Stopień ochrony IP66, IP68 i IP69K: co obiecuje każda cyfra, co dodaje IK i co sprawia, że ochrona jest trwała

Co poświadcza stopień IP

Stopień IP jest wynikiem badania typu: krótkiego, w kontrolowanych warunkach, na nowym i prawidłowo zmontowanym zespole. Odpowiada na jedno precyzyjne pytanie (czy ta postać wody dostanie się do tej obudowy?) i na żadne inne. Czytana w ten sposób liczba jest bardzo użyteczna. Czytana jako obietnica trwałości — wprowadza w błąd.

Pierwsza konsekwencja jest taka, że „strefa mokra” nie jest specyfikacją. Zakopana studzienka kablowa, która zalewa się przy każdym deszczu, wystawia złącze na stojącą wodę przez wiele godzin, pod niewielkim słupem ciśnienia. Hala rozbioru mięsa w zakładzie przetwórczym pod koniec zmiany wystawia je na gorący strumień z myjki, kierowany z bliska. To fizycznie różne zagrożenia i każde ma swoje badanie. Techno do Brasil porządkuje swoją ofertę właśnie według tej logiki, z trzema stopniami obok siebie: IP66 dla silnych strumieni wody, IP68 dla stałego zanurzenia i IP69 dla wody o wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, przy 80 °C i 80–100 bar. Każda liczba odpowiada konkretnemu zagrożeniu i tak właśnie należy czytać stopień ochrony.

Jak czytać kod IP

Kod IP (od Ingress Protection) definiuje norma IEC 60529. Składa się z dwóch cyfr. Pierwsza opisuje ochronę przed wnikaniem ciał stałych i pyłu, druga — przed wnikaniem wody. „X” w miejscu cyfry oznacza, że dany aspekt nie został sklasyfikowany: IPX7 mówi na przykład wyłącznie o wodzie.

Szczegół, który często umyka uwadze: cyfry dotyczące wody nie tworzą drabiny, w której wyższa liczba obejmuje wszystkie niższe. Strumień i zanurzenie to różne badania. Dlatego często spotyka się produkty z podwójnym lub potrójnym oznaczeniem, np. IP66/IP68, które przeszły więcej niż jedno badanie. Parametry każdego z nich (natężenie przepływu, dysza, odległość, głębokość i czas trwania) podaje sama norma.

IP66, IP68 i IP69K w zestawieniu

Skąd się bierze „K” w IP69K

IP69K powstał w świecie motoryzacji, dla pojazdów i urządzeń poddawanych intensywnemu myciu. Oznaczenie z „K” pochodzi z ISO 20653, normy dla pojazdów drogowych. IEC 60529 przejęła później równoważny poziom jako drugą cyfrę 9. W praktyce producenci komponentów przemysłowych stosują oba zapisy, a karta katalogowa wskazuje, które badanie zastosowano. Wartości podane przez Techno (80 °C i 80–100 bar) dobrze opisują rodzaj narażenia: to gorąca woda pod ciśnieniem przemysłowej myjki, kierowana z bliska.

Na okładce materiału znaki IP69K, IP68 i IP66 występują razem z czwartym znakiem: „Resin-gel free”. Wskazuje on, że uszczelnienie nie zależy od żywicy ani żelu wlewanych podczas montażu, co ma bezpośrednie konsekwencje dla utrzymania ruchu: złącze można otworzyć, sprawdzić i ponownie zamknąć.

IP68: warunki uzgadniane

IP68 ma cechę, która zmienia sposób specyfikowania: głębokość i czas zanurzenia są uzgadniane między producentem a użytkownikiem, pod warunkiem że są ostrzejsze niż dla IPX7. Dwa produkty IP68 mogły być badane w bardzo różnych warunkach. W praktyce:

• dla punktów zanurzonych przez długi czas należy poprosić producenta o głębokość i czas trwania badania;
• porównywać warunki, a nie same symbole;
• pamiętać, że gniazdo bez wtyku lub wtyk bez zaślepki nie mają takiej samej ochrony jak połączony zespół.

Katalog ogólny Techno podaje dla poszczególnych serii kombinacje takie jak IP66/IP68, IP66/IP68/IP69 i IP66/IP67/IP68, co pokazuje, że ta sama seria została oceniona w więcej niż jednym rodzaju badania. Przykładem z terenu, który dobrze ilustruje IP68, jest oświetlenie boiska w Mogi das Cruzes (SP), z instalacją podziemną i zanurzoną, opisane w artykule kondensacja i wnikanie wody w połączeniach.

NEMA 6 i 6P: ujęcie północnoamerykańskie

Na slajdzie o materiałach Techno przywołała też klasyfikacje NEMA, stosowane w Stanach Zjednoczonych i częste w maszynach importowanych lub eksportowanych. Type 6 chroni przed wnikaniem wody przy czasowym zanurzeniu na ograniczonej głębokości. Type 6P idzie dalej: długotrwałe zanurzenie („P” od prolonged) i odporność na środowiska korozyjne, takie jak woda morska. NEMA nie jest bezpośrednim odpowiednikiem IP, ponieważ obejmuje wymagania takie jak odporność na korozję, ale ułatwia pracę z projektami, które przychodzą ze specyfikacją północnoamerykańską.

Stopień IK: gdy ryzykiem jest uderzenie

IP nie mówi nic o uderzeniach. Do tego służy stopień IK, zdefiniowany w normie IEC 62262 (w Europie EN 62262), który określa energię uderzenia, jaką wytrzymuje obudowa.

W prezentacji Techno wskazała IK08 jako poziom odniesienia, a IK10 (20 J, 5 kg) jako wartość maksymalną, zgodnie z EN 62262; katalog podaje, zależnie od serii, wartości od IK07 do IK10. W alejkach wózków widłowych, na placach maszyn rolniczych czy na pomostach, gdzie ktoś staje na przewodzie, IK powinien znaleźć się w specyfikacji obok IP. Doskonałe uszczelnienie na niewiele się zda, jeśli korpus pęknie przy pierwszym uderzeniu.

IP dotyczy zmontowanego zespołu

Każdy stopień ochrony jest wynikiem badania wykonanego na prawidłowo zmontowanym produkcie, z przewodem w zakresie średnic i pełnym połączeniem. W terenie to montażysta odtwarza (lub nie) warunki badania. Dlatego uszczelnienie współwtryskiwane, w którym guma jest wtryskiwana razem z tworzywem, ma znaczenie techniczne. Techno wskazała trzy konsekwencje: szybszy montaż, dzięki niewielkiej liczbie elementów; mniej błędów montażowych, dzięki uszczelkom zapobiegającym przeciekom; oraz większą wytrzymałość, dzięki adhezji chemiczno-mechanicznej między tworzywem a gumą.

W języku projektowej analizy FMEA (DFMEA) każda osobna część i każdy etap montażu w terenie to rodzaj uszkodzenia z własnym występowaniem: zapomniany pierścień, odwrotnie założony pierścień, pierścień przycięty na gwincie. Gdy pierścień przestaje być luźną częścią, te rodzaje uszkodzeń przestają istnieć. Występowanie spada dzięki projektowi, a nie szkoleniu: to poka-yoke wbudowane w komponent. Pozostałe czynności nadal należą do zespołu: przewód w zakresie, prawidłowy moment dokręcenia i wsunięcie aż do zatrzaśnięcia blokady. Przewód w zakresie ma znaczenie także ze względu na czas: elastomery pod naciskiem i w podwyższonej temperaturze ulegają trwałemu odkształceniu przy ściskaniu (compression set) i tracą siłę uszczelniania; montaż, który zaczyna się przy dolnej granicy docisku, pierwszy traci szczelność. Krok po kroku, jak dobrać przewód, opisuje lista kontrolna wyboru przemysłowych złączy elektrycznych.

Materiały i badania, dzięki którym IP jest trwałe

IP mierzy się na nowym produkcie, w jednej sesji badania. Starzenie, promieniowanie UV, ozon, mgła solna, działanie chemikaliów i cykle cieplne pozostają poza nim. W terenie to jednak te czynniki decydują, kiedy uszczelnienie przestaje działać: guma wysycha i pęka, polimer traci udarność, powierzchnia uszczelniająca przestaje być gładka. Dlatego badania materiałowe uzupełniają IP, a nie go powtarzają. Techno streściła tę zasadę na slajdzie: „wybór właściwych materiałów ma podstawowe znaczenie dla trwałości połączeń”. Co przedstawiła firma:

Odporność chemiczna

Prezentacja zawierała też tabelę odporności chemicznej. Według Techno materiały są odporne na acetylen, amoniak, benzen, chlorek wapnia, benzynę, nawozy, oleje smarowe, ropę naftową, fosforany i wodę morską. Alkohol metylowy i chlor figurują jako odporność częściowa. Dla tych, którzy obsługują zakłady mięsne i chłodnie (amoniak), rolnictwo (nawozy) lub uzdatnianie wody (chlor), ta tabela jest przy wyborze równie ważna jak IP.

Temperatura: zakres materiału i oznaczenie T

Katalog podaje zakres od −40 °C do +125 °C dla materiałów oraz, osobno, oznaczenie temperaturowe (T-marking) dla każdej serii, z wartościami takimi jak +60 °C, +85 °C czy +100 °C. To różne informacje: zakres dotyczy materiału, a T-marking — temperatury pracy, do której seria została zakwalifikowana. Zgodnie z dobrą praktyką inżynierską z rzeczywistą temperaturą w danym punkcie porównuje się T-marking serii.

Jeden z przypadków z prezentacji pokazuje, dlaczego ta dana jest ważna. W zakładzie produkującym makarony maszyna pracuje przy stałych 85 °C i 90% wilgotności, a na silniku zastosowano złącze THB.387.A4A. Techno pokazała zdjęcia z dnia instalacji i z inspekcji przeprowadzonej osiem miesięcy później. To rodzaj środowiska, w którym sumują się wysoka temperatura, wilgoć i cykle mycia, a specyfikacja musi jednocześnie uwzględniać IP, materiał i temperaturę pracy. Stała wysoka temperatura przyspiesza właśnie te mechanizmy, których badanie IP nie mierzy: starzenie elastomeru i utlenianie styków.

Jak wybrać stopień ochrony, punkt po punkcie

1. Opisać najgorsze rzeczywiste warunki w każdym punkcie: deszcz, codzienne mycie, mycie gorącą wodą pod ciśnieniem, okresowe zalewanie lub stałe zanurzenie.
2. Mapować według punktu, a nie maszyny. Na tej samej linii mogą występować punkty IP66, IP68 i IP69K.
3. Prosić o warunki badania, gdy punkt jest zanurzony lub krytyczny.
4. Dodać IK tam, gdzie występuje ruch pojazdów, deptanie lub transport materiałów.
5. Sprawdzić materiały i temperaturę: chemię środowiska, ekspozycję na słońce i T-marking serii.
6. Monitorować w terenie. Planowane inspekcje, także z użyciem termografii, ujawniają nienormalne nagrzewanie się połączeń. To objaw zdegradowanego styku: wilgoć, mikroruchy wywołane wibracjami i cyklami cieplnymi (korozja cierna, fretting) oraz utlenianie zwiększają rezystancję styku, a wraz z nią rośnie moc wydzielana w danym punkcie.

Jeśli uszkodzenia spowodowane wilgocią się powtarzają, wykres Pareto pokaże, w których punktach koncentrują się zdarzenia, a analiza przyczyn źródłowych w najbardziej krytycznych z nich wskaże, czy problemem jest wybrany stopień, montaż, czy mechanizm, którego IP nie mierzy, np. wewnętrzna kondensacja. Wpływ tego zjawiska na produkcję omawia artykuł przemysłowe połączenia elektryczne a produktywność, a pełny obraz technologii przedstawia przewodnik po Techno do Brasil.

W mojej ocenie stopień ochrony działa jak umowa z dwoma podpisami. Producent podpisuje badanie; zakład podpisuje montaż, przewód i środowisko. Tym, co wyróżnia podejście Techno, jest wypełnienie przestrzeni między tymi podpisami: uszczelnienie współwtryskiwane zmniejsza zależność od montażysty, badania odporności na ozon, UV i mgłę solną kwalifikują materiał na lata, a nie tylko na dzień badania, a bariera przeciwkondensacyjna xDRY® przeciwdziała rodzajowi uszkodzenia — „oddychaniu” obudowy w rytmie cykli cieplnych — którego nie odtwarza żadne badanie IP. Jest to wyróżnik, ponieważ przenosi niezawodność z terenu do projektu, gdzie kosztuje ona najmniej.

Najczęściej zadawane pytania

Czy IP68 jest lepsze niż IP66?

Niekoniecznie. IP68 dotyczy ciągłego zanurzenia, IP66 — silnych strumieni wody. To różne badania, a produkt może mieć oba. Wybór zależy od rzeczywistych warunków w danym punkcie.

Co oznacza litera K w IP69K?

K pochodzi z ISO 20653, normy dla pojazdów drogowych, i wskazuje badanie strumieniem wody pod wysokim ciśnieniem i o wysokiej temperaturze. IEC 60529 zawiera równoważny poziom jako drugą cyfrę 9.

Jaka jest różnica między stopniem IP a stopniem IK?

IP dotyczy wnikania pyłu i wody, IK — odporności na uderzenia mechaniczne, od IK00 do IK10 (20 J). Są niezależne, a wiele zastosowań przemysłowych wymaga obu.

Czy stopień IP obowiązuje dla rozłączonego złącza?

Zazwyczaj klasyfikacja dotyczy połączonego zespołu. Rozłączona połówka może wymagać zaślepki, aby zachować ochronę; informację podaje karta produktu.

Czy złącze IP68 jest odporne na każdą substancję chemiczną?

Nie. IP nie ocenia odporności chemicznej. Zależy ona od materiałów korpusu i uszczelnień. Techno przedstawia własną tabelę odporności na substancje takie jak amoniak, benzyna, nawozy i woda morska.

O autorze

Vagner Soares

Specjalista ds. Lean Manufacturing i zarządzania behawioralnego

Ponad 20 lat w przemyśle motoryzacyjnym i metalowym (GM i Dana), specjalista Lean Manufacturing od 2006 r. Instruktor i mentor SENAI w programie Brasil Mais Produtivo, prowadził doradztwo, szkolenia i audyty w ponad 50 firmach, łącząc jakość, produktywność i rozwój ludzi.

LinkedInInstagramPełny profil →