Вибір матеріалу для вашої пломби важливий, оскільки він відіграє роль у визначенні якості, терміну служби та продуктивності застосування, а також зменшить проблеми в майбутньому. Тут ми розглянемо, як навколишнє середовище вплине на вибір матеріалу ущільнення, а також деякі з найпоширеніших матеріалів і застосування, для якого вони найбільше підходять.
Фактори зовнішнього середовища
Середовище, якому буде піддаватися пломба, має вирішальне значення при виборі конструкції та матеріалу. Існує низка ключових властивостей, необхідних ущільнювальним матеріалам для будь-яких середовищ, включаючи створення стабільної поверхні ущільнення, здатної проводити тепло, хімічно стійкої та високої зносостійкості.
У деяких середовищах ці властивості повинні бути сильнішими, ніж в інших. Інші властивості матеріалу, які слід брати до уваги при розгляді навколишнього середовища, включають твердість, жорсткість, теплове розширення, знос і хімічну стійкість. Пам’ятаючи про це, ви зможете знайти ідеальний матеріал для вашої пломби.
Навколишнє середовище також може визначити, чи можна визначити пріоритетність вартості або якості ущільнення. Для абразивних і суворих середовищ ущільнення можуть бути дорожчими через те, що матеріали мають бути достатньо міцними, щоб витримувати ці умови.
Для таких середовищ витрати на високоякісне ущільнення окупляться з часом, оскільки це допоможе запобігти дорогим зупинкам, ремонтам, реконструкції або заміні ущільнення, до яких призведе ущільнення нижчої якості. Однак у насосних системах із дуже чиста рідина, яка має змащувальні властивості, можна придбати дешевше ущільнення на користь підшипників вищої якості.
Звичайні ущільнювальні матеріали
Карбон
Вуглець, який використовується в ущільнювальних поверхнях, є сумішшю аморфного вуглецю та графіту, причому відсоток кожного з них визначає фізичні властивості кінцевого класу вуглецю. Це інертний, стабільний матеріал, який може самозмащуватися.
Він широко використовується як одна з пар торцевих поверхонь механічних ущільнень, а також є популярним матеріалом для сегментованих окружних ущільнень і поршневих кілець під сухим або невеликим вмістом мастила. Цю суміш вуглецю/графіту також можна просочити іншими матеріалами, щоб надати їй інших характеристик, таких як зменшення пористості, покращена зносостійкість або підвищена міцність.
Просочене термореактивною смолою вуглецеве ущільнення є найпоширенішим для механічних ущільнень, причому більшість просочених смолою вуглеців здатні працювати в широкому діапазоні хімічних речовин від сильних лугів до сильних кислот. Вони також мають хороші фрикційні властивості та відповідний модуль, щоб допомогти контролювати спотворення тиску. Цей матеріал підходить для загального використання до 260°C (500°F) у воді, охолоджуючих рідинах, паливі, олії, легких хімічних розчинах, а також у харчових продуктах і ліках.
Просочені сурмою вугільні ущільнювачі також довели свою ефективність завдяки міцності та модулю сурми, що робить їх хорошими для застосування під високим тиском, коли потрібен міцніший і жорсткіший матеріал. Ці ущільнення також більш стійкі до утворення пухирів у застосуваннях із рідинами з високою в’язкістю або легкими вуглеводнями, що робить їх стандартним сортом для багатьох застосувань на нафтопереробних заводах.
Вуглець також можна просочувати плівкоутворювачами, такими як фториди для сухого ходу, кріогенних і вакуумних застосувань, або інгібітори окислення, такі як фосфати для високотемпературних, високошвидкісних і турбінних застосувань до 800 футів/с і близько 537 °C (1000 °F).
Керамічний
Кераміка - це неорганічні неметалічні матеріали, виготовлені з природних або синтетичних сполук, найчастіше оксиду алюмінію або оксиду алюмінію. Він має високу температуру плавлення, високу твердість, високу зносостійкість і стійкість до окислення, тому широко використовується в таких галузях, як машинобудування, хімічна, нафтова, фармацевтична та автомобільна.
Він також має відмінні діелектричні властивості і зазвичай використовується для електричних ізоляторів, зносостійких компонентів, шліфувальних середовищ і високотемпературних компонентів. У високої чистоти оксид алюмінію має відмінну хімічну стійкість до більшості технологічних рідин, крім деяких сильних кислот, що призводить до його використання в багатьох механічних ущільненнях. Однак оксид алюмінію може легко руйнуватися під впливом теплового удару, що обмежує його використання в деяких сферах застосування, де це може бути проблемою.
Карбід кремнію отримують шляхом сплавлення кремнезему та коксу. За хімічним складом він подібний до кераміки, але має кращі змащувальні властивості та твердіший, що робить його хорошим стійким до зношування рішенням для суворих умов.
Його також можна повторно притирати та полірувати, щоб пломбу можна було відновлювати кілька разів протягом терміну служби. Зазвичай він використовується більш механічно, наприклад, у механічних ущільненнях, завдяки хорошій стійкості до хімічної корозії, високій міцності, високій твердості, хорошій зносостійкості, малому коефіцієнту тертя та стійкості до високих температур.
При використанні для поверхонь механічних ущільнень карбід кремнію покращує продуктивність, збільшує термін служби ущільнень, знижує витрати на технічне обслуговування та експлуатаційні витрати для обертового обладнання, такого як турбіни, компресори та відцентрові насоси. Карбід кремнію може мати різні властивості залежно від того, як він був виготовлений. Реакційно зв’язаний карбід кремнію утворюється шляхом зв’язування частинок карбіду кремнію одна з одною в процесі реакції.
Цей процес істотно не впливає на більшість фізичних і термічних властивостей матеріалу, однак він обмежує хімічну стійкість матеріалу. Найпоширенішими хімічними речовинами, які є проблемою, є каустики (та інші хімічні речовини з високим рН) і сильні кислоти, тому реакційно зв’язаний карбід кремнію не слід використовувати для цих застосувань.
Самоспечений карбід кремнію виготовляється шляхом спікання частинок карбіду кремнію безпосередньо разом із застосуванням неоксидних допоміжних речовин для спікання в інертному середовищі при температурах понад 2000 °C. Через відсутність вторинного матеріалу (наприклад, кремнію) прямоспечений матеріал є хімічно стійким майже до будь-якої рідини та умов процесу, які можна побачити у відцентровому насосі.
Карбід вольфраму є надзвичайно універсальним матеріалом, як і карбід кремнію, але він більше підходить для застосування під високим тиском, оскільки він має вищу еластичність, що дозволяє йому дуже легко згинатися та запобігати викривленню поверхні. Як і карбід кремнію, його можна повторно притирати та полірувати.
Карбіди вольфраму найчастіше виготовляються як цементовані карбіди, тому немає жодних спроб зв’язати карбід вольфраму з собою. Вторинний метал додається для зв’язування або цементування частинок карбіду вольфраму разом, у результаті чого утворюється матеріал, який має комбіновані властивості як карбіду вольфраму, так і металевої сполучної речовини.
Це було використано з перевагою, забезпечуючи більшу в'язкість і ударну міцність, ніж це можливо з карбідом вольфраму. Одним із недоліків цементованого карбіду вольфраму є його висока щільність. У минулому використовувався зв’язаний кобальтом карбід вольфраму, однак його поступово замінили зв’язаним нікелем карбідом вольфраму, оскільки йому бракує діапазону хімічної сумісності, необхідного для промисловості.
Зв’язаний нікелем карбід вольфраму широко використовується для ущільнювальних поверхонь, де потрібні висока міцність і висока в’язкість, і він має хорошу хімічну сумісність, як правило, обмежену вільним нікелем.
GFPTFE
GFPTFE має гарну хімічну стійкість, а додане скло зменшує тертя ущільнювальних поверхонь. Він ідеально підходить для відносно чистих застосувань і дешевший за інші матеріали. Існують підваріанти, щоб краще відповідати ущільненню вимогам і навколишньому середовищу, покращуючи його загальну продуктивність.
Буна
Buna (також відомий як нітрильний каучук) є економічно ефективним еластомером для ущільнювальних кілець, герметиків і формованих виробів. Він добре відомий своїми механічними характеристиками та добре працює в нафтовій, нафтохімічній та хімічній промисловості. Він також широко використовується для сирої нафти, води, різних спиртів, силіконового мастила та гідравлічних рідин завдяки своїй негнучкості.
Оскільки Buna є сополімером синтетичного каучуку, він добре працює в застосуваннях, що вимагають металевої адгезії та стійкого до стирання матеріалу, і ця хімічна основа також робить його ідеальним для застосування герметиків. Крім того, він може витримувати низькі температури, оскільки розроблений з низькою стійкістю до кислот і слабких лугів.
Буна обмежена у застосуваннях із екстремальними факторами, такими як високі температури, погода, сонячне світло та стійкість до пари, і не підходить для дезінфікуючих засобів для очищення на місці (CIP), що містять кислоти та пероксиди.
EPDM
EPDM — це синтетичний каучук, який зазвичай використовується в автомобільній, будівельній та механічній промисловості для ущільнень та ущільнювальних кілець, трубок і шайб. Він дорожчий, ніж Buna, але може витримувати різноманітні термічні, атмосферні та механічні властивості завдяки довготривалій високій міцності на розрив. Він універсальний і ідеально підходить для застосування з водою, хлором, відбілювачем та іншими лужними матеріалами.
Завдяки своїм еластичним і адгезійним властивостям після розтягування EPDM повертається до початкової форми незалежно від температури. EPDM не рекомендується для нафтових масел, рідин, хлорованих вуглеводнів або вуглеводневих розчинників.
Вітон
Viton — це довговічна високоефективна фторована вуглеводнева гума, яка найчастіше використовується в ущільнювальних кільцях і ущільненнях. Це дорожче, ніж інші гумові матеріали, але це кращий варіант для найскладніших і вимогливих потреб у ущільненні.
Стійкий до озону, окислення та екстремальних погодних умов, включаючи такі матеріали, як аліфатичні та ароматичні вуглеводні, галогеновані рідини та сильні кислотні матеріали, це один із найбільш міцних фторэластомерів.
Вибір правильного матеріалу для ущільнення є важливим для успіху застосування. Незважаючи на те, що багато ущільнювальних матеріалів схожі, кожен з них служить різним цілям для задоволення будь-яких конкретних потреб.
Час публікації: 12 липня 2023 р