اثر رطوبت تونل بر تخریب بسته افزودنی روانکارهای ریلی؛ مسئلهای پنهان اما پرهزینه
من سارا مرادی هستم و در این نوشتار بهصورت فنی و کاربردی بررسی میکنم که چرا و چگونه رطوبت تونل میتواند باعث تخریب بسته افزودنی (Additive Package) روانکارهای ریلی شود. در تونلهای زیرزمینیِ ایران (مانند خطوط مترو تهران، مشهد و اصفهان)، رطوبت نسبی بالا، میعان روی سطوح سرد، شستوشوی دورهای قطعات و نفوذ آبهای زیرسطحی، به شکل مستقیم و غیرمستقیم ترکیبات عملکردی روغن و گریس را تحت فشار قرار میدهد. نتیجه، از دست رفتن فیلم محافظ، افزایش سایش، خوردگی و تشکیل اسلاج است؛ مشکلاتی که بهطور مستقیم روی قابلیت اطمینان ناوگان، هزینه نگهداری و حتی ایمنی بهرهبرداری اثر میگذارند.
بسته افزودنیِ روغنهای دنده ریلی و گریسهای یاتاقان، شامل ضدسایش (AW)، فشار-افزوده (EP)، آنتیاکسیدانتها و ضدخوردگیها است. آب با این افزودنیها از مسیرهای مختلفی تعامل میکند: امولسیونسازی، هیدرولیز، شستشوی فیلم محافظ و تسریع اکسیداسیون. هدف این مقاله ارائه یک نقشهراه است: شناخت مکانیسمهای ورود آب، درک اثر شیمیایی رطوبت بر افزودنیها، معرفی مؤلفههای پرریسک در لکوموتیو و واگنهای مترو، تدوین حدود مجاز رطوبت و تستهای لازم، و در نهایت ارائه یک راهبرد پایش و کاهش رطوبت متناسب با شرایط عملیاتی تونلهای کشور.
مسیرهای ورود آب به سیستمهای روانکاری در تونلهای ریلی
رطوبت در تونل تنها «مهآلودگی» هوا نیست؛ ترکیبی از میعان، نفوذ و انتقال آلودگی است. سه مسیر اصلی ورود آب عبارتاند از: (۱) میعان روی بدنه گیربکس بوژی، یاتاقانها و محفظههای روانکار در زمان افت دما یا توقف طولانی در هوای مرطوب. (۲) شستوشو با جت آب و مواد شوینده در پارکینگها و کارگاههای زیرزمینی که در صورت عایقبندی ناقص درپوشها و هواکشها، آب را به مخازن و محورها میرساند. (۳) نشت و تراوش ناشی از آب زیرسطحی، درزهای تونل و بارانهای فصلی که از مسیر اورینگها، ونتها و اتصالات تنفسی وارد سامانه میشود.
تشدیدکنندهها را هم نباید دستکم گرفت: اختلاف دمای شب و روز، توقف قطار در تونلهای با تهویه محدود، و استفاده از شویندههای دارای سورفکتانت که تعادل دیامولسیفایرهای روغن را برهم میزنند. بهطور خاص، هواکشهای باز روی گیربکسهای محور و محفظههای گریس، مانند یک «ریه» رطوبت را میمکند و در سیکلهای سرد و گرم، به میعان داخلی منتهی میشوند. هر میلیلیتر آبی که وارد شود، اگر خارج نشود، میتواند بهتدریج افزودنیها را از کار بیندازد.
شیمیِ تخریب بسته افزودنی در حضور آب: از AW و EP تا آنتیاکسیدانت و ضدخوردگی
آب صرفاً یک ناخالصی حجمی نیست؛ در مقیاس مولکولی، کاتالیزور تخریب است. ضدسایشها (AW) مانند ZDDP با آب دچار هیدرولیز شده و ترکیبات فسفاتی نامحلول میسازند که به تشکیل لجن کمک میکند و توان ایجاد فیلم فسفاته محافظ را کاهش میدهد. افزودنیهای EP حاوی گوگرد و فسفر در حضور آب و دماهای موضعی بالا میتوانند محصولات اسیدی ایجاد کنند و به خوردگی فلزات زرد و فولاد سرعت دهند. آنتیاکسیدانتها (فنولی/آمینی) با حضور آب و فلزات، سریعتر مصرف میشوند و نرخ اکسیداسیون پایه روغن بالا میرود. بازدارندههای خوردگی نیز با شستهشدن فیلم سطحی یا رقیقسازی در امولسیونها، کارایی خود را از دست میدهند.
AW (مانند ZDDP)
در تماس با رطوبت و اکسیدهای فلزی، مسیرهای هیدرولیز و پلیمرشدن آغاز میشود؛ نتیجه، کاهش محافظت در تماسهای مرزی و افزایش سایش آغازین.
EP (گوگرد/فسفر)
در بارهای شوکی گیربکسهای محور، حضور آب میتواند محصولات اسیدی ایجاد کند؛ آزمونهای خوردگی در آب (ASTM D665) بهخوبی حساسیت را نشان میدهند.
آنتیاکسیدانتها
آب و فلزات واسطه نقش کاتالیزوری دارند؛ افت HI (شاخص سلامت افزودنی) و افزایش TAN نشانه معمول این فرایند است.
بازدارندههای خوردگی
فیلمهای قطبی این افزودنیها با امواج آب و امولسیون ناپایدار شسته میشود؛ نتیجه، لکههای زنگ و حفرههای اولیه است که در EMCOR بهصورت رتبههای ۱ تا ۲ ظاهر میشود.
| نوع افزودنی | کارکرد اصلی | حساسیت به رطوبت | الگوی خرابی معمول | آزمونهای مرتبط |
|---|---|---|---|---|
| AW (ZDDP) | محافظت تماس مرزی | متوسط تا زیاد | هیدرولیز، لجن فسفاتی، افت فیلم | Karl Fischer، TAN، سایش چهارگلوله |
| EP (S/P) | تحمل بار شوکی | زیاد | اسیدیشدن، خوردگی زودرس | ASTM D665، D130، D5182 |
| آنتیاکسیدانت | مهار اکسیداسیون | متوسط | مصرف سریع، افزایش TAN و لجن | RULER/HI، OIT، TAN/TBN |
| ضدخوردگی | فیلم ضدزنگ | زیاد (شستشو/رقیقسازی) | زنگزدگی لکهای، EMCOR 1–2 | EMCOR DIN 51802، D665 |
| دیامولسیفایر | جداسازی آب | زیاد (تداخل با سورفکتانتها) | امولسیون پایدار، کف و هواگرفتگی | ASTM D1401، D892 |
پیامدهای عملیاتی: از امولسیون و هیدرولیز تا اسلاج و از دست رفتن فیلم محافظ
وقتی آب وارد مدار میشود، نخستین نشانه اغلب کدورت و تغییر رنگ است. در روغن دنده بوژی مترو، امولسیون سفید-شیری بهمعنای برهمخوردن تعادل دیامولسیفایر است. این حالت، تخلیه آب از کف کارتل را دشوار میکند و به کفکردن و اختلال در تغذیه چرخدندهها میانجامد. در همین حال، هیدرولیز افزودنیها و (در برخی پایهها مانند استرها) خودِ روغن، TAN را بالا میبرد و زمینه را برای اسلاج و وارنیش مهیا میکند. اسلاج در صافیها و کانالها تهنشین میشود و با گیراندازی ذرات آهنی، بهسرعت ویسکوزیته موضعی را تغییر میدهد.
در گریسها، آب منجر به نرمی بیشازحد، شستشوی گریس از مناطق باز و در بلندمدت به از دست رفتن ضخامت فیلم میشود. آزمون Water Washout (ASTM D1264) شاخص خوبی از پایداری گریس در این شرایط است. در یاتاقانهای ارابه، از دست دادن فیلم گریس به افزایش دما، تغییر رنگ حلقهها و در نهایت پوستهریزی میانجامد. نتیجه نهایی، افت عمر تجهیز و افزایش توقفات برنامهریزینشده است؛ اتفاقی که در تونل، بهدلیل محدودیت دسترسی، چند برابر هزینه دارد.
قاعده عملی: هرگاه آب کل (Total Water) روغن به بیش از ۰٫۰۵٪ (۵۰۰ ppm) برسد، باید علتیابی، تخلیه آب آزاد و اصلاح شرایط تهویه/آببندی در اولویت فوری قرار گیرد.
کدام اجزا در لکوموتیو، واگنهای مترو و تجهیزات تونلی بیشترین ریسک را دارند؟
در ناوگان زیرزمینی، برخی نقاط ذاتاً مستعد جمعآوری آب هستند. در بوژی واگن مترو، گیربکس محور بهعلت تنفس حرارتی و سطح تماس با رطوبت تونل، حساسترین نقطه است. یاتاقانهای غلتشی چرخها و سیستم روانکاری فلنج چرخ نیز بهخاطر تماس محیطی باز و اسپری آب شستوشو، در معرض شستشوی گریس قرار دارند. کمپرسور هوای ترمز و مخازن پنوماتیک، اگر تخلیه رطوبت (درِین) منظم نداشته باشند، آب را به روغن کمپرسور و گریس کوپلینگها وارد میکنند.
در لکوموتیوها، علاوهبر گیربکس نهایی و یاتاقانهای تراکشن موتور، جعبههای دنده کمکی و محفظههای سیلدار که ونت باز دارند، در سیکلهای حرارتی دچار میعان میشوند. در تجهیزات تونل مثل سوزنها و قلبههای سوییچ، محرکهای الکترومکانیکی/هیدرولیکی با نقاط گریسخور باز یا آببندهای فرسوده، آب را مستقیماً به محل تماس میرسانند. همچنین تابلوهای درب خودکار و پمپهای زهکشی در اتاقکهای مرطوب، در صورت تماس تصادفی با آب شستوشو، میتوانند مشکلات روانکاری ثانویه ایجاد کنند.
پایش و معیارهای کنترل: حدود رطوبت، آزمونها و فواصل سرویس
راهبرد موفق با اندازهگیری شروع میشود. برای روغنهای دنده ریلی، Karl Fischer (ASTM D6304) دقیقترین سنجه آب کل است. حدود پیشنهادی عملیاتی: < ۳۰۰ ppm عالی، ۳۰۰–۵۰۰ ppm قابلقبول، ۵۰۰–۱۰۰۰ ppm اخطار، و > ۱۰۰۰ ppm اقدام اصلاحی فوری (تخلیه، فیلتراسیون، بررسی آببندی). برای گریسها، سنجش آب بهصورت درصد وزنی گزارش میشود؛ هر عدد بالای ۰٫۱% در یاتاقانهای پرسرعت، پرریسک است.
سایر آزمونهای کلیدی: ASTM D1401 (دیامولسیبیلیتی؛ زمان جدایش آب/روغن، هدف: جدایش سریع در ≤ ۱۵–۳۰ دقیقه)، ASTM D665 A/B (خوردگی در حضور آب شیر/نمک)، DIN 51802 EMCOR برای گریس (هدف: 0–1)، ASTM D1264 (Water Washout؛ هدف: درصد شستشو حداقلی)، TAN برای تشخیص اسیدیشدن، ویسکوزیته جهت رصد امولسیون/اکسیداسیون، و کد پاکیزگی ISO 4406 در سامانههایی که فیلتراسیون دارند. پایش ذرات فرّوس (PQ Index) میتواند افزایش سایش ناشی از افت فیلم را زودهنگام نشان دهد.
در فواصل سرویس، توصیه عملی در تونلهای مرطوب این است که بازه روانکاری مجدد گریس برای نقاط باز (فلنج چرخ، لینکها و سوزنها) حداقل ۳۰–۵۰٪ کوتاهتر از شرایط خشک تنظیم شود. برای روغن گیربکس محور، نمونهگیری فصلی و در دورههای پیک رطوبت، نمونهگیری ماهانه پیشنهاد میشود.
راهبرد کاهش رطوبت و انتخاب/انبارش روانکار مناسب در تونل
کاهش رطوبت ترکیبی از انتخاب درست، طراحی جزئیات و انضباط نگهداری است. در انتخاب روغن گیربکس، پایه PAO با دیامولسیفایر قوی معمولاً جدایش آب بهتری از مینرال معمولی دارد؛ پایههای استری عملکرد دمایی خوبی دارند اما نسبت به هیدرولیز حساسترند؛ PAGها آبدوستاند و باید با آگاهی از مزایا/محدودیتها بهکار روند. برای گریس، غلیظکنندههای لیتیوم کمپلکس/کلسیم سولفونات با مقاومت عالی در برابر آب و EMCOR پایین، گزینههای مناسبی برای یاتاقانهای بوژی و سوییچها هستند. آببندهای لابیرنتی، ونتهای خشککندار (Desiccant Breather)، و استفاده از جاذب رطوبت در محفظهها، خط دفاعی اول را تشکیل میدهند.
در انبارش، بشکهها را افقی با دو درپوش در یک امتداد، در فضای سرپوشیده و نسبتاً گرم نگهدارید؛ پیش از انتقال، پریفیلتر و قیف درپوشدار استفاده کنید. مخازن حجیم را به ونت خشککندار مجهز و دورهای وزن خشککن را بررسی و تعویض کنید. هنگام شستوشوی ناوگان، نازل آب را از درپوشهای ونت، گریسخورها و اورینگها دور نگه دارید و از شویندههای کمسورفکتانت استفاده کنید.
- چکلیست بهترین اقدامات در تونلهای مرطوب:
- انتخاب روغن گیربکس با دیامولسیبیلیتی قوی (D1401 سریع) و افزودنی ضدخوردگی مؤثر.
- گزینش گریس با امتیاز EMCOR 0–1 و Water Washout کم، همراه با چسبندگی مناسب.
- نصب ونت خشککندار و آببند لابیرنتی روی گیربکس و محفظهها.
- نمونهگیری منظم و اندازهگیری Karl Fischer؛ اقدام اصلاحی در >۵۰۰ ppm.
- کاهش ۳۰–۵۰٪ فاصله روانکاری مجدد نقاط باز در فصلهای مرطوب.
- تخلیه آب آزاد از کارتلها پس از توقفهای طولانی و شستوشو.
- آموزش تیم شستوشو برای اجتناب از تماس مستقیم آب با ونتها و اتصالات.
جمعبندی: مدیریت رطوبت، معادل قابلیت اطمینان، هزینه کمتر و ایمنی بیشتر
رطوبت تونل یک واقعیت دائمی در راهآهنهای زیرزمینی ایران است؛ اما با فهم دقیق اثر آن بر تخریب بسته افزودنی روانکارهای ریلی میتوان از هزینههای پنهان جلوگیری کرد. آب با امولسیونسازی، هیدرولیز و شستشوی فیلمهای محافظ، کارکرد AW، EP، آنتیاکسیدانت و ضدخوردگی را تضعیف میکند و به اسلاج، خوردگی و افزایش سایش میانجامد. نقطه کلیدی، پایش عددی (Karl Fischer، D1401، D665، EMCOR)، حدگذاری (نقطه اقدام در ۵۰۰ ppm)، و راهبرد کاهش (ونت خشککندار، انتخاب محصول مقاوم به آب، انبارش صحیح و بازههای سرویس کوتاهتر) است. با اجرای این چارچوب، قابلیت اطمینان ناوگان مترو و لکوموتیو در تونل افزایش مییابد، توقفات اضطراری و هزینه تعویض قطعات کاهش پیدا میکند و ایمنی بهرهبرداری در محیط زیرزمینی بهطور معناداری بهبود مییابد.
پرسشهای متداول
چه مقدار آب برای روغن گیربکس بوژی خطرناک است؟
بهطور عملی، مقادیر بالاتر از ۳۰۰ ppm نیازمند پایش نزدیک و بالاتر از ۵۰۰ ppm نیازمند اقدام اصلاحی هستند. مشاهده آب آزاد، کدورت شدید یا کف پایدار نیز نشانه اقدام فوری است. البته حدود دقیق ممکن است بسته به توصیه سازنده گیربکس و نوع پایه روغن تغییر کند؛ اما نگهداشتن آب کل زیر ۰٫۰۵٪ در تونلهای مرطوب، هدف معقول و ایمن محسوب میشود.
آیا گریسهای پایه کلسیم سولفونات برای تونل مناسبترند؟
گریسهای کلسیم سولفونات معمولاً مقاومت شستشو با آب، خواص ضدخوردگی ذاتی و پایداری مکانیکی خوبی دارند و در آزمون EMCOR امتیازهای پایینی میگیرند؛ بنابراین برای یاتاقانهای در معرض اسپری آب یا رطوبت مزیت دارند. بااینحال، انتخاب نهایی باید با توجه به سرعت، دما، بار، و سازگاری با آببندها و افزودنیهای موردنیاز انجام شود.
نقش شویندهها در تخریب دیامولسیفایرها چیست؟
سورفکتانتهای موجود در شویندههای صنعتی میتوانند به سطح مشترک آب/روغن مهاجرت کنند و تعادل دیامولسیفایر روغن را برهم بزنند؛ نتیجه، تشکیل امولسیونهای پایدار و دشواری در جداسازی آب است. راهکار: استفاده از شویندههای کنترلشده، پرهیز از اسپری مستقیم روی ونتها و درپوشها، و اجرای برنامه تخلیه آب آزاد بلافاصله پس از شستوشو.
چه تستهایی برای قضاوت سریع میدانی پیشنهاد میشود؟
برای غربالگری، Crackle Test میتواند شاخص اولیه وجود آب باشد، اما برای تصمیمگیری دقیق، Karl Fischer ضروری است. مشاهده چشمی کف و کدورت، اندازهگیری ویسکوزیته، و آزمون D1401 در آزمایشگاه برای قضاوت درباره دیامولسیبیلیتی مفیدند. در گریسها، EMCOR و Water Washout تصویر خوبی از ریسک خوردگی و شستشو بهدست میدهند.
چگونه بازه روانکاری مجدد در تونل تعیین شود؟
از توصیه سازنده شروع کنید و براساس شرایط رطوبتی، ضریب اصلاح اعمال کنید: در تونلهای مرطوب، ۳۰–۵۰٪ کاهش فاصله نسبت به شرایط خشک. سپس با پایش دمای یاتاقان، بازرسی بصری، و نتایج EMCOR/Water Washout گریس انتخابی، بازه را بهینه کنید. هر تغییر در الگوی شستوشو یا فصل (مانند زمستانهای مرطوب) باید در برنامه بازنگری شود.
بدون نظر