Пошкодження повітряних шлангів - що їх викликає?

Оскільки пневматичні шланги є поширеним компонентом машин, багато проектувальників не приділяють їм належної уваги. Але насправді вибір правильних шлангів є критично важливим аспектом роботи машини, і процес вибору повинен враховувати фактори, що виходять за рамки більш "очевидних" умов експлуатації. Наприклад, якщо машина знаходиться в безпосередній близькості від зварювального обладнання, важливо розуміти, чи впорається кабель зі зварювальними бризками, і якщо так, то яким чином. Невдалий вибір товщини стінок або матеріалу шланга збільшує ймовірність того, що шланг вийде з ладу передчасно.

У більшості випадків поломка шланга призводить до простою обладнання, частиною якого він є, що призводить до дорогих виробничих втрат, а також до значних інженерних зусиль, спрямованих на пошук і усунення причини поломки. З огляду на ставки, важливо поставити правильні запитання про машинне середовище під час початкового процесу проектування. Розуміння як очевидних, так і менш очевидних умов, до яких будуть піддаватися шланги, дозволить зробити правильний вибір полімеру - поліуретану (PU), поліаміду (PA), поліетилену (PE) та інших.

Ми представляємо деякі поширені причини виходу шлангів з ладу - багато з яких можна легко проігнорувати в процесі проектування. До них відносяться

Гідроліз - загалом, важливо переконатися, що використовувані повітроводи містять стійкі до ультрафіолетового випромінювання або гідролізу добавки. Окрім ультрафіолетових променів, природні та штучні джерела води та вологи є іншими потенційними причинами пошкодження шлангів під впливом навколишнього середовища. Загалом, поліуретанові шланги схильні до реакцій гідролізу, які спричиняють деградацію шлангів, тоді як шланги на ефірній основі мають більшу гідролітичну стійкість, особливо у вологому середовищі. Загалом, важливо переконатися, що шланги, які використовуються, містять добавки для підвищення стійкості до гідролізу, якщо це необхідно.
Деградація, спричинена ультрафіолетовим випромінюванням - високоенергетичне випромінювання, будь то ультрафіолетове, рентгенівське або гамма-випромінювання, розщеплює макромолекули шланга і призводить до його руйнування. Наприклад, використання шлангів машини, розташованої біля вікон, може піддати трубку (шланг) шкідливому ультрафіолетовому випромінюванню від сонячних променів. Високоенергетичне випромінювання, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівські або гамма-промені, розщеплюють макромолекули шланга і призводять до його руйнування. Такий недогляд є абсолютно випадковим, але може мати довгостроковий вплив не тільки на термін служби шланга, але й на пошкодження обладнання. Ультрафіолетова енергія збуджує фотони в пластмасі, що спричиняє утворення вільних радикалів. У присутності кисню ці вільні радикали утворюють гідропероксиди кисню, які руйнують основний ланцюг і послаблюють структуру - процес, відомий як фотоокислення. Фотоокислення також може спричинити зміну кольору на поверхні пробірки. Деякі полімери, такі як політетрафторетилен (ПТФЕ), мають чудову природну стійкість до ультрафіолету. Додавання певних стабілізаторів, абсорбентів або блокаторів до пластику є ефективним способом запобігти деградації під дією ультрафіолету. Наприклад, додавання сажі або графіту може забезпечити достатній захист при використанні на відкритому повітрі.
Джерела тепла та стрибки тиску - тепло може надходити з різних джерел, деякі з яких можуть бути більш очевидними, ніж інші. Наприклад, вам може знадобитися прокласти трубопровід поруч з компонентами, що генерують температуру, наприклад, двигунами, плитами, обігрівачами. Додайте до цього теплий день, і отримана в результаті висока температура може перевищити ту, на яку труби були спочатку розраховані. Іншим поширеним, хоча, можливо, менш очевидним джерелом тепла є просте тертя. Наприклад, якщо труба треться об деталі у високопродуктивній машині, тепло тертя може накопичуватися і з часом пошкодити трубу. Як і температура, тиск є змінною величиною, яка вимагає врахування умов, що можуть виходити за межі нормального діапазону для труби. Наприклад, можливо, машина, що проектується, містить регулятор, який знижує тиск на вході 13,8 бар до прийнятного робочого тиску 6 бар. Якщо регулятор вийде з ладу, раптово вся система, включаючи шланги, зазнає руйнівного стрибка тиску. У цьому випадку поліамідні шланги, також відомі як нейлонові шланги, ідеально підходять для стандартних застосувань з підвищеним тиском і підвищеними температурними діапазонами.
приховані хімічні взаємодії - кислоти та луги можуть викликати хімічні реакції в полімері шланга, що призводить до розщеплення його молекулярної структури та утворення радіальних тріщин. Щоб уникнути такої структурної деформації, важливо вибирати полімер, який витримує хімічний вплив - наприклад, PFA, PVDF, PTFE, які стійкі навіть до найагресивніших кислот і лугів. Мабуть, найбільш очевидною галуззю з хімічною взаємодією є харчова промисловість, де зазвичай використовується обладнання, яке повинно витримувати миючі засоби та інші їдкі миючі хімікати. На жаль, не всі сценарії настільки очевидні. Наприклад, поблизу верстата, який ріже метал, важливо враховувати той факт, що деяка кількість охолоджувальної рідини може осідати на шлангах. У цьому випадку хімічні речовини, що містяться в охолоджувальній рідині, можуть вступати в реакцію з матеріалом шланга, що призведе до передчасного виходу шланга з ладу. Крім того, стандартні поліуретанові шланги, залишені в безпосередньому контакті з електричними проводами або кабелями датчиків у темному, вологому середовищі, можуть бути хімічно пошкоджені фосфорною кислотою, яка міститься в антипіренах на основі фосфору. Під час цієї взаємодії ефіри фосфору дифундують з дротів або кабелів, згодом утворюючи фосфорну кислоту на поверхні шланга. Ця реакція часто відбувається в кабельних каналах, де поліуретанові шланги безпосередньо контактують з проводами та кабелями.
Мікробні пошкодження та розриви під тиском - за межами харчової промисловості багато розробників машин можуть не замислюватися про небезпеку мікроорганізмів, що накопичуються на поверхні шлангів. Однак мікроорганізми та біоплівки, такі як бактерії та грибки, можуть опосередковано пошкоджувати шланги, особливо поліуретанові шланги. У трубах полімерні компоненти слугують джерелом вуглецю або азоту для метаболічних процесів. Зрештою, це призводить до руйнування у вигляді хімічного пошкодження або тріщин під тиском. Тріщини під напругою також можуть виникати через присутність полярних органічних речовин, зокрема спиртів, складних ефірів і кетонів. В результаті виникають внутрішні напруження, а речовини зменшують міжмолекулярні сили полімеру через дифузію всередині шланга. Ситуація ще більше ускладнюється, якщо контакт між шлангом і середовищем, який спочатку спричинив появу тріщин під тиском, раптово припиняється і середовище дифундує з полімеру, що ускладнює визначення першопричини цього пошкодження.
Динамічні ситуації та механічні пошкодження - хоча більшість пошкоджень шлангів є наслідком впливу навколишнього середовища, важливо враховувати можливі джерела механічних пошкоджень. Наприклад, поширеною інженерною помилкою є припущення, що шланг може впоратися з більш різкими вигинами, ніж він може, особливо на обмежених ділянках. Однак, якщо радіус вигину шланга зменшити, навіть у статиці, то шланг може легко перекрутитися, ослабнути і вийти з ладу - особливо якщо він ще й перебуває під тиском. З точки зору проектування, важливо не припускати, що шланг може впоратися з вигинами, якими б малими вони не були - оскільки це може призвести до перегину або вкорочення трубки. В інших випадках, коли машина починає працювати, шланг може зачепитися або потертися об інший компонент або поверхню. У таких динамічних ситуаціях слід звернути увагу на шланги, які є більш стійкими до стирання, наприклад, поліетиленові шланги. Механічні несправності включають процеси тертя або дроблення. Кожен тип пневматичних шлангів має свої сильні і слабкі сторони, які повинні бути збалансовані з навколишнім середовищем і механічними умовами експлуатації шланга. Дізнайтеся більше про те, як вибрати правильний шланг для вашого застосування.

Особливості застосування та матеріали, що використовуються в пневматичних шлангах

Баланс

Кожен тип пневматичних шлангів має свої сильні та слабкі сторони. Вони повинні бути збалансовані з умовами експлуатації, тобто умовами навколишнього середовища та/або механічними умовами використання шланга. Важливо пам'ятати, що не всі ці умови будуть очевидними - тому надзвичайно важливо поставити правильні запитання під час початкового процесу проектування пристрою. Врахування всіх аспектів середовища, в якому працюють шланги, дозволить вам вибрати правильний полімер і ефективно уникнути пошкоджень шлангів, простоїв і непотрібних витрат.

Супутні товари