عیب‌یابی و خرابی اُرینگ‌ها
مروری بر عیب‌یابی و خرابی اُرینگ‌ها
از جمله پارامترهای موثر بر عملکرد اُرینگ‌ها می‌توان به فشار، دما، اصطکاک، قرار گرفتن در معرض محیط و مواد شیمیایی اشاره کرد. تمامی این پارامترها به منظور اطمینان از قابلیت نشت‌بندی اُرینگ در طولانی مدت باید در هنگام انتخاب ابعاد اُرینگ، طراحی گلند اُرینگ و نوع الاستومر در نظر گرفته شوند. عملکرد مناسب اُرینگ‌ها همواره در معرض انواع خرابی و آسیب قرار دارد. در ادامه به انواع خرابی و آسیب در کاربردهای اُرینگ، عوامل موثر در ایجاد خرابی و اقدامات موردنیاز برای رفع آسیب پرداخته شده که شامل موارد زیر است:
1) اکستروژن یا جویدگی (Extrusion or Nibbling)
2) فشردگی بیش از حد (Over-Compression)
3) سخت شدن حرارتی/تخریب حرارتی (Heat Hardening/Thermal Degradation)
4) خرابی مارپیچی (Spiral Failure)
5) تخریب شیمیایی (Chemical Degradation)
6) تجزیه انفجاری (Explosive Decompression)
7) سایش (Abrasion)
8) آسیب نصب (Installation Damage)
9) ترک‌خوردگی هوازدگی یا ازن (Weather or Ozone Cracking)
1) اکستروژن یا جویدگی (Extrusion or Nibbling)
لبه‌های ناهموار و پاره شده در اُرینگ (عموماً در سیستم‌های فشار بالا و در بخش کم‌فشار اُرینگ)
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
فواصل خالی بیش از حد |
کاهش فواصل خالی |
|
فشار سیستم بیش از حد |
کاهش فشار سیستم در صورت امکان |
|
لبه‌های تیز شیار |
انحنادار کردن لبه‌های شیار به حداقل 0.10 میلی‌متر |
|
الاستومر با مدول/سختی پایین |
استفاده از الاستومر با مدول/سختی بالاتر |
|
نرم شدن الاستومر به دلیل ناسازگاری با سیال |
استفاده از الاستومر سازگارتر با مواد شیمیایی |
|
اشغال بیش از حد گلند |
افزایش عرض شیار یا تغییر اندازه اُرینگ |
2) فشردگی بیش از حد (Over-Compression)
اُرینگ دارای سطوح صاف و موازی با سطوح نشت‌بندی و شامل شکاف‌هایی بر روی این سطوح است
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
فشار فشردگی بیش از حد |
استفاده از اُرینگ کوچکتر یا تنظیم ابعاد گلند |
|
الاستومر با خواص مقاومت ضعیف در برابر فشردگی |
استفاده از موادی با مقاومت بهتر در برابر فشردگی |
|
الاستومر با مقاومت حرارتی ناکافی |
استفاده از الاستومر مقاوم‌تر در برابر حرارت |
|
الاستومر که به طور بیش از حد در سیال سیستم متورم می‌شود |
استفاده از الاستومر مقاوم‌تر در برابر مواد شیمیایی |
3) سخت شدن حرارتی/تخریب حرارتی (Heat Hardening/Thermal Degradation)
ترک‌هایی شعاعی در سطوح با دمای بالا (معمولا همراه با ایجاد سطحی براق)
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
خواص حرارتی الاستومر |
انتخاب الاستومر مقاوم‌تر در برابر حرارت |
|
انتخاب الاستومر حاوی آنتی‌اکسیدان‌ها |
|
|
دماهای بیش از حد یا چرخه‌های دمایی |
در نظر گرفتن امکان خنک کردن سطوح نشت‌بندی |
|
تغییر موقعیت گلند به دور از منبع گرما |
4) خرابی مارپیچی (Spiral Failure)
شامل برش‌های عمیق مارپیچی با زاویه ۴۵ درجه در سطح نشت‌بند
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
قطعات خارج از مرکز |
افزایش سختی و هم‌مرکزی قطعات فلزی |
|
فواصل خالی زیاد همراه با بارهای جانبی |
کاهش فواصل خالی |
|
پرداخت نامنظم سطوح |
ماشینکاری سطوح فلزی تا پرداخت سطح 10 تا 20 میکرواینچ |
|
روانکاری ناکافی |
تعیین روانکار خارجی یا استفاده از مواد با روانکاری داخلی |
|
الاستومر خیلی نرم |
استفاده از مواد با سختی بالاتر |
5) تخریب شیمیایی (Chemical Degradation)
تخریب به شکل تاول‌ها، ترک‌ها، حفره‌ها یا تغییر رنگ در اُرینگ
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
ناسازگاری با محیط شیمیایی |
استفاده از الاستومر مقاوم‌تر در برابر مواد شیمیایی |
|
استفاده از اُرینگ‌های پوشش داده شده با PTFE |
|
|
کاهش دمایی که اُرینگ می‌بیند (دماهای بالاتر تخریب شیمیایی را تسریع می‌کنند) |
6) تجزیه انفجاری (Explosive Decompression)
تخریب انفجاری زمانی رخ می‌دهد که گازهای پرفشار توسط نشت‌بند جذب می‌شوند و سپس، هنگامی که فشار به سرعت کاهش می‌یابد گازهای منبسط شونده در میکروحفره‌های الاستومر به دام می‌افتند، این اتفاق باعث تاول‌های سطحی و پارگی هنگام خروج می‌شوند. این تخریب به صورت شکاف‌های کوتاه یا پارگی‌های عمیق در سطح مقطع نشت‌بند مشاهده می‌شود.
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
افت فشار سریع از فشار بالا |
کاهش سرعت تخلیه فشار سیستم |
|
الاستومر با مدول/سختی پایین |
تعیین مواد با مدول/سختی بالاتر |
|
تعیین مواد مقاوم در برابر تجزیه |
7) سایش (Abrasion)
سایش فقط در نشت‌بندهای دینامیک رخ می‌دهد (نشت‌بندهایی که درگیر حرکت دورانی، نوسانی یا رفت و برگشتی هستند). در این تخریب، تمام و یا قسمت‌هایی از نشت‌بند دارای یک سطح صاف موازی با جهت حرکت می‌شوند که ممکن است همراه با خراش‌هایی بر روی سطح نشت‌بند مشاهده شوند.
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
سطوح نشت‌بندی زبر |
استفاده از پرداخت سطح گلند توصیه شده |
|
سطوح نشت‌بندی بیش از حد صاف برای روانکاری کافی |
|
|
محیط فرآیند حاوی ذرات ساینده |
حذف اجزای ساینده یا محافظت از نشت‌بند در برابر قرار گرفتن در معرض آنها |
8) آسیب نصب (Installation Damage)
آسیب نشت‌بند یا قسمت‌های از آن در هنگام نصب، شامل بریدگی‌های کوچک، خراش یا شکاف
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
سطوح تیز روی قطعات |
رفع تمام لبه‌های تیز فلزی و پوشاندن رزوه‌ها با لوله یا نوار برای نصب |
|
پخ ورودی ناکافی |
ایجاد یک پخ ورودی ۱۵ درجه با طول مناسب به طوری که اُرینگ فقط پخ را ببیند |
|
اُرینگ بیش از حد بزرگ |
بررسی و انتخاب اُرینگ طبق استانداردهای طراحی توصیه شده |
|
الاستومر با مدول/سختی پایین |
تعیین ماده‌ای با مدول/سختی بالاتر |
9) تَرَک هوازدگی یا اُزُن (Weather or Ozone Cracking)
در نشت‌بندهای در معرض اُزُن، اشعه UV یا سایر آلاینده‌های هوا، که به صورت ترک‌های سطحی کوچک عمود بر جهت تنش مشخص می‌شوند.
|
عوامل مؤثر |
راه‌حل‌های پیشنهادی |
|
قرار گرفتن در معرض اُزُن، اشعه UV یا سایر آلاینده‌های هوا |
انتخاب الاستومر مقاوم‌تر در برابر اُزُن و UV |
|
اعمال پوشش ضد اُزُن یا واکس روی نشت‌بند |
|
|
کشش بیش از حد نشت‌بند (کشش قطر داخلی بیش از ۵٪) |
اصلاح طراحی برای کاهش کشش به کمتر از ۵٪ |
تهیه شده توسط دپارتمان تحقیق و توسعه
