Изборът на материал за вашето уплътнение е важен, тъй като той ще играе роля при определянето на качеството, живота и производителността на приложението, както и при намаляването на проблемите в бъдеще. Тук разглеждаме как околната среда ще повлияе на избора на материал за уплътненията, както и някои от най-често срещаните материали и за кои приложения са най-подходящи.
Фактори на околната среда
Средата, на която ще бъде изложено уплътнението, е от решаващо значение при избора на дизайн и материал. Има редица ключови свойства, от които се нуждаят уплътнителните материали за всички среди, включително създаване на стабилна уплътнителна повърхност, способна да провежда топлина, химически устойчива и добра износоустойчивост.
В някои среди тези свойства ще трябва да бъдат по-здрави, отколкото в други. Други свойства на материала, които трябва да се вземат предвид при обмисляне на околната среда, включват твърдост, коравина, термично разширение, износване и химическа устойчивост. Имайки предвид тези свойства, ще ви помогне да намерите идеалния материал за вашето уплътнение.
Околната среда също може да определи дали може да се даде приоритет на цената или качеството на уплътнението. За абразивни и тежки среди уплътненията може да са по-скъпи, тъй като материалите трябва да са достатъчно здрави, за да издържат на тези условия.
В такива среди, харченето на пари за висококачествено уплътнение ще се изплати с течение на времето, тъй като ще помогне за предотвратяване на скъпите спирания, ремонти и обновяване или подмяна на уплътнението, до които би довело уплътнение с по-ниско качество. Въпреки това, при приложения за изпомпване с много чиста течност, която има смазочни свойства, може да се закупи по-евтино уплътнение в полза на лагери с по-високо качество.
Често срещани материали за уплътнения
Въглерод
Въглеродът, използван в уплътнителните повърхности, е смес от аморфен въглерод и графит, като процентното съдържание на всеки от тях определя физичните свойства на крайния клас въглерод. Той е инертен, стабилен материал, който може да се самосмазва.
Той се използва широко като една от двойката крайни повърхности в механичните уплътнения, а също така е популярен материал за сегментирани периферни уплътнения и бутални пръстени при сухо или малко количество смазване. Тази въглеродно-графитна смес може да бъде импрегнирана и с други материали, за да ѝ се придадат различни характеристики, като намалена порьозност, подобрена износоустойчивост или подобрена якост.
Термореактивното импрегнирано със смола въглеродно уплътнение е най-разпространеното за механични уплътнения, като повечето импрегнирани със смола въглеродни уплътнения са способни да работят в широк спектър от химикали - от силни основи до силни киселини. Те също така имат добри свойства на триене и адекватен модул, за да помогнат за контролиране на деформациите от налягане. Този материал е подходящ за общо натоварване до 260°C (500°F) във вода, охлаждащи течности, горива, масла, леки химически разтвори, както и в хранително-вкусовата промишленост и лекарства.
Уплътненията от въглерод, импрегнирани с антимон, също са се доказали като успешни поради здравината и модула на антимона, което ги прави подходящи за приложения с високо налягане, когато е необходим по-здрав и по-твърд материал. Тези уплътнения са и по-устойчиви на образуване на мехури в приложения с флуиди с висок вискозитет или леки въглеводороди, което ги прави стандартен клас за много приложения в рафинериите.
Въглеродът може да бъде импрегниран и с филмообразуватели, като флуориди за работа на сухо, криогенни и вакуумни приложения, или инхибитори на окислението, като фосфати, за приложения с висока температура, висока скорост и турбини до 800 фута/сек и около 537°C (1000°F).
Керамика
Керамиката е неорганичен неметален материал, изработен от естествени или синтетични съединения, най-често алуминиев оксид или алуминиев триоксид. Тя има висока точка на топене, висока твърдост, висока износоустойчивост и устойчивост на окисляване, така че се използва широко в индустрии като машиностроенето, химическата, петролната, фармацевтичната и автомобилната.
Той също така има отлични диелектрични свойства и се използва често за електрически изолатори, износоустойчиви компоненти, смилащи среди и компоненти за висока температура. При висока чистота, алуминиевият оксид има отлична химическа устойчивост на повечето технологични течности, различни от някои силни киселини, което го води до използването му в много приложения за механични уплътнения. Алуминиевият оксид обаче може лесно да се счупи при термичен шок, което ограничава употребата му в някои приложения, където това може да е проблем.
Силициевият карбид се произвежда чрез сплавяване на силициев диоксид и кокс. Той е химически подобен на керамиката, но има по-добри смазочни качества и е по-твърд, което го прави добро решение за износоустойчивост в тежки условия.
Може също така да се шлифова и полира отново, така че уплътнението да може да се ремонтира многократно през целия си живот. Обикновено се използва по-механично, например в механични уплътнения, заради добрата си химическа устойчивост на корозия, висока якост, висока твърдост, добра износоустойчивост, малък коефициент на триене и устойчивост на висока температура.
Когато се използва за механични уплътнителни повърхности, силициевият карбид води до подобрена производителност, увеличен живот на уплътнението, по-ниски разходи за поддръжка и по-ниски експлоатационни разходи за въртящо се оборудване като турбини, компресори и центробежни помпи. Силициевият карбид може да има различни свойства в зависимост от начина на производство. Реакционно свързаният силициев карбид се образува чрез свързване на частици силициев карбид една с друга в реакционен процес.
Този процес не влияе съществено върху повечето физични и термични свойства на материала, но ограничава химическата му устойчивост. Най-често срещаните химикали, които представляват проблем, са каустики (и други химикали с високо pH) и силни киселини и следователно реакционно свързан силициев карбид не трябва да се използва в тези приложения.
Самосинтерованият силициев карбид се произвежда чрез директно синтероване на частици силициев карбид заедно с помощта на неоксидни синтероващи добавки в инертна среда при температури над 2000°C. Поради липсата на вторичен материал (като силиций), директно синтерованият материал е химически устойчив на почти всякакви флуидни и технологични условия, които е вероятно да се наблюдават в центробежна помпа.
Волфрамовият карбид е многофункционален материал, подобен на силициевия карбид, но е по-подходящ за приложения с високо налягане, тъй като има по-висока еластичност, което му позволява да се огъва съвсем леко и предотвратява изкривяване на повърхността. Подобно на силициевия карбид, той може да се шлифова и полира повторно.
Волфрамовите карбиди най-често се произвеждат като циментирани карбиди, така че няма опит за свързване на волфрамовия карбид сам по себе си. Добавя се вторичен метал, който свързва или циментира частиците на волфрамовия карбид заедно, което води до материал, който има комбинираните свойства както на волфрамовия карбид, така и на металното свързващо вещество.
Това е използвано с предимство, като осигурява по-голяма жилавост и ударна якост, отколкото е възможно само с волфрамов карбид. Една от слабостите на циментирания волфрамов карбид е високата му плътност. В миналото се е използвал кобалтово-свързан волфрамов карбид, но той постепенно е заменен от никелово-свързан волфрамов карбид, поради липсата на необходимия диапазон на химическа съвместимост за индустрията.
Волфрамов карбид, свързан с никел, се използва широко за уплътнителни повърхности, където се желаят високи якостни и жилави свойства, и има добра химическа съвместимост, обикновено ограничена от свободния никел.
GFPTFE
GFPTFE има добра химическа устойчивост, а добавеното стъкло намалява триенето на уплътнителните повърхности. Той е идеален за относително чисти приложения и е по-евтин от други материали. Предлагат се подварианти, които позволяват по-добро съответствие на уплътнението с изискванията и околната среда, подобрявайки цялостната му производителност.
Буна
Буна (известна също като нитрилен каучук) е рентабилен еластомер за О-пръстени, уплътнители и формовани продукти. Той е добре познат със своите механични характеристики и се представя добре в приложения на нефтена основа, нефтохимически и химически продукти. Също така се използва широко за приложения със суров петрол, вода, различни алкохоли, силиконови мазнини и хидравлични течности поради своята негъвкавост.
Тъй като Buna е синтетичен каучуков съполимер, той се представя добре в приложения, изискващи адхезия към метал и устойчивост на износване, а този химичен произход го прави идеален и за приложения като уплътнители. Освен това, той може да издържа на ниски температури, тъй като е проектиран с ниска устойчивост на киселини и леки основи.
Буна е ограничена в приложения с екстремни фактори като високи температури, атмосферни условия, слънчева светлина и устойчивост на пара и не е подходяща за дезинфекциращи агенти за почистване на място (CIP), съдържащи киселини и пероксиди.
EPDM
EPDM е синтетичен каучук, често използван в автомобилната, строителната и машиностроителната промишленост за уплътнения и О-пръстени, тръби и шайби. Той е по-скъп от Buna, но може да издържи на различни термични, атмосферни и механични свойства поради дълготрайната си висока якост на опън. Той е универсален и идеален за приложения, включващи вода, хлор, белина и други алкални материали.
Поради еластичните и адхезивни свойства, след разтягане, EPDM се връща към първоначалната си форма, независимо от температурата. EPDM не се препоръчва за приложения с петролни масла, течности, хлорирани въглеводороди или въглеводородни разтворители.
Витон
Витонът е дълготраен, високоефективен, флуориран, въглеводороден каучуков продукт, най-често използван в О-пръстени и уплътнения. Той е по-скъп от другите каучукови материали, но е предпочитаният вариант за най-предизвикателните и взискателни нужди от уплътняване.
Устойчив на озон, окисляване и екстремни метеорологични условия, включително материали като алифатни и ароматни въглеводороди, халогенирани течности и силно киселинни материали, той е един от по-здравите флуороеластомери.
Изборът на правилния материал за уплътняване е важен за успеха на приложението. Въпреки че много уплътнителни материали са сходни, всеки служи за различни цели, за да отговори на всяка специфична нужда.
Време на публикуване: 12 юли 2023 г.