Выбор материала для вашего уплотнения важен, поскольку он будет играть роль в определении качества, срока службы и производительности приложения, а также в уменьшении проблем в будущем. Здесь мы рассмотрим, как окружающая среда повлияет на выбор материала уплотнения, а также некоторые из наиболее распространенных материалов и для каких приложений они лучше всего подходят.
Факторы окружающей среды
Окружающая среда, в которой будет находиться уплотнение, имеет решающее значение при выборе конструкции и материала. Существует ряд ключевых свойств, которые требуются уплотнительным материалам для всех сред, включая создание стабильной уплотнительной поверхности, способность проводить тепло, химическую стойкость и хорошую износостойкость.
В некоторых средах эти свойства должны быть сильнее, чем в других. Другие свойства материала, которые следует учитывать при рассмотрении среды, включают твердость, жесткость, тепловое расширение, износ и химическую стойкость. Помня об этом, вы сможете найти идеальный материал для своего уплотнения.
Окружающая среда также может определять, следует ли отдавать приоритет стоимости или качеству уплотнения. Для абразивных и суровых сред уплотнения могут быть более дорогими, поскольку материалы должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать эти условия.
В таких условиях затраты на высококачественное уплотнение со временем окупятся, поскольку это поможет предотвратить дорогостоящие простои, ремонты, восстановление или замену уплотнения, к которым приведет использование уплотнения более низкого качества. Однако в насосных установках с очень чистой жидкостью, обладающей смазывающими свойствами, можно приобрести более дешевое уплотнение вместо подшипников более высокого качества.
Распространенные материалы уплотнений
Углерод
Углерод, используемый в уплотнительных поверхностях, представляет собой смесь аморфного углерода и графита, причем процентное содержание каждого из них определяет физические свойства конечной марки углерода. Это инертный, стабильный материал, который может быть самосмазывающимся.
Он широко используется в качестве одной из пары торцевых поверхностей в механических уплотнениях, а также является популярным материалом для сегментированных кольцевых уплотнений и поршневых колец при сухой или небольшой смазке. Эта смесь углерода и графита также может быть пропитана другими материалами для придания ей различных характеристик, таких как пониженная пористость, улучшенная износостойкость или повышенная прочность.
Уплотнение из термореактивной смолы, пропитанной углем, является наиболее распространенным для механических уплотнений, при этом большинство пропитанных смолой углей способны работать в широком диапазоне химикатов от сильных оснований до сильных кислот. Они также обладают хорошими фрикционными свойствами и адекватным модулем, помогающим контролировать искажения давления. Этот материал подходит для общих условий эксплуатации до 260°C (500°F) в воде, охлаждающих жидкостях, топливе, маслах, легких химических растворах, а также в пищевой и фармацевтической промышленности.
Уплотнения из углерода, пропитанные сурьмой, также оказались успешными благодаря прочности и модулю сурьмы, что делает их пригодными для применения в условиях высокого давления, когда требуется более прочный и жесткий материал. Эти уплотнения также более устойчивы к образованию пузырей в применениях с высоковязкими жидкостями или легкими углеводородами, что делает их стандартным сортом для многих применений на нефтеперерабатывающих заводах.
Углерод также может быть пропитан пленкообразователями, такими как фториды, для сухого хода, криогенных и вакуумных применений, или ингибиторами окисления, такими как фосфаты, для высокотемпературных, высокоскоростных и турбинных применений до 800 футов/сек и около 537°C (1000°F).
Керамика
Керамика — это неорганические неметаллические материалы, изготовленные из природных или синтетических соединений, чаще всего оксида алюминия или глинозема. Он имеет высокую температуру плавления, высокую твердость, высокую износостойкость и стойкость к окислению, поэтому широко используется в таких отраслях, как машиностроение, химическая, нефтяная, фармацевтическая и автомобильная промышленность.
Он также обладает превосходными диэлектрическими свойствами и обычно используется для электроизоляторов, износостойких компонентов, шлифовальных сред и высокотемпературных компонентов. В высокой чистоте оксид алюминия обладает превосходной химической стойкостью к большинству технологических жидкостей, за исключением некоторых сильных кислот, что позволяет использовать его во многих механических уплотнениях. Однако оксид алюминия может легко трескаться при термическом ударе, что ограничивает его использование в некоторых приложениях, где это может быть проблемой.
Карбид кремния производится путем сплавления кремния и кокса. Он химически похож на керамику, но обладает лучшими смазочными свойствами и более твердый, что делает его хорошим износостойким решением для суровых условий.
Его также можно перешлифовать и отполировать, чтобы уплотнение можно было восстанавливать несколько раз в течение срока службы. Обычно его используют в механических целях, например, в механических уплотнениях, поскольку он обладает хорошей устойчивостью к химической коррозии, высокой прочностью, высокой твердостью, хорошей износостойкостью, малым коэффициентом трения и высокой термостойкостью.
При использовании карбида кремния для торцевых поверхностей механического уплотнения достигается улучшение производительности, увеличение срока службы уплотнения, снижение затрат на техническое обслуживание и эксплуатационных расходов для вращающегося оборудования, такого как турбины, компрессоры и центробежные насосы. Карбид кремния может иметь различные свойства в зависимости от способа его производства. Реакционно-связанный карбид кремния образуется путем связывания частиц карбида кремния друг с другом в процессе реакции.
Этот процесс не оказывает существенного влияния на большинство физических и термических свойств материала, однако он ограничивает химическую стойкость материала. Наиболее распространенными химикатами, которые представляют проблему, являются каустики (и другие химикаты с высоким pH) и сильные кислоты, и поэтому реакционно-связанный карбид кремния не следует использовать в этих приложениях.
Самоспекающийся карбид кремния изготавливается путем спекания частиц карбида кремния напрямую вместе с использованием неоксидных спекающих добавок в инертной среде при температурах более 2000 ° C. Из-за отсутствия вторичного материала (такого как кремний) материал, полученный прямым спеканием, химически устойчив практически к любой жидкости и условиям процесса, которые могут возникнуть в центробежном насосе.
Карбид вольфрама — очень универсальный материал, как и карбид кремния, но он больше подходит для применения при высоком давлении, поскольку обладает более высокой эластичностью, что позволяет ему слегка изгибаться и предотвращать искажение поверхности. Как и карбид кремния, его можно повторно шлифовать и полировать.
Карбиды вольфрама чаще всего производятся как цементированные карбиды, поэтому нет попытки связать карбид вольфрама с самим собой. Добавляется вторичный металл, чтобы связать или сцементировать частицы карбида вольфрама вместе, в результате чего получается материал, который имеет комбинированные свойства как карбида вольфрама, так и металлического связующего.
Это было использовано в качестве преимущества, обеспечивая большую прочность и ударную вязкость, чем это возможно с одним карбидом вольфрама. Одним из недостатков цементированного карбида вольфрама является его высокая плотность. В прошлом использовался карбид вольфрама, связанный кобальтом, однако его постепенно заменили на карбид вольфрама, связанный никелем, поскольку он не обладал диапазоном химической совместимости, необходимым для промышленности.
Связанный никелем карбид вольфрама широко используется для уплотнительных поверхностей, где требуются высокие прочностные и ударные свойства, а также он обладает хорошей химической совместимостью, обычно ограниченной свободным никелем.
GFPTFE
GFPTFE обладает хорошей химической стойкостью, а добавленное стекло снижает трение уплотнительных поверхностей. Идеально подходит для относительно чистых применений и дешевле других материалов. Существуют подварианты, позволяющие лучше подобрать уплотнение к требованиям и среде, что улучшает его общую производительность.
Буна
Буна (также известный как нитрильный каучук) — это экономически эффективный эластомер для уплотнительных колец, герметиков и формованных изделий. Он хорошо известен своими механическими характеристиками и хорошо работает в нефтяных, нефтехимических и химических приложениях. Он также широко используется для сырой нефти, воды, различных спиртов, силиконовых смазок и гидравлических жидкостей из-за своей негибкости.
Поскольку Buna является синтетическим каучуковым сополимером, он хорошо работает в приложениях, требующих адгезии металла и износостойкого материала, и эта химическая основа также делает его идеальным для герметизации. Кроме того, он может выдерживать низкие температуры, поскольку разработан с плохой кислотостойкостью и слабой щелочестойкостью.
Буна ограниченно применяется в условиях экстремальных факторов, таких как высокие температуры, погодные условия, солнечный свет и устойчивость к пару, а также не подходит для использования с дезинфицирующими средствами для безразборной мойки (CIP), содержащими кислоты и пероксиды.
ЭПДМ
EPDM — это синтетический каучук, который обычно используется в автомобильной, строительной и механической промышленности для уплотнений и колец круглого сечения, трубок и шайб. Он дороже, чем Buna, но может выдерживать различные термические, погодные и механические свойства благодаря своей длительной высокой прочности на разрыв. Он универсален и идеально подходит для применений, связанных с водой, хлором, отбеливателем и другими щелочными материалами.
Благодаря своим эластичным и адгезивным свойствам, после растяжения EPDM возвращается к своей первоначальной форме независимо от температуры. EPDM не рекомендуется для использования с нефтяными маслами, жидкостями, хлорированными углеводородами или углеводородными растворителями.
Витон
Viton — это долговечный, высокопроизводительный, фторированный углеводородный каучуковый продукт, который чаще всего используется в уплотнительных кольцах и уплотнениях. Он дороже других резиновых материалов, но является предпочтительным вариантом для самых сложных и требовательных уплотнений.
Устойчивый к озону, окислению и экстремальным погодным условиям, включая такие материалы, как алифатические и ароматические углеводороды, галогенированные жидкости и сильные кислотные материалы, он является одним из наиболее прочных фторэластомеров.
Выбор правильного материала для герметизации важен для успеха применения. Хотя многие материалы для герметизации похожи, каждый из них служит различным целям для удовлетворения конкретных потребностей.
Время публикации: 12 июля 2023 г.