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. Dets karbon-fluor-ryggrad—med den sterkeste bindingen i organisk kjemi—er inaktiv overfor nesten alle kjemikalier som påtreffes i gruvedrift og byggsektoren. Det sveller ikke opp i syrer, baser, løsningsmidler eller saltvann. Begrensningen er mekanisk: PTFE er et stivt polymer med lav elastisitet og krever en fjærdrevet forsterkning eller støtteelement for å opprettholde tetningskontakt under slitasje. For statiske tetningskretser, ventilkloss-O-ring-seter og statiske grensesnitt i spylebokser overgår PTFE-komponenter elastomere alternativer med langt større levetid i kjemisk aggressive miljøer.

Kategorier for harde forhold og tilsvarende tettingsmaterialer

Valget av tetningsmateriale for de statiske kretsene – O-ring i ventilkassen, akkumulatorporttetninger og tetninger for tilførsel av skyllingsvann – avgjør ofte vedlikeholdsintervallet mer enn den dynamiske slagtetningen. Statisk utsatte tetninger for aggressivt skyllingsvann står i ro mellom boringsperioder og er utsatt for den kjemien som skyllingskretsen inneholder. En NBR O-ring i en tunnelvannskrets med høy pH-verdi kan svikte på grunn av kompresjonsett etter bare 100 timer med første våtting, selv om boreren kun 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.

Enhver av disse tegnene krever en fullstendig inspeksjon av tettningssettet før neste planlagte serviceintervall, ikke ved det. Å kjøre med en kjemisk degradert tetning til det planlagte skiftepunktet lar feilen spre seg til boresiden, noe som øker omfanget av reparasjonen fra utskifting av tettningssett til nygrinding av bore eller utskifting av hus.

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.