Выбор материала для уплотнения имеет важное значение, поскольку он влияет на качество, срок службы и производительность устройства, а также снижает вероятность возникновения проблем в будущем. В этой статье мы рассмотрим, как окружающая среда влияет на выбор материала для уплотнения, а также некоторые из наиболее распространенных материалов и области их применения.
Экологические факторы
Условия эксплуатации уплотнения имеют решающее значение при выборе конструкции и материала. Для всех сред уплотнительные материалы должны обладать рядом ключевых свойств, включая стабильность уплотнительной поверхности, способность проводить тепло, химическую стойкость и хорошую износостойкость.
В некоторых условиях эти свойства должны быть более выраженными, чем в других. К другим свойствам материала, которые следует учитывать при выборе среды, относятся твердость, жесткость, термическое расширение, износостойкость и химическая стойкость. Учитывая эти факторы, вы сможете подобрать идеальный материал для вашего уплотнения.
Условия окружающей среды также могут определять, чему следует отдать приоритет: стоимости или качеству уплотнения. В абразивных и агрессивных средах уплотнения могут быть дороже, поскольку материалы должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать такие условия.
В таких условиях затраты на высококачественное уплотнение окупятся со временем, поскольку помогут предотвратить дорогостоящие простои, ремонт, восстановление или замену уплотнения, к которым неизбежно приведет использование уплотнения более низкого качества. Однако в системах перекачки очень чистой жидкости со смазывающими свойствами можно предпочесть более дешевые уплотнения подшипникам более высокого качества.
Общие материалы для печатей
Углерод
Углерод, используемый в уплотнительных поверхностях, представляет собой смесь аморфного углерода и графита, причем процентное содержание каждого из них определяет физические свойства конечного сорта углерода. Это инертный, стабильный материал, обладающий самосмазывающими свойствами.
Он широко используется в качестве одной из двух торцевых поверхностей в механических уплотнениях, а также является популярным материалом для сегментированных кольцевых уплотнений и поршневых колец при сухой или малой смазке. Эта углеродно-графитовая смесь также может быть пропитана другими материалами для придания ей различных характеристик, таких как снижение пористости, улучшение износостойкости или повышение прочности.
Уплотнения из термореактивной смолы, пропитанной углеродом, являются наиболее распространенными для механических уплотнений. Большинство таких уплотнений способны работать в широком диапазоне химических веществ, от сильных щелочей до сильных кислот. Они также обладают хорошими фрикционными свойствами и достаточным модулем упругости для контроля деформаций под давлением. Этот материал подходит для общего применения при температурах до 260°C (500°F) в воде, охлаждающих жидкостях, топливе, маслах, легких химических растворах, а также в пищевой и фармацевтической промышленности.
Углеродные уплотнения, пропитанные сурьмой, также доказали свою эффективность благодаря прочности и модулю упругости сурьмы, что делает их подходящими для применения в условиях высокого давления, когда требуется более прочный и жесткий материал. Эти уплотнения также более устойчивы к образованию пузырей при работе с высоковязкими жидкостями или легкими углеводородами, что делает их стандартным материалом для многих нефтеперерабатывающих предприятий.
Углерод также может быть пропитан пленкообразующими веществами, такими как фториды, для работы всухую, криогенных и вакуумных системах, или ингибиторами окисления, такими как фосфаты, для работы при высоких температурах, высоких скоростях и в турбинных установках со скоростью до 800 футов/сек и температурой около 537°C (1000°F).
Керамика
Керамика — это неорганические неметаллические материалы, изготавливаемые из природных или синтетических соединений, чаще всего из оксида алюминия или оксида алюминия. Она обладает высокой температурой плавления, высокой твердостью, высокой износостойкостью и стойкостью к окислению, поэтому широко используется в таких отраслях, как машиностроение, химическая промышленность, нефтяная промышленность, фармацевтика и автомобилестроение.
Он также обладает превосходными диэлектрическими свойствами и широко используется в качестве электрических изоляторов, износостойких компонентов, абразивных сред и высокотемпературных компонентов. В высокой чистоте оксид алюминия обладает отличной химической стойкостью к большинству технологических жидкостей, за исключением некоторых сильных кислот, что позволяет использовать его во многих областях применения механических уплотнений. Однако оксид алюминия легко разрушается при термическом ударе, что ограничивает его использование в некоторых областях, где это может представлять проблему.
Карбид кремния получают путем сплавления диоксида кремния и кокса. По химическому составу он похож на керамику, но обладает лучшими смазывающими свойствами и большей твердостью, что делает его хорошим износостойким решением для работы в агрессивных средах.
Его также можно повторно притирать и полировать, поэтому уплотнение можно восстанавливать многократно в течение всего срока службы. Как правило, он используется в основном в механических целях, например, в механических уплотнениях, благодаря своей хорошей химической коррозионной стойкости, высокой прочности, высокой твердости, хорошей износостойкости, малому коэффициенту трения и высокой термостойкости.
При использовании в качестве уплотнительных поверхностей механических устройств карбид кремния обеспечивает улучшенные характеристики, увеличение срока службы уплотнений, снижение затрат на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы вращающегося оборудования, такого как турбины, компрессоры и центробежные насосы. Свойства карбида кремния могут различаться в зависимости от способа его производства. Карбид кремния, полученный методом реакционной связи, образуется путем соединения частиц карбида кремния друг с другом в процессе реакции.
Этот процесс не оказывает существенного влияния на большинство физических и термических свойств материала, однако ограничивает его химическую стойкость. Наиболее распространенными опасными химическими веществами являются щелочи (и другие вещества с высоким pH) и сильные кислоты, поэтому карбид кремния, полученный методом реакционной связи, не следует использовать в этих областях применения.
Самоспеченный карбид кремния получают путем прямого спекания частиц карбида кремния с использованием неоксидных спекающих добавок в инертной среде при температурах выше 2000 °C. Благодаря отсутствию вторичного материала (например, кремния), материал, полученный методом прямого спекания, химически устойчив практически к любым жидкостям и технологическим условиям, которые могут встречаться в центробежном насосе.
Карбид вольфрама, как и карбид кремния, является очень универсальным материалом, но он больше подходит для работы под высоким давлением, поскольку обладает большей эластичностью, что позволяет ему слегка изгибаться и предотвращать деформацию поверхности. Как и карбид кремния, его можно повторно притирать и полировать.
Карбиды вольфрама чаще всего производятся в виде твердых сплавов, поэтому попытки скрепить карбид вольфрама между собой не предпринимаются. Для связывания или цементирования частиц карбида вольфрама добавляется вторичный металл, в результате чего получается материал, обладающий комбинированными свойствами как карбида вольфрама, так и металлического связующего.
Это преимущество было использовано для обеспечения большей прочности и ударной вязкости, чем это было возможно при использовании только карбида вольфрама. Одним из недостатков цементированного карбида вольфрама является его высокая плотность. В прошлом использовался карбид вольфрама, связанный с кобальтом, однако его постепенно заменили на карбид вольфрама, связанный с никелем, из-за отсутствия необходимого для промышленности диапазона химической совместимости.
Вольфрамовый карбид, связанный с никелем, широко используется для уплотнительных поверхностей, где требуются высокие прочностные и ударные свойства, и обладает хорошей химической совместимостью, которая обычно ограничивается наличием свободного никеля.
GFPTFE
GFPTFE обладает хорошей химической стойкостью, а добавление стекла снижает трение уплотнительных поверхностей. Он идеально подходит для относительно чистых применений и дешевле других материалов. Существуют варианты, позволяющие лучше адаптировать уплотнение к требованиям и условиям окружающей среды, улучшая его общие характеристики.
Буна
Буна (также известная как нитриловый каучук) — это экономичный эластомер, используемый для уплотнительных колец, герметиков и формованных изделий. Она хорошо известна своими механическими свойствами и отлично зарекомендовала себя в нефтехимической, нефтехимической и химической промышленности. Благодаря своей неэластичности она также широко используется в нефтехимии, воде, различных спиртах, силиконовых смазках и гидравлических жидкостях.
Поскольку буна — это сополимер синтетического каучука, она хорошо зарекомендовала себя в областях применения, требующих адгезии к металлу и износостойкости, а её химический состав делает её идеальной для использования в качестве герметика. Кроме того, она выдерживает низкие температуры, поскольку обладает низкой кислотостойкостью и устойчивостью к слабым щелочам.
Применение буны ограничено в условиях экстремальных факторов, таких как высокие температуры, погодные условия, солнечный свет и устойчивость к пару, а также она не подходит для использования с дезинфицирующими средствами для очистки на месте (CIP), содержащими кислоты и перекиси.
EPDM
EPDM — это синтетический каучук, широко используемый в автомобильной, строительной и машиностроительной отраслях для уплотнений и уплотнительных колец, трубок и шайб. Он дороже, чем буна, но благодаря высокой прочности на разрыв способен выдерживать различные термические, атмосферные и механические воздействия. Он универсален и идеально подходит для применения в средах, содержащих воду, хлор, отбеливатели и другие щелочные материалы.
Благодаря своим эластичным и адгезионным свойствам, EPDM после растяжения возвращается к своей первоначальной форме независимо от температуры. EPDM не рекомендуется использовать в средах, содержащих нефтяные масла, жидкости, хлорированные углеводороды или углеводородные растворители.
Витон
Витон — это долговечный, высокоэффективный фторированный углеводородный каучук, наиболее часто используемый в уплотнительных кольцах и прокладках. Он дороже других резиновых материалов, но является предпочтительным вариантом для самых сложных и требовательных задач герметизации.
Устойчивый к озону, окислению и экстремальным погодным условиям, включая воздействие таких материалов, как алифатические и ароматические углеводороды, галогенированные жидкости и сильнокислотные вещества, он является одним из наиболее прочных фторэластомеров.
Выбор правильного материала для герметизации имеет важное значение для успешного выполнения работы. Хотя многие герметизирующие материалы похожи, каждый из них выполняет различные функции, чтобы удовлетворить любые специфические потребности.
Дата публикации: 12 июля 2023 г.