Резина для морской воды

Морская вода, по данным океанографического института WHOI, содержит в среднем около 35 г соли на килограмм. Для большинства каучуков это спокойная среда: растворённые соли основные каучуки почти не меняют. Проблемы морских уплотнений начинаются рядом с солью. Деталь над ватерлинией получает солнце и озон, в трюмной и балластной воде плавает топливо, в водозабор дозируют гипохлорит против обрастания, а в прибойной зоне вода несёт песок.

Соль почти не меняет оценку основных каучуков

В таблице совместимости Parker O-Ring Handbook ORD 5700 есть строка «Brine (Seawater)», рассол и морская вода. Нитрил NBR, гидрированный нитрил HNBR, EPDM и фторкаучук FKM получают в ней единицу, хлоропрен CR двойку. Для сравнения, в пресной воде у хлоропрена тоже двойка, у NBR и EPDM единица. Солёность сама по себе не сдвигает выбор, и резина, которая держит пресную воду, обычно держит и морскую.

Исключение составляет полиуретан. В воде Parker ставит ему четвёрку: материал гидролизуется, и скребки или манжеты из обычного полиуретана в морской воде размягчаются и крошатся. Износостойкость полиуретана манит для песчаных узлов, но в воде его берут только в гидролизостойких марках по подтверждению изготовителя смеси; тёплая вода ускоряет гидролиз полиуретана, и в южных водах деталь теряет форму быстрее.

Долгая выдержка в воде увеличивает трение подвижного кольца

Parker отдельно описывает поведение колец в воде. После долгого погружения многие смеси заметно набухают. В неподвижном соединении это почти незаметно: кольцо только плотнее садится в канавку, и после разборки его просто меняют. В подвижном соединении набухание растёт медленно и увеличивает силу трогания и трения. Механик видит это как тугой ход штока или нагрев вала спустя время после ремонта.

Из смесей, которые Parker испытывал в воде при двух температурах, почти без набухания осталась этиленпропиленовая E0540-80, её справочник рекомендует для воды и пара до 149 °C. Для марки другого изготовителя это не переносится автоматически, но направление понятно: для подвижных деталей в морской воде набухание проверяют отдельно и указывают в заявке, что деталь работает в движении.

Зона работы детали решает выбор сильнее солёности

Одна и та же морская вода нагружает резину по-разному в зависимости от места детали. В классификации Сивиза удобно различать четыре зоны:

Таблица даёт ориентир для марок общего назначения. Деталь часто попадает сразу в две зоны: прокладка люка балластного танка видит и воду с плёнкой топлива, и воздух при осушении. Тогда марку выбирают по худшему сочетанию, и именно здесь хлоропрен с его ровными двойками оказывается удобным компромиссом.

Озон выводит нитрил из зоны брызг

В строке «Ozone» справочника Parker нитрил и натуральный каучук получают четвёрку, хлоропрен и HNBR двойку, EPDM и FKM единицу. Морской воздух над волной и солнце над палубой старят резину быстрее, чем сама вода: на растянутой поверхности нитрильного кольца появляется сетка трещин поперёк направления растяжения. Под водой то же кольцо служит долго, поэтому нитрил оставляют для погружённых и закрытых деталей.

Для открытых узлов, от уплотнителей люков до прокладок береговых шкафов, берут EPDM или хлоропрен. Между ними выбирают по маслу: EPDM в масле непригоден, у хлоропрена в минеральном гидравлическом масле оценка 2. Хлоропрен известен в морской технике под названием неопрен, и под этим именем его чаще ищут в спецификациях.

Какая резина выдерживает морскую воду и солнце одновременно?

Морскую воду и солнце одновременно выдерживают EPDM и хлоропрен CR: в справочнике Parker ORD 5700 EPDM получает единицу и в рассоле, и в озоне, хлоропрен двойку в обеих строках. Нитрил в морской воде стоит на единице, но в озоне на четвёрке и на открытом воздухе трескается. Если на ту же деталь попадает масло, EPDM выпадает, и для зоны брызг остаётся хлоропрен или более дорогой HNBR.

Нефтепродукты в воде возвращают нитрил

Трюмная вода, вода у топливных причалов и стоки с ремонтных площадок несут плёнку топлива и масла. В строке дизельного топлива Parker даёт NBR и FKM единицу, хлоропрену тройку, EPDM четвёрку. Кольцо из EPDM, которое отлично держит чистую забортную воду, в трюме с соляром набухает и теряет форму. Для таких узлов выбор возвращается к нитрилу или HNBR, у которого в озоне оценка лучше, а для узлов, где топливо появляется лишь изредка, остаётся классический выбор EPDM или NBR.

Если нефтепродуктов много, а деталь ещё и на воздухе, нитрил плохо держит озон, EPDM не держит топливо, и остаются HNBR, FKM или хлоропрен для неподвижных соединений. Марку нитрила для такого узла выбирают среди маслостойких резин с оглядкой на морозостойкость и содержание акрилонитрила.

Можно ли ставить уплотнение из EPDM в трюмную воду?

Уплотнение из EPDM в трюмную воду ставить нельзя, если в ней есть дизельное топливо или масло: справочник Parker ORD 5700 даёт EPDM четвёрку в дизельном топливе и в минеральном гидравлическом масле. Чистую забортную воду тот же материал держит на единицу. Для трюмных насосов, сепараторов льяльных вод и арматуры с нефтесодержащей водой берут нитрил NBR или HNBR, а при высокой температуре фторкаучук.

Хлорирование водозабора меняет оценку

Против обрастания трубопроводов в морскую воду дозируют гипохлорит натрия, часто получаемый электролизом самой морской воды. Постоянная доза в воде водозабора, ориентировочно, 1–2 мг/л, ударные дозы в несколько раз выше. Раствор на выходе электролизёра, по брошюре De Nora о системах SEACLOR, содержит до 2000 мг/л хлора, поэтому у точки ввода и в самой дозирующей линии концентрация выше в сотни раз.

Для гипохлорита натрия Parker ставит EPDM, FKM и бутилкаучук на единицу, NBR, HNBR и хлоропрен на двойку, полиуретан на четвёрку. Уплотнения насосов-дозаторов, клапанов и фланцев у точки ввода поэтому делают из EPDM или FKM, а нитрил оставляют дальше по трубе, где хлор уже разбавлен. Уплотнения дозирующей линии меняют на остановленном и промытом водой узле, в химстойких перчатках и защитных очках: по карте ILO раствор гипохлорита вызывает покраснение и боль при попадании на кожу и в глаза, а при нагреве и на свету выделяет хлор.

Обрастание и песок изнашивают уплотнение механически

Морские организмы оседают на любую неподвижную поверхность в воде, и прокладки фильтров, крышек и кингстонных решёток зарастают вместе с металлом. Беда начинается при разборке: обросшую прокладку отрывают с куском резины, а ракушка на фланце не даёт новой сесть ровно. Фланцы перед сборкой очищают до металла, а прокладки таких узлов держат в запасе.

Песок в прибойной зоне и в насосах водозабора работает как абразив на кромках манжет и торцовых пар. Против него помогают не химическая стойкость, а твёрдость резины, грязесъёмные кромки и промывка узла чистой водой. Песок и обрастание не попадают в таблицы стойкости, поэтому их указывают в заявке словами.

Сводная оценка показывает, где хлоропрен выигрывает

Если сложить четыре строки Parker, морскую воду, озон, минеральное масло и гипохлорит, картина получается неожиданной. Ниже число строк из четырёх, где каучук получает 1 или 2, то есть годится хотя бы для неподвижного уплотнения.

Нитрил проходит три строки и проваливается на озоне, EPDM проходит три и проваливается на масле. Хлоропрен нигде не получает единицу, но и четвёрок у него нет, поэтому для смешанных зон он оказывается самым ровным из недорогих каучуков. HNBR и FKM проходят всё, но стоят заметно дороже и нужны там, где к морской среде добавляются нагрев или давление.

Данные заказчика отделяют от предположений изготовителя

Заявка «резина для морской воды» говорит мало. Чтобы материал в КП был обоснован, сведения делят на две части. Первая — то, что знает эксплуатация: где стоит деталь, под водой или над ней, есть ли в воде топливо или масло, хлорируют ли водозабор и где точка ввода, температура воды и воздуха, есть ли песок, работает ли деталь в движении. Вторая — то, что изготовитель додумывает сам: марка каучука, твёрдость, допуск на набухание.

Всё из второй части в КП записывают как предложение с основанием, например «EPDM по оценке Parker для рассола, озона и гипохлорита», и согласуют письменно. Если позже выяснится, что в воде есть топливо, видно, на каком допущении держался выбор, и марку меняют без спора о виноватых. Для заказа достаточно образца или размеров детали, фото узла на месте и ответов на вопросы из первой части; резиновые прокладки и кольца для забортных систем делают по этим данным, а когда речь идёт о судне целиком, с топливом, паром и фланцами разных стандартов, подбор ведут по системам, как для уплотнений судов и судоремонта.