Полиуретановая футеровка: современное решение защиты промышленного оборудования

Что такое футеровка?

Футеровка — это защитная облицовка внутренних или наружных поверхностей оборудования, технологических конструкций и сооружений. В общем случае футеровка предназначена для защиты основного материала конструкции от механического, химического, термического воздействия, а также для снижения шума, вибрации и обеспечения дополнительной изоляции.

В промышленности футеровка используется для продления срока службы оборудования, работающего в агрессивных условиях, что позволяет существенно сократить эксплуатационные затраты и повысить безопасность производственных процессов.

Что такое полиуретановая футеровка?

Полиуретановая футеровка — это современный вид защитного покрытия, изготовленного из полиуретановых эластомеров. Полиуретан представляет собой полимерный материал, который сочетает в себе свойства пластика и резины, обладая при этом улучшенными характеристиками по сравнению с каждым из этих материалов.

Полиуретановая футеровка может быть выполнена в виде отдельных элементов (листов, плит, вставок) или как монолитное покрытие, нанесенное непосредственно на защищаемую поверхность. При соблюдении технологического процесса полиуретан обладает достаточной адгезией к металлу, чтобы обеспечить надежное сцепление с защищаемой поверхностью.

Назначение полиуретановой футеровки

Основное назначение полиуретановой футеровки — защита оборудования от различных видов износа и повреждений:

• Абразивного износа
• Ударных нагрузок
• Коррозии
• Эрозии
• Вибрации
• Налипания материала

Ключевые свойства полиуретана, обеспечивающие его эффективность:

• Высокая износостойкость: полиуретан превосходит большинство отечественных марок футеровочной резины по стойкости к абразивному износу в 2-5 раз, а в некоторых условиях и более. Износостойкость полиуретана в среднем в 10 раз превышает устойчивость к износу обычной черной стали, и в 2-3 раза – нержавеющей стали.
• Эластичность и упругость: способность к многократной деформации без разрушения
• Высокая прочность на разрыв и растяжение: обеспечивает стойкость к механическим повреждениям
• Стойкость к гидролизу: устойчивость к воздействию влаги и водных растворов
• Маслобензостойкость: устойчивость к различным нефтепродуктам
• Химическая стойкость: устойчивость к воздействию многих кислот, щелочей, солей
• Широкий температурный диапазон применения: от -40°C до +80°C (для специальных составов до +120°C)
• Низкий коэффициент трения: препятствует налипанию материалов
• Ударопоглощающие свойства: способность гасить ударные нагрузки

Применение полиуретановой футеровки в различных отраслях промышленности

Благодаря своим уникальным свойствам, полиуретановая футеровка нашла применение во многих отраслях:

• Горно-обогатительная промышленность: защита оборудования для транспортировки и  обогащения полезных ископаемых
• Металлургия: футеровка оборудования для транспортировки и переработки руды, шлака и других сыпучих материалов.
• Строительная индустрия: защита бетоносмесителей, растворонасосов, бункеров, воронок, конвейеров для сыпучих материалов
• Деревообрабатывающая промышленность: защита оборудования для транспортировки и переработки древесины
• Сельское хозяйство: защита бункеров, силосов, транспортирующего оборудования (норий, самотечных труб, конвейеров)
• Пищевая промышленность: футеровка емкостей, транспортеров, мешалок (из сертифицированных для пищевого применения марок полиуретана)
• Химическая промышленность: защита оборудования от агрессивных сред
• Автомобильная промышленность: футеровка дробеструйных и пескоструйных камер
• Целлюлозно-бумажная промышленность: защита оборудования от абразивного износа
• Машиностроение: защита технологического и транспортировочного оборудования

Оборудование, защищаемое с помощью полиуретановой футеровки

Полиуретановая футеровка может применяться для защиты широкого спектра промышленного оборудования:

• Бункеры и воронки: загрузочные, разгрузочные, промежуточные
• Течки и желоба: для транспортировки абразивных материалов
• Трубопроводы: пульпопроводы, гидротранспорт, пневмотранспорт
• Классификаторы: спиральные, шнековые
• Мельницы: рудоразмольные и другие
• Скрубберы, бутары, промывочное оборудование
• Конвейерные системы: ролики, барабаны, отбойные плиты
• Гидроциклоны: для классификации и обогащения руд
• Галтовочные барабаны и чаши: для финишной обработки деталей
• Дробеструйные и пескоструйные камеры: для очистки и подготовки поверхностей
• Смесители и мешалки: для приготовления абразивных составов
• Насосное оборудование: для перекачки абразивных суспензий

Способы нанесения полиуретановой футеровки

Механическое крепление заводской полиуретановой футеровки на оборудование

Этот метод предполагает изготовление стандартных или индивидуальных футеровочных элементов на производственной площадке с последующим монтажом на объекте:

• Футеровочные листы и плиты: универсальные элементы для защиты плоских и криволинейных поверхностей
• Футеровочные сегменты и вставки: элементы специальной формы, адаптированные под конкретное оборудование
• Защитные накладки: для быстрого монтажа в местах повышенного износа

Примеры применения из нашей практики:

• Футеровка бункеров обогатительных фабрик
• Защита течек, бортов и перегрузочных узлов конвейерного транспорта
• Футеровка норий для вертикальной транспортировки сыпучих материалов
• Защита внутренних поверхностей дробеструйных камер
• Футеровка самотечных труб и переходных элементов
• Футеровка деталей гидроциклонов
• Защита спиральных классификаторов на обогатительных фабриках

Крепление футеровочных элементов осуществляется механическими способами:

• Болтовое соединение: крепление осуществляется через отверстия под болты в полиуретановых пластинах, а также болты могут быть интегрированы в полиуретан при достаточной толщине футеровки.
• Крепление с помощью прижимных пластин, которые притягивают футеровку к оборудованию
• Клеевое соединение: используется не часто и при отсутствии значимых нагрузок на сдвиг футеровки. Приклеивание полиуретана желательно продублировать в ключевых местах креплением на метизы.
• Сварное соединение: может использоваться при невозможности применить другое крепление, требует строгого соблюдения технологии сварки, рекомендованной заводом-изготовителем футеровки.
• Использование специальных крепежных систем

Нанесение полиуретана непосредственно на объект футеровки

Данный метод применяется в случаях, когда механическое крепление невозможно или малоэффективно:

• Объекты сложной геометрической формы
• Оборудование с высоким внутренним давлением
• Элементы с повышенными требованиями к герметичности

Технология нанесения:

1. Подготовка поверхности (очистка, обезжиривание, дробеструйная обработка)
2. Нанесение адгезионного слоя (праймера)
3. Заливка полиуретановой композиции в литьевую форму
4. Отверждение полимерного материала
5. Окончательная обработка полиуретанового покрытия.

Примеры применения из нашей практики:

• Футеровка галтовочных чаш и барабанов
• Защита внутренних поверхностей труб и отводов напорных трубопроводов
• Футеровка емкостей с агрессивными средами
• Защита рабочих колес и деталей шламовых насосов

Преимущества полиуретановой футеровки по сравнению с другими материалами

По сравнению с металлической футеровкой (включая износостойкие стали типа Hardox):

• Износостойкость: полиуретан работает в среднем в 5-10 раз дольше черной стали (иногда – в десятки раз в зависимости от условий), и в 2-3 раза дольше нержавеющей стали
• Значительно меньший вес: полиуретан в 7-8 раз легче стали
• Отсутствие коррозии: полиуретан не подвержен ржавлению и окислению
• Лучшее шумопоглощение: снижение уровня шума
• Более высокая ударопоглощающая способность: снижение динамических нагрузок
• Отсутствие искрообразования: важно для взрывоопасных производств
• Возможность нанесения на сложные формы: лучшая адаптация к геометрии защищаемой поверхности

По сравнению с высокомолекулярным полиэтиленом низкого давления (ВМПЭ) и сверхвысокомолекулярным полиэтиленом низкого давления (СВМПЭ, UHMW PE):

• Износостойкость: полиуретан – специализированный материал для защиты от абразивного износа. Футеровка из полиэтилена лучше работает против налипания за счет гладкости (низкого коэффициента сцепления). Полиэтиленовая футеровка более износостойкая, чем сталь, но существенно (в 2-3 раза) уступает в абразивостойкости полиуретановой футеровке.
• Лучшая адгезия к основанию: более надежное сцепление с защищаемой поверхностью
• Более высокая прочность на разрыв: до 2-3 раз выше
• Лучшая эластичность и способность к восстановлению формы
• Более высокая стойкость к ударным нагрузкам
• Возможность получения более широкого диапазона твердостей: от 60 Shore A до 75 Shore D

По сравнению с резиновой футеровкой:

• Существенно более высокая износостойкость: в 2-5 раз дольше служит в абразивной среде
• Лучшая стойкость к разрыву и порезам: в 1,5-2 раза выше
• Более высокая стойкость к маслам и нефтепродуктам, чем многие марки резины
• Лучшая стойкость к гидролизу: меньшая зависимость от влажности
• Более широкий диапазон твердостей: от 60 Шор А до 75 Шор Д

По сравнению с керамической футеровкой:

• Цена: полиуретановая футеровка дешевле керамической
• Отсутствие хрупкости: высокая стойкость к ударным нагрузкам
• Эластичность и способность к деформации без разрушения
• Более простой монтаж и возможность ремонта
• Меньший вес: значительное снижение нагрузки на конструкции
• Целостность покрытия: отсутствие швов, являющихся слабым местом керамической футеровки

Ограничения использования полиуретановой футеровки

Несмотря на множество преимуществ, полиуретановая футеровка имеет определенные ограничения:

• Температурные ограничения: большинство полиуретанов не рекомендуется использовать при постоянных температурах выше +80°C (специальные составы до +120°C)
• Высокие ударные нагрузки: в случаях, если на объект футеровки падают очень крупные камни, лучше отдать предпочтение стали или толстой резине
• Ограниченная стойкость к концентрированным кислотам и щелочам: особенно при повышенных температурах
• Подверженность гидролизу в некоторых случаях: при длительном контакте с горячей водой или паром
• Деградация под воздействием УФ-излучения: при применении на открытом воздухе требуется УФ-защита

Экономически нецелесообразно применение ПУ футеровки в случаях:

• Кратковременного использования оборудования, малой производительности
• Низкоабразивных условий эксплуатации
• Постоянно высоких температур (выше допустимых для полиуретана)
• Наличия в среде компонентов, агрессивно воздействующих на полиуретан

Экономическая эффективность применения полиуретановой футеровки

Применение полиуретановой футеровки наиболее экономически эффективно в следующих случаях:

• Высокоабразивные условия эксплуатации: когда традиционные материалы быстро изнашиваются
• Необходимость продления межремонтных интервалов: снижение частоты простоев оборудования
• Высокая стоимость простоя оборудования: когда потери от остановки производства значительно превышают затраты на футеровку
• Сложные условия монтажа: труднодоступные места, где замена или ремонт футеровки сопряжена с большими затратами
• Высокая стоимость основного оборудования: защита дорогостоящих узлов и агрегатов
• Необходимость снижения шума и вибрации: дополнительные преимущества, повышающие общую эффективность

Факторы экономической эффективности:

• Кратное увеличение срока службы оборудования в по сравнению с оборудованием без футеровки
• Снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт
• Уменьшение простоев оборудования
• Снижение энергопотребления (за счет снижения трения)
• Улучшение условий труда (снижение шума и вибрации)
• Экономия на транспортировке и монтаже (благодаря меньшему весу)

Примеры использования полиуретановой футеровки из нашего опыта

Пример 1: Футеровка спиральных классификаторов

В горно-обогатительном комбинате была произведена замена резиновой футеровки спирального классификатора КСН-24 на полиуретановую. Рабочая среда – высокоабразивная руда. Средний срок службы резиновой футеровки составлял 2500 часов. После установки полиуретановой футеровки наработка составила 15500 часов, что в 6,2 раза превысило показатели резиновой футеровки. Экономический эффект был усилен за счет сокращения количества остановок для замены футеровки.

Пример 2: Защита дробеструйных камер

На предприятии машиностроительной отрасли была произведена футеровка дробеструйной камеры полиуретановыми листами толщиной 8 мм. Полиуретановая футеровка показала двукратное увеличение срока службы по сравнению с оригинальной импортной резиной и аналогичную эффективность с оригинальной импортной футеровкой из полиуретана при значительно меньшей стоимости.

Пример 3: Футеровка галтовочных барабанов

Для предприятия ювелирной промышленности было выполнено восстановление полиуретанового покрытия галтовочных чаш Rosler 320, 420, 620. Полиуретановое покрытие обеспечило стойкость к абразивному износу, устойчивость к воздействию химически агрессивных сред и герметичность емкости.

Пример 4: Защита бункеров и течек

На обогатительной фабрике была произведена футеровка загрузочных бункеров и перегрузочных узлов полиуретановыми плитами. В результате удалось снизить налипание материала, уменьшить износ и увеличить межремонтный период в 3 раза по сравнению с ранее применявшейся стальной футеровкой.

Пример 5: Футеровка гидроциклонов

Для предприятия по обогащению руды была выполнена футеровка песковых насадок и сливных патрубков гидроциклонов. Применение полиуретановой футеровки позволило увеличить срок службы этих узлов в 4-5 раз по сравнению с резиновыми аналогами, что значительно снизило затраты на техническое обслуживание.

Заключение

Полиуретановая футеровка является современным, эффективным решением для защиты промышленного оборудования от различных видов износа. Благодаря уникальному сочетанию механических, химических и физических свойств, полиуретан во многих случаях превосходит традиционные материалы футеровки, обеспечивая более длительный срок службы, снижение эксплуатационных затрат и повышение надежности производственных процессов.

При правильном выборе типа полиуретана, конструкции футеровки и технологии нанесения, полиуретановая защита обеспечивает оптимальное соотношение цены и качества, окупаясь за счет увеличения межремонтных интервалов и снижения затрат на обслуживание оборудования.

Наша компания предлагает полный комплекс услуг по проектированию, изготовлению и монтажу полиуретановой футеровки для различных отраслей промышленности, обеспечивая индивидуальный подход к решению задач защиты оборудования от износа.