آب دومین آلاینده مخرب است و اغلب به عنوان علت اصلی خرابی گیربکس نادیده گرفته میشود. قطعات فلزی داخل گیربکس همیشه در صورت وجود آب مستعد زنگزدگی و لاک زدن خواهند بود. وقتی مقدار کمی گرما، هوا و آب را به هم اضافه کنید، اکسیداسیون خواهید داشت، در این شرایط تعداد اسیدها افزایش مییابد و زنگزدگی شروع به تشکیل میکند که باعث ایجاد انبوهی از مشکلات دیگر میشود. همانطور که افزودنیهای موجود در روغن برای مبارزه با آلودگی آب شروع به کار میکنند، مصرف نیز میشوند. قطبیت افزایشی به عنوان جذب جهتدار و طبیعی مولکولهای افزودنی به سایر مواد قطبی در تماس با روغن تعریف میشود. این مواد قطبی شامل آب، اسفنج، شیشه، خاک، سطوح فلزی و خمیر چوب است. در واقع، افزودنیها روی ذرات یا قطرات آب تأثیر میگذارند. با گذشت زمان روغن توانایی خود را برای محافظت از سطوح فلزی از دست داده به دنبال آن ویسکوزیته تغییر میکند و در نهایت خرابی رخ میدهد.
بیایید در مورد سه حالت یا فاز مختلف آلودگی آب که ممکن است در داخل مخزن روغن جعبهدنده مشاهده کنید صحبت کنیم. میتوانید آب محلول، آزاد یا آب امولسیون شده داشته باشید. مهم است که وضعیتهای مختلف آلودگی آب و شکل ظاهری آنها را بدانید تا نه تنها مشخص شود که یک مشکل چقدر بد است، بلکه باید اقدامات لازم برای رفع آن انجام شود. وقتی در مورد مخازن گیربکس صحبت میشود، هر سه حالت آب میتواند آسیب جدی ایجاد کند. آب آزاد و آب امولسیون شده به طور خاص مضرترین حالتها در هر سیستم روغنکاری را ایجاد میکند.
آب حل شده
آب حل شده مانند رطوبت هوا است. آب یا رطوبت وجود دارد، اما در سراسر روغن، مولکول به مولکول پراکنده شده است که تشخیص آن با چشم انسان تقریبا غیر ممکن است. شما میتوانید غلظت بالایی از آب محلول داشته باشید بدون اینکه بتوانید آن را با چشم غیر مسلّح ببینید. با غلظت بالای آب محلول، ممکن است شاهد شروع تراکم شوید. غلظت بالای آب و افزودن گرما باعث ایجاد واکنش میشود. گرما رطوبت را از روغن بیرون میکشد و رطوبت را به دیواره های داخلی مخزن میچسباند که روغن پاشیده نشود. با بالا رفتن سطح اشباع، چگالش ایجاد میشود و در نهایت به صورت یک قطره میعان در میآید که منتظر است آنقدر سنگین شود که بتواند داخل روغن بلغزد یا چکّه کند. آب محلول چیزی است که باعث میشود هر قسمتی که با روغن پوشش داده نشده شروع به زنگ زدن کند و باعث اکسیداسیون و آلودگی بیشتر شود. همانطور که غلظت یا اشباع آب محلول افزایش مییابد، به آب آزاد تبدیل شده یا با روغن امولسیون میشود. به خاطر داشته باشید میتوانید هم آب آزاد و هم آب امولسیون شده را در یک سامپ داشته باشید.
آب آزاد
همه ما میدانیم که آب و روغن به خوبی با هم ترکیب نمیشوند. آب معمولاً سنگینتر از روغن است و گاهی اوقات در کف سامپ (مخزن) تهنشین میشود. این همان چیزی است که ما از آن به عنوان آب آزاد یاد میکنیم. آب آزاد معمولاً به دلیل نشتی درزگیر شفت یا منبع دیگری از نفوذ آب خارجی در غلظت بالایی قرار دارد. تشخیص آب آزاد در غلظتهای کم نیز دشوار است مگر اینکه پنجره یا راهی برای دیدن روغن داخل سامپ داشته باشیم.
اگر زود اقدام کنید آب آزاد را به راحتی میتوان از سیستم خارج کرد. نصب یک رسوب پایین (bottom sediment) و یا کاسه آب (water bowl) شیشه دید ستونی (column sight glass) بر روی دریچه تخلیه، راه خوبی برای مراقبت مداوم از آلودگی آب است. تجمع آب آزاد میتواند مشکلات جدی ایجاد کند، به طوری که سطح روغن در نهایت پر میشود و یا سرریز میشود یا باعث میشود که دندهها با آب و روغن کار کنند و باعث امولسیون شدن شوند. اگر اجازه داده شود آب در روغن مخلوط شود، می تواند باعث ایجاد کف شده و در داخل روغن معلق شود و باعث تغییرات جدی ویسکوزیته شود که در نهایت منجر به شرایط مرزی و در نهایت خرابی ماشین خواهدشد.
آب امولسیون شده
امولسیون شدن آب/روغن زمانی اتفاق میافتد که آب آزاد و روغن داغ با هم مخلوط شوند. روغن و آب وقتی مخلوط شوند منجر به افزایش ویسکوزیته، از دست دادن استحکام فیلم، شستشوی مواد افزودنی و خرابی روانکننده میشود. ویسکوزیته مهمترین مشخصه فیزیکی روغن است. هنگامی که آب آزاد اجازه میدهد تا امولسیون ایجاد شود، ویسکوزیته بالا میرود و ماشینها سختتر کار میکنند، داغتر میشوند و قطعات ماشین از کار میافتند.. مبارزه با آب امولسیون شده با فیلتراسیون تقریبا غیرممکن است. مهم است که مشکل را در حالت آزاد تشخیص دهید تا از امولسیون شدن جلوگیری شود. شکست ناشی از آلودگی آب ممکن است فاجعهبار باشد، اما ممکن است فوری نباشد. بسیاری از خرابیها که به دلیل روانکاری ایجاد میشود واقعاً ناشی از آلودگی آب اضافی است.
برخی از اثرات آب بر روی گیربکس و روغن گیربکس
اثرات آب بر گیربکس عبارت است از:
- عمر کوتاهتر قطعات به دلیل زنگزدگی و خوردگی (دندهها و یاتاقانها).
- حکاکی آب (Water etching ) ناشی از تولید سولفید هیدروژن و اسید سولفوریک از آب است.(حکاکی آب در بافت گیربکس پدیدهای است که میتواند منجر به آسیب قابل توجه و کاهش عمر عملیاتی تجهیزات شود. این نوعی تخریب است که زمانی رخ میدهد که آب روغن روانکار داخل گیربکس را آلوده کند.)
- فرسایش ناشی از آب آزاد بر روی سطوح فلزی داغ و ایجاد حفره.
- شکنندگی هیدروژن؛ زمانی اتفاق میافتد که آب به ترکهای میکروسکوپی در سطوح فلزی نفوذ کند. تحت فشار شدید، آب به اجزای خود تجزیه و هیدروژن آزاد میکند. این انفجار باعث میشود که شکاف گستردهتر و عمیقتر شود و منجر به ریزش شود. به عبارتی شکنندگی هیدروژنی به فرآیندی اطلاق میشود که در آن فلزات به دلیل جذب و انتشار اتمهای هیدروژن در فلز، شکننده میشوند و در نهایت میشکنند. این فرایند میتواند به طور قابل توجهی انعطافپذیری و ظرفیت باربری فلز را کاهش دهد و منجر به شکست ناگهانی بدون تغییر شکل قابل توجه یا زوال آشکار شود.
- کاهش استحکام فیلم
برخی از اثرات آب بر روی روغن گیربکس عبارت است از:
- آب اکسیداسیون روغن را تسریع میکند.
- آب مواد افزودنی مانند بازدارندههای اکسیداسیون و دمولسیفایرها را از بین میبرد.
- آب باعث میشود افزودنی های ضد سایش ZDDP در دمای بیش از 180 درجه فارنهایت بی ثبات شوند.
- آب با افزودنیهای قطبی برای واکنش با سطوح فلزی رقابت میکند.
آب میتواند با پاک کردن ناخالصیهای قطبی منجر به تجمع دوده و حتی لجن شود. از نظر شیمیایی، میتواند باعث کاهش مواد افزودنی و اکسیداسیون روانکننده شود و اسید و زنگ را تشکیل دهد. از نظر فیزیکی، میتواند ویسکوزیته روانکننده را تغییر دهد.
"تیتراسیون آب در روانکار بر اساس شیوه کارل فیشر" در مورد آنالیز آلاینده آب در روغن توضیح میدهد.
آب میتواند در سه حالت یا فاز وجود داشته باشد. آب محلول توسط مولکول های آب منفرد پراکنده در روغن مشخص میشود.
"اهمیت خاصیت مقاومت در برابر آب" به توضیح چگونگی خرابی ماشینآلات در اثر آب میپردازد.
آب همچنین به طور مستقیم با ایجاد فرسودگی سطحی تسریع شده، به ویژه در یاتاقانها، از طریق کاویتاسیون (حفرهزایی) و ترک ناشی از هیدروژن ارتباط دارد.
چگونگی حل مشکل آلایندهای به نام آب
شایعترین علت نفوذ یا آلودگی آب از طریق دریچه یا دریچههای باز، مهر و موم شفت، اتصالات فلنج و سیستمهای خنککننده است. آب در هر صنعتی استفاده میشود و به همین دلیل عامل اصلی خرابی ماشینآلات به شمار میرود. آلودگی آب یک قاتل خاموش است. ممکن است زمان زیادی طول بکشد تا آسیب قابل توجهی ایجاد شود، اما زمانی که علائم ظاهر میشوند، معمولا خیلی دیر شده است. با این حال، همه روغنها دارای مقدار قابل ردیابی آب در آنها هستند. مهم است که روغن جدید وارد شده را آزمایش کنید، بنابراین در این صورت شما یک خط پایه یا نقطه شروع خواهید داشت؛ چیزی که در صورت بروز مشکل به عنوان مرجع میتوانید از آن استفاده کنید.
برخی از روشهای نظارت بر آب در روغن عبارتند از:
- استفاده از عینکهای دید (شیشه دید ستونی و کاسه BS&W) برای نشان دادن سریع بصری.
- سنسورهای رطوبت متصل به مخزن روغن. سنسورهای رطوبت را میتوان برای اندازهگیری رطوبت در قسمت بالای مخزن در روغن نصب کرد.
- آنالیز روغن روش دیگر برای نظارت بر میزان آب موجود در روغن است. برای دقیقترین نتایج، توصیه میکنیم از آزمایشگاه آنالیز روغن استفاده کنید.
- یک راه مناسب برای تعیین غلظت آب، استفاده از کیت آزمایش هیدرید کلسیم است. آب با هیدرید کلسیم جامد واکنش داده و گاز هیدروژن تولید میکند که با مقدار آب موجود در نمونه نسبت مستقیم دارد. محتوای آب نمونه با افزایش فشار در یک ظرف مهر و موم شده اندازهگیری میشود. این کیتهای تست تا 50 ppm آب آزاد یا امولسیون شده دقیق هستند. آزمایش هیدرید کلسیم یک نقطه شروع عالی است که به شما اطلاع میدهد که مشکل آب وجود دارد.
- روش دیگر برای نظارت بر آلودگی آب، آویزان کردن یک میله فلزی در داخل فضای ورودی مخزن است. با گذشت زمان، اگر آب وجود داشته باشد، میله فلزی شروع به زنگزدن میکند و به شما اطلاع میدهد که آلودگی آب یک مسئله نگرانکننده است یا خیر.
کنترل آلودگی آب را میتوان به روشهای مختلفی انجام داد:
- یک دستگاه تنفس خشککن ساده که روی قسمت اصلی نصب شده است. هواگیرهای خشککننده به هوای ورودی به تجهیزات اجازه میدهند تا از طریق محیط خشککن جریان یابد و هر گونه رطوبت را از بین برده و قبل از ورود به تجهیزات در محیط خشککن محبوس میکند.
- در مخازنی با اندازه متوسط، میتوانید فیلترهایی با قابلیت جذب آب وصل کنید. در مخازن بزرگ، استفاده از آبگیر خلاء برای حذف و نظارت بر آب توصیه میشود.
- میتوانید از گرما استفاده کنید تا آب موجود در روغن را از بین ببرید. البته توجه داشته باشید این روش خطراتی هم در پی دارد زیرا اعمال گرمای اضافی به سیستم نیز تبعاتی برای شما خواهد داشت.
ارزانترین و موثرترین روش کنترل آب، جلوگیری از ورود آب به ماشینآلات یا تماس با سطوح ماشین است. روی محافظهای اسپلش اطراف تجهیزات سرمایهگذاری کنید، مطمئن شوید که دریچهها محکم بسته شدهاند و به افراد آموزش دهید که چگونه تجهیزات را با دقت پاشیده و با فشار بالا تمیز کنند. همچنین بازرسی کاسه نمدهای شفت برای آسیبدیدگی و تعویض درزگیرهای آسیب دیده در صورت نیاز مفید است. اگر تجهیزات بیرون هستند، ساخت پوششهای باران یا هدایت مجدد آب تخلیه از تجهیزات نیز میتواند به کاهش مشکلات آلودگی آب کمک کند. محافظت از تجهیزات در برابر نفوذ آب بسیار ارزان تر و آسان تر از حذف آب پس از قرار گرفتن در داخل سیستم خواهد بود.
و اما……
گیربکسها گران هستند اما برای دوام داشتن ساخته شدهاند البته اگر به درستی نگهداری شوند. کنترل آلودگی یک کار تمام وقت است. ما نه تنها با چیزی میجنگیم که اغلب اوقات نمیتوانیم ببینیم، بلکه با مشکلی دست و پنجه نرم میکنیم که میتواند ساعت به ساعت در نوسان باشد. آب چیزی است که هرگز نمی توانیم به طور کامل از شر آن خلاص شویم، اما چیزی است که می توانیم کنترل کنیم. یک طرح “بدون تماس با آب” را در کارخانه خود شروع کنید. روی آموزش افراد در مورد روشهای صحیح پاشش قطعات دستگاه بدون ایجاد آسیب کار کنید. تجهیزات را در برابر تماس با آب به هر طریقی که میتوانید اصلاح و محافظت کنید. با برداشتن گامهای صحیح و فکر کردن به مشکل میتوانیم به کنترل آب و کاهش میزان ورود آن به تجهیزات کمک کنیم.
منبع
Dise, D. (2021) Why gearboxes hate water contamination. https://www.machinerylubrication.com/Read/32042/gearboxes-hate-water-contamina
سوالات متداول
علائم آلودگی آب عبارت است از روغنی که شیری یا کدر به نظر میرسد، ایجاد زنگزدگی روی اجزای داخلی، افزایش دمای کارکرد، صداهای غیرمعمول در حین کار، و کاهش عمر مفید روانکار.
اقدامات پیشگیرانه شامل استفاده از مهر و موم و واشرهایی است که در شرایط خوبی برای جلوگیری از نفوذ هستند، حفظ یک محیط کنترل شده برای به حداقل رساندن تراکم، استفاده از هواگیرهای خشککننده برای کنترل رطوبت وارد شده از طریق هواگیر، و اطمینان از شیوههای نگهداری مناسب.
بله، یک گیربکس اغلب میتواند از آلودگی آب بهبود یابد، اگر این مشکل به سرعت و به طور مناسب حل شود. راه حل شامل حذف روانکننده آلوده، تمیز کردن کامل سیستم و اجرای اقدامات اصلاحی برای جلوگیری از آلودگی در آینده است. با این حال، میزان آسیب و اثربخشی تلاشهای بازیابی میتواند بسته به شدت آلودگی و مدت زمان قرار گرفتن در معرض آن متفاوت باشد.