Влияет ли влажность рабочей среды на срок службы зубьев ковша?

Прямое воздействие: Влажность ускоряет электрохимическую коррозию зубьев ковша, повреждая металлическую структуру.

Зубья ковша часто изготавливаются из стали (например, мягкой, высокомарганцовистой и износостойкой). В условиях высокой влажности эти металлы образуют электрохимическую цепь коррозии с кислородом и влагой воздуха. Это может проявляться следующим образом:

1. Умеренная влажность (относительная влажность 40–60 %, например, во влажные дни)

Воздействие: На поверхности зуба образуется тонкая пленка воды, но коррозия протекает медленно. В краткосрочной перспективе (1-2 недели) ржавчина проявляется лишь в небольших количествах (в основном в зазорах между зубом и адаптером, а также на открытой металлической поверхности кончиков зубьев вследствие износа).

Последствия: Ржавчина незначительно повреждает антикоррозийное покрытие (например, заводскую краску или оцинковку) на поверхности зуба, но не влияет на внутреннюю структуру металла. Влияние на срок службы минимально (возможно сокращение срока службы зуба на 5–10%).

2. Умеренная влажность (относительная влажность 60–85 %, например, при работе на открытом воздухе в сезон дождей или вблизи рек и озер)

Воздействие: Толщина водяной пленки увеличивается, а примеси из воздуха (например, частицы пыли и ила в рабочей среде) растворяются в водяной пленке, образуя «более едкий раствор электролита», который вызывает коррозию в 3–5 раз быстрее, чем в условиях умеренной влажности.

Последствия: ржавчина на поверхности зубьев ковша может расширяться от точек до чешуек, проникая даже в мельчайшие трещины в теле зуба (например, усталостные трещины, возникающие при работе лопатой). При длительном использовании (более месяца) эффективный износостойкий слой зубьев ковша может постепенно стираться из-за коррозии, в результате чего некогда твёрдые кончики зубьев становятся рыхлыми и хрупкими, что делает их более подверженными сколам при последующей работе лопатой.

3. Сильная влажность (относительная влажность > 85%), например, продолжительный дождь, мокрые подземные горные работы и морские брызги в открытом море.

Воздействие: Если поверхность зубьев ковша постоянно влажная или даже находится в прямом контакте со стоячей водой, коррозия может проникнуть глубоко в металл, вызывая глубокую ржавчину (обычно называемую сквозной ржавчиной). Если рабочая среда содержит соль (например, соляной туман при работе на побережье), сочетание влажности и соли создаёт высококоррозионную среду, увеличивая скорость коррозии в 2-3 раза.

Последствия:

Повреждение конструкции: соединение между зубьями ковша и адаптером (например, отверстия для штифтов) может «заклинить» из-за ржавчины, что потребует последующей замены зубьев, что может привести к резкой разборке и даже повреждению адаптера.

Снижение прочности: Глубокая ржавчина может привести к снижению прочности на разрыв и ударной вязкости зубьев ковша более чем на 30%. Легированные зубья ковша, которые ранее выдерживали удары твёрдой породы, могут сломаться даже при загрузке обычного гравия.

Значительно сокращенный срок службы: в условиях высокой влажности срок службы зубьев ковша может быть на 40–60 % короче, чем в сухих условиях (например, трехмесячный срок службы в сухих условиях может составлять всего 1,5 месяца в условиях высокой влажности).

Косвенное воздействие: влажность усиливает износ зубов за счет синергетического эффекта

Помимо прямой коррозии, влажность также в сочетании с рабочей нагрузкой и свойствами материала создает эффект износа «1+1>2»:

1. Влажность + абразивные материалы: усиливают «коррозионный износ»

Если рабочий материал по своей природе абразивный (например, песок, гравий или рудный порошок), высокая влажность может привести к прилипанию материала к поверхности зуба.

С одной стороны, налипший влажный материал непрерывно трется о зуб, а влага, содержащаяся в материале, переносит абразивные частицы глубоко в изнашиваемую поверхность зуба, что приводит к двойному эффекту износа «абразивный + коррозионный» (более чем в два раза быстрее, чем абразивный износ в сухих условиях).

С другой стороны, влажный материал забивает «зазор износа» зуба, препятствуя плавному скольжению материала при нагрузке. Это требует увеличения силы нагрузки, косвенно увеличивая «ударную нагрузку» на зуб и ещё больше ускоряя усталостное разрушение.

2. Влажность + низкая температура: вызывают коррозию при замораживании и оттаивании (экстремальный сценарий)

Если высокая влажность сопровождается низкими температурами (например, температурами ниже 0°C зимой на севере Китая), водяная пленка на поверхности зубьев ковша «замерзает» и превращается в лед:

При образовании льда его объем увеличивается, что приводит к растягиванию мельчайших трещин на поверхности зуба и их расширению.

После таяния при высоких температурах вода просачивается обратно в расширенные трещины. Повторные циклы замерзания-оттаивания приводят к образованию внутри зуба «сотовых» отверстий, что резко снижает его структурную прочность и в конечном итоге приводит к его «внезапному разрушению» при нагрузке (подобные повреждения особенно распространены при горных работах в условиях высокой влажности северными зимами).

Влияние влажности на срок службы зубьев ковша, по сути, представляет собой сочетание «коррозии» и «эксплуатационного износа»: чем выше влажность, тем быстрее скорость коррозии, тем сильнее снижается структурная прочность и износостойкость зуба, и тем сильнее сокращается его срок службы. Поэтому при эксплуатации во влажной среде (особенно при умеренной или повышенной влажности, а также в среде с высокой влажностью, содержащей соль) недостаточно сосредоточиться исключительно на «износостойкости» зубьев ковша. Необходимо также отдавать приоритет «коррозионностойким материалам» и проводить ежедневное антикоррозионное обслуживание, чтобы избежать «ненужного износа», вызванного влажностью, и снизить частоту замены и затраты.