarkastusta vasta seuraavan suunnitellun huoltovälin yhteydessä, vaan tarkastus on tehtävä ennen sitä. Kemiallisesti hajoavan tiivistyksen käyttäminen suunnitellun vaihtoajan saavuttamiseen saakka mahdollistaa vian leviämisen sylinterin pinnalle, mikä laajentaa korjaustyön laajuutta tiivistyspakkauksen vaihdosta sylinterin uudelleenhiontaan tai koteloituksen vaihtoon.

HOVOO:n anti-korroosiotiivistyspakkaukset kaivostoimintaan ja tunnelointiin

HOVOO tarjoaa kallionporakoneiden tiivistyspakkaukset HNBR- ja PTFE-seoksilla pääasiallisille drifter-malleille, joita käytetään vaativissa ympäristöissä. Standardi PU-pakkaus soveltuu useimpiin kohtalaisen ilmastoon ja puhtaaseen veteen perustuviin pesuoperaatioihin. HNBR-pakkaukset suositellaan operaatioihin, joissa ympäröivä kasvot lämpötila ylittää jatkuvasti 40 °C:n, jossa happamasta maaperävedestä muodostuva neste toimii pesunä, tai jossa hydraulinen öljy lämpenee yli 80 °C:n paluupiirissä. PTFE-tukipakkaukset staattisiin piireihin ovat saatavilla erikseen alkalipitoisissa tunneliprojekteissa tai rannikkoalueilla, joissa suolavesi tunkeutuu sisään.

Väärän seoksen määrittäminen tunnetussa vaativassa ympäristössä ja tiivistyspakkauksen vaihtaminen kaksinkertaisella taajuudella on kalliimpaa kuin oikean seoksen tilaaminen kerran. HOVOOn mallikohtaiset viitteet, mukaan lukien jokaisen drifter-sovelluksen seosmerkintä, on luetteloidu osoitteessa hovooseal.com.