علت سایش و خوردگی کاسه نمد یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های مهندسان و تعمیرکاران در صنایع مختلف است. کاسه نمد نقش حیاتی در جلوگیری از نشت سیالات و حفظ عملکرد درست تجهیزات مکانیکی دارند. با این حال، در بسیاری از مواقع، به دلیل شرایط کاری نامناسب، انتخاب نادرست متریال یا نصب غیر اصولی، دچار سایش یا خوردگی می‌شوند.
شناخت دقیق علت سایش و خوردگی کاسه نمد می‌تواند از توقف خطوط تولید، افزایش هزینه‌های تعمیر و حتی آسیب به سایر قطعات جلوگیری کند. عواملی مانند دمای بالا، آلودگی‌های محیطی، فشار بیش از حد، تماس با مواد شیمیایی نامناسب و روانکاری ناکافی، از مهم‌ترین دلایل آسیب به کاسه نمد به شمار می‌روند. در ادامه این مقاله به بررسی جزئی‌تر این عوامل و راهکارهای پیشگیری از آن‌ها می‌پردازیم.
سایش و خوردگی در صنعت نفت و گاز
علت سایش و خوردگی کاسه نمد در صنعت نفت و گاز به دلیل شرایط نامساعد و الزامات خاص خود، یکی از چالش‌برانگیزترین صنایع به شمار می‌رود. برخی از قطعات مهندسی‌شده، مانند آب‌بندهای روغن (Oil Seals)، ملزم به عملکرد در این شرایط نامساعد هستند، جایی که ممکن است در معرض شرایط شدید و گوناگونی قرار گیرند. اگرچه اکثر این آب‌بندها برای عملکرد طولانی‌مدت با دقت طراحی شده‌اند، اما ممکن است به دلایل متعددی دچار خرابی شوند. این نوشته، دیدگاهی مختصر در مورد چالش‌هایی که آب‌بندها در معرض آن قرار دارند ارائه می‌دهد و دلایل مختلف خرابی آن‌ها را بررسی می‌کند.
مروری بر چالش‌های پیش روی آب‌بندهای نفت و گاز
آب‌بندهای مکانیکی همواره با در نظر گرفتن شرایط کاربردی خاصی که در آن مورد استفاده قرار می‌گیرند، طراحی می‌شوند. علت سایش و خوردگی کاسه نمد در صنایع مادر مانند نفت و گاز با توجه به محیطهای خاص شان کاملا متفاوت است. از اینرو کاسه نمدهای نفت و گاز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در برابر موارد زیر مقاومت کنند:
- مواد شیمیایی خورنده تهاجمی
- گاز ترش (H2S)
- تجزیه
- شرایط انفجاری
- فشارها و دماهای شدید
مانند هر آب‌بند مکانیکی معمولی، به علت سایش و خوردگی کاسه نمد این قطعه دچار خرابی می‌شود. در ادامه سه علت رایج بررسی می شود.
سایش و خوردگی در اثر حمله شیمیایی
عامل شیمیایی را می توان یک علت سایش و خوردگی کاسه نمد برشمرد. همانطور که گفته شد، کاسه نمدها در معرض انواع مختلفی از مواد شیمیایی قرار دارند. این کاسه نمد ممکن است علائم مختلفی از خود نشان دهد، از ترک خوردگی، تاول زدن و تغییر رنگ گرفته تا تغییر در میزان سختی. چرا این اتفاق می افتد؟ جنس کاسه نمد شما با مواد شیمیایی که در معرض آن قرار می گیرد سازگار نیست. این حمله شیمیایی بر تراکم اتصالات عرضی (cross-link density) آن تأثیر می گذارد و آن را افزایش یا کاهش می دهد. وقتی این تراکم اتصالات عرضی افزایش می یابد، جنس کاسه نمد سخت و شکننده می شود و زمانی که تراکم اتصالات عرضی کاهش می یابد، نرم تر می شود. راه حل: انتخاب جنس مناسب کاسه نمد برای اطمینان از سازگاری کاسه نمد با مواد شیمیایی مهم است. این ناسازگاری شیمیایی منجر به حملات شیمیایی می شود که در دماها یا فشارهای بالا تسریع می یابند. بنابراین، قبل از انتخاب کاسه نمد الاستومری برای کاربرد خود، سازگاری آن را بررسی کنید.
سایش و خوردگی در اثر بیرون زدگی و لب پر شدن
گاهی اوقات، کاسه نمدها ممکن است ظاهری لب پر شده یا تکه تکه شده داشته باشند. پس می توان هر گونه ایراد فیزیکی در لبه کاسه نمد را علت سایش و خوردگی کاسه نمد برشمرد. در موارد شدید، سطح این کاسه نمدها ممکن است خود به خود پوسته پوسته شود و ظاهری تراشیده به خود بگیرد. علت بیرون زدگی و لب پر شدن چیست؟ استرس ناشی از فشار بالا یکی از دلایل اصلی بیرون زدگی و لب پر شدن است. این استرس فاصله لقی بین لبه های جفت شونده را افزایش می دهد، جایی که ممکن است کاسه نمد در آن گیر کند و منجر به آسیب فیزیکی جدی شود. راه حل: بسیاری از متخصصان صنعت استفاده از وسایل پشتیبان (backup devices) را برای جلوگیری از ایجاد فاصله لقی بین لبه های جفت شونده پیشنهاد می کنند. انتخاب یک کاسه نمد با اندازه مناسب نیز برای جلوگیری از بیرون زدگی و لب پر شدن مهم است.
سایش و خوردگی در اثر آزاد سازی گاز (Out-gassing):
این پدیده یکی از دلایل رایج خرابی کاسه نمد روغن است که به دلیل فرّار بودن هر یک از اجزای الاستومر رخ می دهد. این اجزا می توانند بخشی از فرمولاسیون الاستومر باشند، یا اینکه گازها ممکن است در طی فرآیند قالب گیری در الاستومر به دام بیفتند. اگرچه کاسه نمد های روغن ممکن است هیچ نشانه بصری از آزاد سازی گاز را نشان ندهند، اما گاهی اوقات ممکن است به دلیل آزاد سازی گاز شدید، منقبض شوند. مولکول های آزاد شده گازی می توانند باعث آلودگی در فرآیند ساخت ویفر در برخی از کاربردهای نیمه هادی شوند و همچنین می توانند بر عملکرد خلاء در کاربردهای صنعتی تأثیر بگذارند. راه حل: از موادی استفاده کنید که برای دمای کاربرد مورد نظر، رتبه بندی شده باشند. همچنین، اطمینان حاصل کنید که الاستومر مورد استفاده عاری از مواد فرار مانند موم ها، نرم کننده ها و غیره باشد. رعایت این دو نکته به شما کمک می کند تا از احتمال آزاد سازی گاز جلوگیری کنید.
سخن پایانی
موارد ذکر شده در بالا تنها سه علت اصلی سایش و خوردگی کاسه نمد (oil seal) هستند؛ با این حال، دلایل دیگری نیز برای این مشکل وجود دارد. علاوه بر این راه حل‌ها، مهم است که این کاسه نمدها را از یک تامین کننده معتبر مانند چرخش صنعت تهیه کنید. این شرکت کاسه نمدهای سفارشی را با مشخصات مختلف به مشتریان خود در صنایع نفت و گاز ارائه می‌دهد.
