Sigiliu anti-coroziv pentru perforatoare de stâncă: Durabil în condiții severe

Defecțiunea etanșării la un perforator de rocă care funcționează într-un mediu agresiv rar începe cu coroziune vizibilă pe suprafața elastomerului. Începe cu umflarea. Compusul etanșării absoarbe lichidul sau vaporii din mediu — apă acidă de la mine, fluid de tăiere emulsionat, ulei hidraulic contaminat cu apă — iar elastomerul se extinde peste jocul prevăzut în canalul de montare. Geometria buzei se distorsionează. Presiunea de contact împotriva pereților alezajului se schimbă de la forța de etanșare proiectată la o încărcare punctuală imprevizibilă. În decurs de câteva sute de ore de funcționare, etanșarea care părea în perfectă stare la inspecția vizuală începe să permită scurgerea fluidului.

Designul etanșării anticorozive abordează mecanismul inițial de umflare, nu modul secundar de cedare. Alegerea unui compus elastomeric cu absorbție scăzută a fluidelor în mediul specific — fie că este vorba de apă subterană salină dintr-o mină de coastă, drenaj cu acid sulfuric într-o operațiune de extracție a cuprului sau apă de spălare cu pH ridicat într-un proiect de tunel pentru ciment — determină dacă etanșarea rezistă 200 de ore sau 600 de ore între înlocuiri. Geometria și modul de instalare sunt secundare față de selecția compusului.

Chimia rezistenței la coroziune în elastomeri

Cauciucul nitrilic (NBR) este cel mai utilizat elastomer în etanșări hidraulice datorită rezistenței sale bune la uleiurile minerale și majoritatea lichidelor hidraulice. Slăbiciunea sa constă în faptul că legăturile duble carbon-carbon nesaturate din structura de bază a butadienei sunt vulnerabile la atacul ozonului, temperaturilor ridicate și unor specii chimice. Într-un mediu minier care funcționează la temperaturi sub 60 °C și cu ulei hidraulic curat, NBR oferă o performanță adecvată. Introducerea infiltrației de apă acidă, a unei temperaturi ambiante ridicate sau a unui fluid hidraulic sintetic care conține aditivi pe bază de esteri determină scurtarea bruscă a duratei de viață a NBR.

HNBR — cauciuc nitril hidrogenat — adaugă atomi de hidrogen peste legăturile nesaturate ale scheletului în timpul sintezei, înlocuind legăturile duble reactive cu legături simple stabile. Grupările nitril care asigură rezistența la ulei sunt păstrate; vulnerabilitatea la ozon și căldură este redusă în mod semnificativ. HNBR menține proprietățile elastice utile până la o temperatură continuă de 150 °C și rezistă atacului fluidelor de foraj, al uleiurilor emulsificate și al apei sărate, care ar degrada cauciucul NBR standard în decurs de câteva săptămâni. Lansat comercial pentru prima dată în 1984, acesta a devenit opțiunea implicită pentru etanșări dinamice destinate mediilor severe din sistemele hidraulice.

PTFE adoptă o abordare complet diferită. Structura sa de bază carbon-fluor—cea mai puternică legătură din chimia organică—este inertă față de practic orice substanță chimică întâlnită în domeniul mineritului și construcțiilor. Nu se umflă în acizi, baze, solvenți sau apă salină. Limitarea este de natură mecanică: PTFE este un polimer rigid, cu elasticitate scăzută, și necesită un element de încărcare cu arc sau un element de sprijin pentru a menține contactul de etanșare pe măsură ce se uzează. Pentru circuitele statice de etanșare, sediile de garnitură inelară (O-ring) ale blocurilor de supape și interfețele statice ale cutiilor de spălare, componentele din PTFE au o durată de viață mult superioară celor din elastomeri în medii chimic agresive.

Categorii de condiții severe și materiale de etanșare corespunzătoare

Alegerea materialului de etanșare pentru circuitele statice — inele O în blocul de supape, etanșări la porturile acumulatorului, etanșări la intrarea apei de spălare — determină adesea mai mult intervalul general de întreținere decât etanșarea dinamică de percuție. Etanșările statice expuse apei agresive de spălare rămân inactive între ciclurile de foraj, fiind imersate în orice compoziție chimică pe care o transportă circuitul de spălare. Un inel O din NBR într-un circuit de apă de tunel cu pH ridicat poate ceda datorită deformării permanente în termen de 100 de ore de la prima contactare cu apă, chiar dacă forajul a funcționat doar 20 de ore în percuție în acea perioadă.

Identificarea modurilor de cedare în medii agresive înainte ca acestea să se agraveze

Trei tipare indică un atac mediatic asupra etanșărilor, nu uzură ciclică normală. În primul rând, degradarea asimetrică a feței etanșării: uzura normală produce o eroziune uniformă a feței de contact pe întreaga circumferință a buzei. Umflarea chimică distorsionează geometria buzei în mod asimetric, generând un tipar de uzură care urmărește direcția umflării maxime. În al doilea rând, o schimbare neobișnuită de culoare a uleiului hidraulic returnat: o nuanță verzui sau laptoasă în circuitul de retur hidraulic indică emulsificarea apei, adesea datorită unei etanșări deteriorate a cutiei de spălare, care permite pătrunderea apei în circuitul de percuție. În al treilea rând, formarea gelului: unele secvențe de atac chimic determină dizolvarea parțială a fragmentelor de elastomer în fluidul hidraulic, producând o contaminare de tip gel care blochează elementele filtrante mai rapid decât în mod normal și poate provoca zgârieturi în jocurile de precizie ale blocului de supape.

Oricare dintre aceste semne necesită o inspecție completă a kitului de etanșare înainte de următorul interval programat de service, nu la acel moment. Funcționarea unei etanșări chimic degradate până la punctul programat de înlocuire permite ca defectul să se extindă pe suprafața alezajului, ceea ce mărește amploarea reparației, trecând de la înlocuirea kitului de etanșare la rectificarea alezajului sau înlocuirea carcasei.

Kituri de etanșare anti-corozive HOVOO pentru aplicații miniere și tuneluri

HOVOO furnizează kituri de etanșare pentru burghie de rocă cu opțiuni de compuși HNBR și PTFE, destinate principalelor modele de drifter utilizate în aplicații din medii agresive. Kitul standard din PU este potrivit pentru majoritatea operațiunilor desfășurate în climă temperat, cu spălare cu apă curată. Kiturile HNBR sunt recomandate pentru operațiuni în care temperatura ambientală la fața de lucru depășește în mod constant 40°C, unde apa subterană acidă este folosită ca mediu de spălare sau unde uleiul hidraulic atinge temperaturi peste 80°C în circuitul de retur. Kiturile cu sprijin din PTFE pentru circuitele statice sunt disponibile separat pentru instalații din proiecte tunelare alcaline sau în operațiuni de coastă cu infiltrare de apă salină.

Alegerea unui compus incorect într-un mediu agresiv cunoscut, urmată de înlocuirea kitului de etanșare cu o frecvență dublă, este mai costisitoare decât comandarea o singură dată a compusului corect. Referințele HOVOO specifice fiecărui model, inclusiv designația compusului pentru fiecare aplicație de drifter, sunt enumerate pe hovooseal.com.