Korrosjonsbestandig tetning for bergborer: Holdbar i harde forhold

Tettningsfeil i en bergboremaskin som opererer i et aggressivt miljø starter sjelden med synlig korrosjon på elastomeroverflaten. Den starter med svelling. Tettningsmaterialet absorberer væske eller damp fra omgivelsene – sur gruvesvann, emulgerende skjærevæske, hydraulikkvæske forurenset av vanninntrengning – og elastomeren utvider seg utover den beregnede spaltekleransen i sporet. Lippens geometri forvrenges. Kontaktrykket mot borkanalen endres fra det beregnede tettningskraften til uforutsigbar punktlastning. Innen noen hundre driftstimer begynner tetningen, som så bra ut ved visuell inspeksjon, å tillate bypass-strømning.

Designen for anti-korrosjonsforsegling tar sikte på den innledende svellingmekanismen, ikke på feilmodusen som oppstår senere. Å velge en elastomerblanding med lav væskeabsorpsjon i den spesifikke miljøet – enten det er saltvannsgrunnvann i et kystnært gruvedriftsprosjekt, svovelsyreavrenning i en kobberdrift eller vann med høy pH-verdi i et sementtunnelprosjekt – avgjør om forseglingen holder 200 timer eller 600 timer mellom utskiftninger. Geometrien og monteringen er sekundære i forhold til valg av blanding.

Kjemi bak korrosjonsbestandighet i elastomerer

Nitrilgummi (NBR) er det mest brukte elastomeret i hydrauliske tetninger på grunn av dets gode motstandsevne mot mineraloljer og de fleste hydraulikkvæsker. Dets svakhet er at de upåvirkede karbon-karbon-dobbeltbindingene i butadienryggraden er sårbare for angrep fra ozon, høy temperatur og visse kjemiske stoffer. I et gruvmiljø med temperatur under 60 °C og ren hydraulikolje fungerer NBR tilfredsstillende. Ved innføring av surt vanninntrengning, økt omgivelsestemperatur eller en syntetisk hydraulikkvæske som inneholder esterbaserede additiver reduseres NBRs levetid kraftig.

HNBR – hydrogenert nitrilkautsjukk – legger til hydrogenatomer over de usatte bindingene i polymerens ryggrad under syntesen, og erstatter de reaktive dobbeltbindingene med stabile enkeltebindinger. Nitrilgruppene, som gir oljebestandighet, bevares; følsomheten for ozon og varme reduseres kraftig. HNBR beholder nyttige elastiske egenskaper opp til 150 °C ved vedvarende temperatur og tåler angrep fra borvæsker, emulgerede oljer og saltvann som ville degradere standard NBR innen få uker. Det ble først kommersialisert i 1984 og har blitt standardvalget for dynamiske tetninger i hardt miljø i hydrauliske systemer.

PTFE tar en helt annen tilnærming. Dens karbon-fluor-ryggrad – med den sterkeste bindingen i organisk kjemi – er inaktiv mot nesten alle kjemikalier som påtreffes i gruvedrift og byggverk. Den sveller ikke opp i syrer, baser, løsemidler eller saltvann. Begrensningen er mekanisk: PTFE er et stivt polymer med lav elastisitet og krever en fjærenergiser eller støtteelement for å opprettholde tetningskontakt når det slites. For statiske tetningskretser, ventilklosser O-ring seter og statiske grensesnitt i spylebokser overgår PTFE-komponenter elastomere alternativer med stor margin i kjemisk aggressive miljøer.

Kategorier for harde forhold og tilsvarende tettingsmaterialer

Valget av tetningsmateriale for de statiske kretsene – O-ringer i ventilkassen, tettningsringene til akkumulatoren og tettningsringene til innløpet for skyllingsvann – avgjør ofte mer av den totale vedlikeholdsintervallet enn den dynamiske slagtetningen. Statisk tetning som utsettes for aggressivt skyllingsvann står i verne mellom boremålinger og er utsatt for den kjemien som sirkulerer i skyllingskretsen. En NBR-ring i en tunnelvannskrets med høy pH-verdi kan svikte på grunn av kompresjonstap allerede etter 100 timer med første våtting, selv om boreren bare har vært i drift i 20 slagtimer i samme periode.

Gjenkjenne sviktmoduser i aggressive miljøer før de eskalerer

Tre mønstre indikerer miljømessig angrep på tetninger i stedet for normal syklisk slitasje. Først: asymmetrisk nedbrytning av tetningsflate – normal slitasje fører til jevn erosjon av kontaktflaten over hele leppens omkrets. Kjemisk oppsvelling forvränger leppens geometri asymmetrisk, noe som gir et slitasjemønster som følger retningen med maksimal oppsvelling. Andre: uvanlig fargeendring i den returnerte hydraulikkvæsken – en grønnlig eller melkeaktig farge i den hydrauliske returkretsen indikerer vannemulgering, ofte forårsaket av en skadet tetning i spylboksen som lar vann trenge inn i slagkretsen. Tredje: gel dannelse – noen sekvenser av kjemisk angrep får elastomerfragmenter til å løse seg delvis opp i hydraulikkvæsken, noe som danner en gelaktig forurensning som tetter filterelementer raskere enn vanlig og kan skrape på de nøyaktige spaltene i ventilkassen.

Ethvert av disse tegnene krever en fullstendig segldelerkit inspeksjon før neste planlagte vedlikeholdstidspunkt, ikke ved det. Å kjøre med en kjemisk degradert tetning helt til det planlagte skiftepunktet gir svikt mulighet til å spre seg til boresylinderens overflate, noe som øker omfanget av reparasjonen fra utskifting av en tetningssett til ny sliping av boresylinderen eller utskifting av hele huset.

HOVOO anti-korrosjons tettningssett for gruvedrift og tunnelapplikasjoner

HOVOO leverer pakningssett for bergborhod med alternativer i HNBR- og PTFE-blandinger for de viktigste driftermodellene som brukes i applikasjoner med aggressive miljøforhold. Standard PU-settet er egnet for de fleste operasjoner i tempererte klimaer med ren vannspyling. HNBR-sett anbefales for operasjoner der omgivelsestemperaturen ved borhodet overstiger 40 °C over en lengre periode, der sur grunnvann brukes som spylemedium eller der hydraulikkvæsken i returkretsen har en temperatur over 80 °C. PTFE-støttesett for statiske kretser er tilgjengelige separat for installasjoner i alkaliske tunnelprosjekter eller kystnære operasjoner med inntrengning av saltvann.

Å velge feil blanding i et kjent aggressivt miljø – og deretter bytte ut pakningssettet med dobbelt så høy frekvens – er dyrere enn å bestille riktig blanding én gang. HOVOOs modellspecifikke referanser, inkludert blemningsbetegnelse for hver drifterapplikasjon, er oppført på hovooseal.com.