در مدارهای خردایش، فلوتاسیون و انتقال باطله در کارخانه‌های فرآوری، جلوگیری از خوردگی و سایش در پمپ‌های انتقال دوغاب معدن نقشی اساسی در تداوم تولید ایفا می‌کند. سیالات حامل ذرات ساینده کانی‌های سخت نظیر کوارتز و پیریت همراه با آب‌های اسیدی یا املاح کلریدی، سطوح داخلی پمپ‌های گریز از مرکز را در شرایط شدید تخریب قرار می‌دهند. فرسایش مداوم قطعات هیدرولیکی وت‌اند (Wet-End) نظیر پروانه، لاینر حلزونی و بوش مکش نه تنها بازده هیدرولیکی را به سرعت کاهش می‌دهد، بلکه توقف‌های برنامه‌ریزی‌نشده و هزینه‌های تعمیراتی سنگینی ایجاد می‌نماید. شناخت دقیق برهم‌کنش شیمیایی سیال و اثر مکانیکی ذرات، نخستین گام در به‌کارگیری فناوری‌های سختکاری و سیستم‌های محافظتی کارآمد به شمار می‌رود.
پدیده هم‌افزایی فرسایش و خوردگی در قطعات هیدرولیکی
تخریب قطعات انتقال دوغاب نتیجه یک سازوکار منفرد نیست، بلکه حاصل پدیده هم‌افزایی موسوم به تریبوروژن (Tribo-corrosion) است. در این فرآیند، سایش فرسایشی ناشی از برخورد مداوم ذرات معلق، فیلم اکسیدی رویینه‌شده روی فلز را خراشیده و سطح زیرین و بسیار واکنش‌پذیر را در معرض سیال خورنده معدنی قرار می‌دهد. هم‌زمان، خوردگی اسیدی با ایجاد حفره‌ها و تخریب مرزدانه‌های زمینه فلزی، مقاومت چقرمگی میکروساختاری را افت داده و موجب تشدید کنده شدن ذرات در اثر ضربه مکانیکی می‌شود. نرخ سایش ذرات جامد با افزایش سرعت جریان و زاویه برخورد نسبت تصاعدی پیدا می‌کند؛ به طوری که در زوایای برخورد کم، سایش خراشان لغزشی غالب است و در زوایای نزدیک به ۹۰ درجه، پدیده خستگی ضربه‌ای حاکم می‌شود.
متالورژی چدن‌های پرکروم و لایه‌های سختکاری ضدسایش
یکی از موثرترین راهکارها برای قطعات ریختگی پمپ‌های دوغاب، استفاده از چدن‌های سفید پرکروم (HCWCI) مطابق استاندارد ASTM A532 است. آلیاژهای حاوی ۲۳ تا ۳۰ درصد کروم ساختاری مشتمل بر کاربیدهای سخت کروم از نوع M7C3 با سختی فراتر از ۱۲۰۰ ویکرز در یک زمینه مارتنزیتی با سختی کل ۵۸ تا ۶۲ راکول سی تشکیل می‌دهند. وجود این شبکه کاربیدی پیوسته، مقاومت مطلوبی در برابر شیارخوردگی ذرات کوارتز فراهم می‌سازد. با این حال، در بخش‌هایی نظیر لبه پروانه‌ها یا بوش‌های شفت که تحت تنش‌های موضعی متمرکز قرار دارند، روش‌های پوشش‌دهی تخصصی نظیر پاشش حرارتی با سرعت بالا (HVOF) با استفاده از ترکیبات کاربید تنگستن در زمینه فلزی کبالت-کروم یا جوشکاری قوسی پودری (PTA) به کار گرفته می‌شوند. این پوشش‌ها با حداقل نفوذ حرارتی و رقت متالورژیکی ناچیز، مقاومت موضعی را بدون تضعیف چقرمگی بخش‌های پشتیبان ارتقا می‌دهند.
محافظت از یاتاقان‌ها و شفت با روانکاری سدکننده و آب‌بندی لابیرنتی
اگرچه توجه مهندسی بیشتر معطوف به پروانه و حلزونی پمپ است، اما نفوذ سیال ساینده به محفظه آب‌بند و هوزینگ بیرینگ‌ها عامل عمده سوختن یاتاقان‌ها در پمپ‌های معدنی محسوب می‌شود. بر اساس اصول بنیادین ترایبولوژی، روانکار در یک تجهیز مکانیکی علاوه بر کاهش اصطکاک و سایش، نقشی حیاتی در آب‌بندی و حفاظت دارد. تزریق منظم و پایدار گریس تازه به درون آب‌بندهای لابیرنتی سبب ایجاد یک سد هیدرودینامیکی پیوسته می‌شود که با پس‌زدن آلودگی‌ها و گردوغبار محیطی، مانع از تماس دوغاب با سطح بیرینگ می‌گردد. گریس انتخابی برای این شرایط باید مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابر شست‌وشو با آب (Water Washout Resistance) داشته باشد و ترجیحاً دارای غلیظ‌کننده‌های با پایداری مرطوب نظیر کمپلکس کلسیم سولفونات باشد.
مدیریت افزودنی‌های روانکار و پیشگیری از خوردگی اجزای داخلی
استفاده از گریس و روغن با بسته افزودنی مناسب از زنگ‌زدگی سطوح غلتشی و شفت ممانعت به عمل می‌آورد. افزودنی‌های ضدسایش (AW) با تشکیل لایه محافظ سطحی و افزودنی‌های فشار شدید (EP) در شرایط بارهای ضربه‌ای مانع از جوش‌خوردن میکروسکوپی سطوح تماسی می‌شوند. با این حال، در سیستم‌هایی که از بوش‌های کمکی برنزی یا آلیاژهای مسی در طوقه‌ها استفاده می‌کنند، باید دقت شود که افزودنی‌های EP از نوع گوگرد فعال نباشند، زیرا این عناصر در دمای کاری بالا به سرعت ساختار مس را تخریب می‌کنند. همچنین در کنار انتخاب گریس مقاوم به رطوبت، کنترل پاکیزگی ذرات مطابق استاندارد ISO 4406 و ایجاد جریان بسته‌ی انتقال مواد روانکار از ورود هرگونه آلاینده خارجی حین انبارش و تزریق جلوگیری می‌نماید.
جمع‌بندی نهایی
مهار خوردگی و سایش در تجهیزات دوغاب معدنی نیازمند رویکردی چندلایه متشکل از انتخاب آلیاژهای مقاوم پرکروم، اجرای پوشش‌های سختکاری مهندسی‌شده در نقاط تمرکز تنش، و اعمال روانکاری سدکننده در هوزینگ یاتاقان‌ها است. توجیه فنی و اقتصادی این راهکارها ارتباط مستقیمی با هزینه‌های زمان توقف خط، نوع خوراک معدنی و شاخص سایندگی سیال دارد. پایش مستمر وضعیت روانکار و نگهداری استاندارد سیستم‌های آب‌بندی، ریسک خرابی زودرس پمپ را کاهش داده و پایداری عملکرد مدارهای انتقال را ارتقا می‌بخشد.