Korozyona Dayanıklı Kaya Delici Contası: Zorlu Koşullarda Dayanıklı

Agresif bir ortamda çalışan bir kaya matkafında conta arızası, genellikle conta yüzeyinde görünür korozyonla başlamaz. Arıza, şişmeyle başlar. Conta bileşimi, ortamdan sıvı veya buhar emer—asidik maden suyu, emülsiyon haline getirilmiş kesme yağı, su girişiyle kontamine olmuş hidrolik yağ—ve elastomer, tasarımındaki yuva boşluğunu aşacak şekilde genişler. Dudak geometrisi bozulur. Boru duvarına uygulanan temas basıncı, tasarlanan sızdırmazlık kuvvetinden öngörülemeyen nokta yüklemeye kayar. Yüzlerce saatlik çalışma süresi içinde, görsel muayenede mükemmel görünen conta, sızıntıya neden olmaya başlar.

Korozyon önleyici conta tasarımı, başlangıçtaki şişme mekanizmasını ele alır; bunun sonucunda ortaya çıkan arızanın kendisini değil. Deniz kıyısındaki bir madende tuzlu yeraltı suyu, bakır işleme tesisinde sülfürik asit sızıntısı ya da çimento tünel projesinde yüksek pH’lı yıkama suyu gibi belirli bir ortamda düşük sıvı emme özelliği gösteren bir elastomer bileşimi seçmek, contanın değiştirilmesi arasındaki süreyi 200 saatten 600 saate kadar belirler. Geometri ve montaj, bileşim seçiminin ardından ikincil derecede önem kazanır.

Elastomerlerde Korozyon Direncinin Kimyası

Nitril kauçuk (NBR), mineral yağlara ve çoğu hidrolik akışkana karşı iyi direnci nedeniyle hidrolik salmastralarda en yaygın olarak kullanılan elastomerdir. Zayıf noktası, bütadien omurgasındaki doymamış karbon-karbon çift bağlarının ozon, yüksek sıcaklık ve belirli kimyasal türler tarafından saldırıya uğramasına açık olmasıdır. 60 °C'nin altında çalışan ve temiz hidrolik yağı bulunan bir maden ortamında NBR yeterli performans gösterir. Ancak asidik su sızıntısı, ortam sıcaklığının yükselmesi veya ester bazlı katkı maddeleri içeren sentetik bir hidrolik akışkanın kullanılması durumunda NBR'nin kullanım ömrü keskin bir şekilde kısalır.

HNBR—hidrojene edilmiş nitril kauçuğu—sentiz sırasında bu doymamış omurga bağları boyunca hidrojen atomları ekler ve reaktif çift bağları kararlı tek bağlarla değiştirir. Yağa dayanıklılık sağlayan nitril grupları korunur; ozon ve ısıya karşı hassasiyet ise önemli ölçüde azaltılır. HNBR, 150 °C’ye kadar sürekli olarak kullanımda faydalı elastik özelliklerini korur ve standart NBR’yi haftalar içinde bozan sondaj sıvılarına, emülsifiye yağlara ve tuzlu suya karşı dirençlidir. İlk kez 1984 yılında ticarileştirilen bu malzeme, hidrolik sistemlerde sert ortamlara maruz kalan dinamik conta uygulamalarında varsayılan tercih haline gelmiştir.

PTFE tamamen farklı bir yaklaşım benimser. Organik kimyadaki en güçlü bağa sahip karbon-flor köprüsü nedeniyle madencilik ve inşaat sektöründe karşılaşılan neredeyse tüm kimyasallara karşı inerttir. Asitlerde, bazlarda, çözücülerde veya tuzlu suda şişmez. Sınırlayıcı faktör mekaniktir: PTFE, düşük elastikiyete sahip katı bir polimerdir ve aşınma sırasında sızdırmazlık temasını korumak için bir yay destekleyici veya destek elemanı gerektirir. Statik sızdırmazlık devreleri, valf bloğu O-ring yuvaları ve yıkama kutusu statik arayüzleri için PTFE bileşenleri, kimyasal olarak agresif ortamlarda elastomerik alternatiflere kıyasla çok daha uzun ömürlüdür.

Zorlu Koşul Kategorileri ve Uyumlu Sızdırmazlık Malzemeleri

Statik devrelerde kullanılan conta malzemesinin seçimi — valf bloğundaki O-ring’ler, akümülatör bağlantı contaları, soğutma suyu giriş contaları — genellikle dinamik darbeli conta kadar değil, ancak genel bakım aralığını belirleyen en önemli faktörlerden biridir. Agresif soğutma suyuna maruz kalan statik contalar, delme çevrimleri arasında pasif durur ve soğutma devresinde taşınan kimyasallara tamamen maruz kalır. Yüksek pH’lı tünel suyu devresinde kullanılan bir NBR O-ring, delme makinesi bu süre içinde yalnızca 20 saat darbeli çalışmış olsa bile, ilk ıslatıldıktan sonra 100 saat içinde sıkışma deformasyonu (compression set) nedeniyle arızalanabilir.

Agresif Ortam Arızalarını Daha İlerlemeden Tanımak

Üç desen, contalar üzerinde normal döngüsel aşınma yerine çevresel saldırıyı gösterir. Birincisi, asimetrik conta yüzeyi bozulması: normal aşınma, dudak çevresi boyunca eşit temas yüzeyi erozyonu oluşturur. Kimyasal şişme, dudak geometrisini asimetrik olarak bozar ve maksimum şişmenin yönünü takip eden bir aşınma deseni oluşturur. İkincisi, geri dönen hidrolik yağda alışılmadık renk değişimi: hidrolik geri dönüş devresinde yeşilimsi veya süt rengi bir ton, suyun emülsiyonla karıştığını gösterir; bu durum genellikle suyun perküsyon devresine girmesine izin veren hasar görmüş bir temizleme kutusu contasından kaynaklanır. Üçüncüsü, jel oluşumu: bazı kimyasal saldırı dizileri, elastomer parçacıklarının hidrolik akışkan içinde kısmen çözünmesine neden olur ve bu da filtre elemanlarını normalden daha hızlı tıkayan ve valf bloğundaki hassas açıklıkları çizgileyebilecek jel benzeri bir kirliliğe yol açar.

Bu belirtilerden herhangi biri, bir sonraki planlanan bakım aralığından önce (planlanan bakım zamanında değil) tam bir conta seti muayenesi yapılmasını gerektirir. Kimyasal olarak bozulmuş bir contayı planlanan değiştirme noktasına kadar çalıştırmak, arızanın silindir iç yüzeyine yayılmasına izin verir; bu da onarım kapsamını yalnızca conta seti değişikliğinden silindir iç yüzeyinin yeniden taşlanmasına ya da muhafenin değiştirilmesine kadar genişletir.

HOVOO Madencilik ve Tünel Uygulamaları İçin Korozyon Önleyici Conta Setleri

HOVOO, agresif ortam uygulamalarında kullanılan başlıca drifter modelleri için HNBR ve PTFE bileşimi seçenekleriyle kaya delme matkabı conta setleri temin etmektedir. Standart PU seti, çoğunlukla ılıman iklim koşullarında ve temiz su ile soğutma yapılan işlemler için uygundur. Ortam yüzey sıcaklığının sürekli olarak 40 °C’yi aştığı, asidik yeraltı suyu soğutma ortamı olarak kullanıldığı ya da hidrolik yağın dönüş devresinde sıcaklığının 80 °C’nin üzerine çıktığı işlemler için HNBR setleri önerilir. Alkalik tünel projelerinde veya tuzlu su sızıntısı olan kıyı bölgelerindeki uygulamalarda statik devreler için ayrı olarak PTFE destekli setler mevcuttur.

Bilinen agresif bir ortamda yanlış bileşimin belirtilmesi ve ardından contaların iki kat daha sık değiştirilmesi, doğru bileşimin bir kez sipariş edilmesinden daha maliyetlidir. HOVOO’nun model özel referansları, her drifter uygulaması için bileşim tanımlaması dahil olmak üzere hovooseal.com adresinde listelenmiştir.