Korrózióálló kőfúró tömítés: tartós nehéz körülmények között

A szikafúróban működő tömítés meghibásodása agresszív környezetben ritkán kezdődik a gumitömítő anyag felületén látható korrózióval. A folyamat duzzadással kezdődik. A tömítő anyag felveszi a környezetből származó folyadékot vagy gőzt – például savas bányavizet, emulgeált vágófolyadékot vagy vízbe került hidraulikaolajat –, és a gumitömítő anyag kitágul a tervezett hornyok tisztasági méretén túl. A tömítő perem geometriája megváltozik. A furat falához viszonyított érintkezési nyomás a tervezett tömítő erőről előre nem jósolható pontszerű terhelésre változik. Néhányszáz üzemóra elteltével a vizuális ellenőrzés során hibátlanul kinéző tömítés elkezdi engedni a kifolyást.

Az antikorróziós tömítési megoldás a kezdeti duzzadási mechanizmust célozza meg, nem pedig a későbbi meghibásodási módokat. Az elasztomer összetétel kiválasztása – amely alacsony folyadékfelvételű a konkrét környezetben – döntően befolyásolja, hogy a tömítés 200 vagy 600 óra között tartja-e magát cserék között: legyen szó akár sósvízben gazdagodó talajvízről egy tengerparti bányában, kénsavas lefolyóvízről egy réztermelő üzemben, akár magas pH-értékű öblítővízről egy cementalagút-építési projektben. A geometria és a szerelés másodlagos szerepet játszik az összetétel kiválasztásához képest.

Az elasztomerek korrózióállóságának kémiai háttere

A nitril-gumi (NBR) a leggyakrabban használt elasztomer a hidraulikus tömítésekben, mivel jól ellenáll a ásványi olajoknak és a legtöbb hidraulikus folyadéknak. Hátránya, hogy a butadién vázban található telítetlen szén-szén kettős kötések érzékenyek az ózon, a magas hőmérséklet és egyes kémiai anyagok támadásával szemben. Bányakörnyezetben, 60 °C alatti hőmérsékleten és tiszta hidraulikus olaj esetén az NBR megfelelően működik. Ha azonban savas víz jut be a rendszerbe, a környezeti hőmérséklet emelkedik, vagy észteralapú adalékanyagokat tartalmazó szintetikus hidraulikus folyadék kerül használatra, az NBR szolgáltatási ideje drasztikusan csökken.

Az HNBR – hidrogénezett nitril-gumi – szintézis közben hidrogénatomokat ad hozzá azokhoz az unszaturált gerinc-kötésekhez, így a reaktív kettős kötések helyett stabil egyszeres kötések keletkeznek. A kenőolaj-állóságot biztosító nitrilcsoportok megmaradnak; az ózonnal és a hővel szembeni érzékenység drámaian csökken. Az HNBR hasznos rugalmas tulajdonságait 150 °C-ig folyamatosan megőrzi, és ellenáll a fúrófolyadékok, az emulgeált olajok és a sós víz támadásának, amelyek standard NBR-es anyagok esetében néhány hét alatt lebontanák az anyagot. Először 1984-ben került kereskedelmi forgalomba, és ma már az alapértelmezett választás a hidraulikus rendszerekben alkalmazott, extrém környezeti feltételeknek kitett dinamikus tömítéseknél.

A PTFE teljesen más megközelítést alkalmaz. Szén-fluor hordozóvázának – amely az organikus kémia legerősebb kötése – gyakorlatilag minden olyan vegyszerrel szemben inaktív, amellyel a bányászatban és az építőiparban találkozni lehet. Nem dagad meg savakban, lúgokban, oldószerekben vagy sós vízben. A korlátozás mechanikai jellegű: a PTFE merev polimer, alacsony rugalmassággal rendelkezik, és rugós energizáló vagy támaszelem szükséges ahhoz, hogy a kopás során is fenntartsa a tömítési érintkezést. Statikus tömítési körökben, szeleptömb O-gyűrű ülésekben és öblítődoboz statikus interfészeken a PTFE alkatrészek élettartama jelentősen meghaladja az elasztomerekét a kémiai szempontból agresszív környezetekben.

Kemény körülmények kategóriái és azokhoz illő tömítőanyagok

A statikus áramkörök tömítőanyagának – például az elosztóblokk O-gyűrűi, az akkumulátor csatlakozó tömítései, a mosóvíz-bemenet tömítései – kiválasztása gyakran nagyobb mértékben meghatározza az általános karbantartási időközt, mint a dinamikus ütőtömítés. A statikus tömítések agresszív mosóvíznek vannak kitéve, és a fúrási ciklusok között tétlenek maradnak, miközben a mosókörben lévő bármilyen kémiai anyagba merülnek. Egy NBR O-gyűrű magas pH-értékű alagútvíz-környezetben már az első nedvesedést követő 100 órán belül összenyomódásos károsodással meghibásodhat, még akkor is, ha a fúró ezen időszakban csupán 20 ütőórát üzemelt.

Aggresszív környezetben fellépő hibamódok felismerése mielőtt azok súlyosbodnának

Három minta utal a tömítések környezeti támadására, nem pedig a normál ciklikus kopásra. Először is: aszimmetrikus tömítésfelület-elhasználódás – a normál kopás egyenletes érintőfelület-elpattanást eredményez a perem kerületén. A kémiai duzzadás aszimmetrikusan torzítja a perem geometriáját, és olyan kopási mintát eredményez, amely a legnagyobb duzzadás irányát követi. Másodszor: szokatlan színváltozás a visszatérő hidraulikus olajban – zöldes vagy tejszerű árnyalat a hidraulikus visszatérő körben víz-emulziót jelez, gyakran a lemosó doboz tömítésének megsérülése miatt, ami lehetővé teszi a víz bejutását a kalapácsoló körbe. Harmadszor: gélszerű képződés – egyes kémiai támadási folyamatok során az elasztomer darabkák részben oldódnak fel a hidraulikus folyadékban, és gélszerű szennyeződést hoznak létre, amely gyorsabban eltömíti a szűrőelemeket, mint általában, és sérüléseket okozhat a szelepházban lévő precíziós résekben.

Ezek bármelyik jele arra utal, hogy a következő üzembeállított szervizidőpont előtt teljes tömítőkészlet-ellenőrzést kell végezni, nem pedig azon a időponton. A kémiai lebomlásnak kitett tömítőgyűrű üzemeltetése a megadott cserére előírt időpontig lehetővé teszi a hiba tovaterjedését a hengerfurat felületére, ami a javítási körzetet a tömítőkészlet cseréjéről a hengerfurat újraesztergálására vagy a ház cseréjére bővíti.

HOVOO korrózióálló tömítőkészletek bányászati és alagútépítési alkalmazásokhoz

A HOVOO kőfúró tömítési készleteket szállít HNBR és PTFE összetételű anyagokból a fő drifter modellekhez, amelyek agresszív környezetben történő alkalmazásra szolgálnak. A szokásos PU készlet megfelelő a legtöbb mérsékelt éghajlatú, tiszta vízzel történő mosási műveletekhez. Az HNBR készletek akkor ajánlottak, ha a környezeti felületi hőmérséklet hosszan tartóan meghaladja a 40 °C-ot, ha savas talajvíz szolgál mosóközegként, vagy ha a hidraulikus olaj hőmérséklete a visszatérő ágban meghaladja a 80 °C-ot. A statikus áramkörök számára PTFE-támasztó készletek külön rendelhetők lúgos alagútépítési projektekhez vagy sósvíz-betörésre hajlamos tengerparti üzemekhez.

A rossz összetételű anyag megadása ismert agresszív környezet esetén, majd a tömítési készlet kétszeres gyakorisággal történő cseréje költségesebb, mint egyszerűen a megfelelő összetételű anyag rendelése. A HOVOO modell-specifikus hivatkozásai, beleértve az egyes drifter alkalmazásokhoz tartozó összetétel-jelöléseket is, a hovooseal.com weboldalon találhatók.