Выбар матэрыялу для ўшчыльнення важны, бо ён будзе ўплываць на якасць, тэрмін службы і прадукцыйнасць прымянення, а таксама на зніжэнне праблем у будучыні. Тут мы разгледзім, як навакольнае асяроддзе паўплывае на выбар матэрыялу ўшчыльнення, а таксама некаторыя з найбольш распаўсюджаных матэрыялаў і для якіх ужыванняў яны найбольш падыходзяць.
Фактары навакольнага асяроддзя
Пры выбары канструкцыі і матэрыялу вырашальнае значэнне мае асяроддзе, у якім будзе працаваць ушчыльняльнік. Існуе шэраг ключавых уласцівасцей, якія неабходныя ўшчыльняльным матэрыялам для ўсіх асяроддзяў, у тым ліку стварэнне стабільнай паверхні ўшчыльнення, здольнай праводзіць цяпло, хімічнай устойлівасці і добрай зносаўстойлівасці.
У некаторых асяроддзях гэтыя ўласцівасці павінны быць мацнейшымі, чым у іншых. Іншыя ўласцівасці матэрыялу, якія варта ўлічваць пры разглядзе ўмоў асяроддзя, уключаюць цвёрдасць, калянасць, цеплавое пашырэнне, зносаўстойлівасць і хімічную ўстойлівасць. Улічваючы гэта, вы зможаце знайсці ідэальны матэрыял для вашага ўшчыльнення.
Навакольнае асяроддзе таксама можа вызначаць, што можна аддаць перавагу ўшчыльненню — кошт ці якасць. Для абразіўных і жорсткіх умоў ушчыльненні могуць быць даражэйшымі з-за таго, што матэрыялы павінны быць дастаткова трывалымі, каб вытрымліваць гэтыя ўмовы.
У такіх умовах выдаткі на якаснае ўшчыльненне з часам акупяцца, бо дапамогуць пазбегнуць дарагіх прастояў, рамонтаў і аднаўлення або замены ўшчыльнення, да якіх прывядзе ўшчыльненне ніжэйшай якасці. Аднак пры перапампоўцы вельмі чыстай вадкасці, якая мае змазачныя ўласцівасці, можна набыць больш таннае ўшчыльненне замест падшыпнікаў больш высокай якасці.
Распаўсюджаныя матэрыялы для ўшчыльнення
Вуглярод
Вуглярод, які выкарыстоўваецца ў паверхнях ушчыльненняў, уяўляе сабой сумесь аморфнага вугляроду і графіту, прычым працэнтнае ўтрыманне кожнага з іх вызначае фізічныя ўласцівасці канчатковага гатунку вугляроду. Гэта інэртны, стабільны матэрыял, які можа самазмазвацца.
Ён шырока выкарыстоўваецца ў якасці адной з пары тарцоў у механічных ушчыльняльніках, а таксама з'яўляецца папулярным матэрыялам для сегментаваных кальцавых ушчыльненняў і поршневых кольцаў пры сухой або невялікай колькасці змазкі. Гэтую сумесь вугляроду і графіту таксама можна прапітаць іншымі матэрыяламі, каб надаць ёй розныя характарыстыкі, такія як паніжаная парыстасць, палепшаная зносаўстойлівасць або палепшаная трываласць.
Тэрмарэактыўныя вугляродныя ўшчыльняльнікі, прасякнутыя смалой, з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі для механічных ушчыльненняў, прычым большасць вугляродных ушчыльненняў, прасякнутых смалой, здольныя працаваць у шырокім дыяпазоне хімічных рэчываў, ад моцных асноў да моцных кіслот. Яны таксама маюць добрыя фрыкцыйныя ўласцівасці і дастатковы модуль пругкасці, каб дапамагчы кантраляваць скажэнні ціску. Гэты матэрыял падыходзіць для агульнай эксплуатацыі да 260°C (500°F) у вадзе, астуджальных вадкасцях, паліве, алеях, лёгкіх хімічных растворах, а таксама ў харчовай і лекавай прамысловасці.
Вугляродныя ўшчыльняльнікі, прасякнутыя сурмой, таксама даказалі сваю эфектыўнасць дзякуючы трываласці і модулю пругкасці сурмы, што робіць іх прыдатнымі для выкарыстання пад высокім ціскам, калі патрабуецца больш трывалы і жорсткі матэрыял. Гэтыя ўшчыльняльнікі таксама больш устойлівыя да ўздуцця пры выкарыстанні вадкасцей з высокай глейкасцю або лёгкіх вуглевадародаў, што робіць іх стандартным гатункам для многіх нафтаперапрацоўчых заводаў.
Вуглярод таксама можна прапітваць плёнкаўтваральнікамі, такімі як фтарыды, для сухога ходу, крыягенных і вакуумных прымяненняў, або інгібітарамі акіслення, такімі як фасфаты, для высокіх тэмператур, хуткасцей і турбінных прымяненняў да 800 футаў/с і каля 537°C (1000°F).
Кераміка
Кераміка — гэта неарганічныя неметалічныя матэрыялы, вырабленыя з натуральных або сінтэтычных злучэнняў, часцей за ўсё аксіду алюмінію або гліназёму. Яна мае высокую тэмпературу плаўлення, высокую цвёрдасць, высокую зносаўстойлівасць і ўстойлівасць да акіслення, таму шырока выкарыстоўваецца ў такіх галінах прамысловасці, як машынабудаванне, хімічная, нафтавая, фармацэўтычная і аўтамабільная.
Ён таксама валодае выдатнымі дыэлектрычнымі ўласцівасцямі і звычайна выкарыстоўваецца для электрычных ізалятараў, зносаўстойлівых кампанентаў, шліфавальных матэрыялаў і кампанентаў, якія працуюць пры высокіх тэмпературах. Пры высокай чысціні аксід алюмінію мае выдатную хімічную ўстойлівасць да большасці працэсных вадкасцей, за выключэннем некаторых моцных кіслот, што дазваляе выкарыстоўваць яго ў многіх механічных ушчыльняльніках. Аднак аксід алюмінію можа лёгка разбурацца пры цеплавым удары, што абмяжоўвае яго выкарыстанне ў некаторых выпадках, калі гэта можа быць праблемай.
Карбід крэмнію вырабляецца шляхам сплаўлення крэмнію і коксу. Ён хімічна падобны да керамікі, але мае лепшыя змазвальныя ўласцівасці і больш цвёрды, што робіць яго добрым зносаўстойлівым рашэннем для жорсткіх умоў эксплуатацыі.
Яго таксама можна перапрацаваць і паліраваць, таму ўшчыльненне можна аднаўляць некалькі разоў на працягу тэрміну службы. Звычайна ён выкарыстоўваецца часцей у механічных мэтах, напрыклад, у механічных ушчыльняльніках, дзякуючы добрай хімічнай каразійнай устойлівасці, высокай трываласці, высокай цвёрдасці, добрай зносаўстойлівасці, малому каэфіцыенту трэння і высокай тэмпературнай устойлівасці.
Пры выкарыстанні для механічных ушчыльняльнікаў карбід крэмнію паляпшае прадукцыйнасць, павялічвае тэрмін службы ўшчыльнення, зніжае выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне і эксплуатацыю круцільнага абсталявання, такога як турбіны, кампрэсары і цэнтрабежныя помпы. Карбід крэмнію можа мець розныя ўласцівасці ў залежнасці ад спосабу яго вырабу. Рэакцыйна звязаны карбід крэмнію ўтвараецца шляхам злучэння часціц карбіду крэмнію адна з адной у працэсе рэакцыі.
Гэты працэс не аказвае істотнага ўплыву на большасць фізічных і цеплавых уласцівасцей матэрыялу, аднак ён абмяжоўвае яго хімічную ўстойлівасць. Найбольш распаўсюджанымі хімічнымі рэчывамі, якія выклікаюць праблему, з'яўляюцца шчолачныя рэчывы (і іншыя хімічныя рэчывы з высокім pH) і моцныя кіслоты, таму рэакцыйна звязаны карбід крэмнію не павінен выкарыстоўвацца ў гэтых мэтах.
Самаспечаны карбід крэмнію вырабляецца шляхам спякання часціц карбіду крэмнію непасрэдна разам з выкарыстаннем неаксідных дапаможных рэчываў для спякання ў інэртным асяроддзі пры тэмпературах вышэй за 2000°C. З-за адсутнасці другаснага матэрыялу (напрыклад, крэмнію), непасрэдна спячаны матэрыял хімічна ўстойлівы практычна да любых вадкасцей і працэсных умоў, якія могуць узнікнуць у цэнтрабежным помпа.
Карбід вальфраму — гэта вельмі універсальны матэрыял, падобны да карбіду крэмнію, але ён больш падыходзіць для выкарыстання пад высокім ціскам, бо мае больш высокую эластычнасць, што дазваляе яму нязначна згінацца і прадухіляць дэфармацыю паверхні. Як і карбід крэмнію, яго можна перапрацоўваць і паліраваць.
Карбіды вальфраму часцей за ўсё вырабляюцца ў выглядзе цэментаваных карбідаў, таму няма спроб звязаць карбід вальфраму сам з сабой. Дадаецца другасны метал для звязвання або цэментавання часціц карбіду вальфраму разам, у выніку чаго атрымліваецца матэрыял, які мае камбінаваныя ўласцівасці як карбіду вальфраму, так і металічнага звязальнага рэчыва.
Гэта было выкарыстана з перавагай, забяспечваючы большую трываласць і ўдарную глейкасць, чым магчыма з дапамогай толькі карбіду вальфраму. Адным са недахопаў цэментаванага карбіду вальфраму з'яўляецца яго высокая шчыльнасць. У мінулым выкарыстоўваўся карбід вальфраму, звязаны кобальтам, аднак ён паступова быў заменены карбідам вальфраму, звязаным нікелем, з-за адсутнасці ў ім дыяпазону хімічнай сумяшчальнасці, неабходнага для прамысловасці.
Карбід вальфраму, звязаны нікелем, шырока выкарыстоўваецца для ўшчыльняльных паверхняў, дзе патрэбныя высокія трываласць і высокая глейкасць, і ён мае добрую хімічную сумяшчальнасць, якая звычайна абмяжоўваецца свабодным нікелем.
GFPTFE
GFPTFE мае добрую хімічную ўстойлівасць, а дададзенае шкло памяншае трэнне ўшчыльняльных паверхняў. Ён ідэальна падыходзіць для адносна чыстых ужыванняў і таннейшы за іншыя матэрыялы. Існуюць падварыянты, якія дазваляюць лепш падладзіць ўшчыльненне пад патрабаванні і навакольнае асяроддзе, паляпшаючы яго агульныя характарыстыкі.
Буна
Буна (таксама вядомая як нітрылавы каўчук) — гэта эканамічна выгадны эластамер для вырабу ўшчыльняльных кольцаў, герметыкаў і ліццёвых вырабаў. Ён добра вядомы сваімі механічнымі ўласцівасцямі і добра працуе ў нафтахімічных і хімічных галінах. Дзякуючы сваёй негнучкасці ён таксама шырока выкарыстоўваецца для сырой нафты, вады, розных спіртаў, сіліконавых змазак і гідраўлічных вадкасцей.
Паколькі Буна — гэта сінтэтычны каўчукавы сапалімер, ён добра працуе ў сферах, дзе патрабуецца адгезія да металу і ўстойлівасць да ізаляцыі, а яго хімічны склад робіць яго ідэальным для выкарыстання ў якасці герметыка. Акрамя таго, ён можа вытрымліваць нізкія тэмпературы, бо мае нізкую ўстойлівасць да кіслот і слабых шчолачаў.
Буна абмежавана прымяняецца ў экстрэмальных умовах, такіх як высокія тэмпературы, надвор'е, сонечнае святло і ўстойлівасць да пары, і не падыходзіць для дэзінфекцыйных сродкаў, якія змяшчаюць кіслоты і пераксіды, якія ачышчаюцца на месцы.
EPDM
EPDM — гэта сінтэтычны каўчук, які шырока выкарыстоўваецца ў аўтамабільнай, будаўнічай і механічнай прамысловасці для ўшчыльняльнікаў і кольцаў круглага перакрыцця, трубак і шайб. Ён даражэйшы за Buna, але можа вытрымліваць розныя тэрмічныя, атмасферныя і механічныя ўласцівасці дзякуючы сваёй працяглай высокай трываласці на разрыў. Ён універсальны і ідэальна падыходзіць для выкарыстання ў вадзе, хлоры, адбельвальніку і іншых шчолачных матэрыялах.
Дзякуючы сваім эластычным і адгезійным уласцівасцям, пасля расцяжэння EPDM вяртаецца да сваёй першапачатковай формы незалежна ад тэмпературы. EPDM не рэкамендуецца выкарыстоўваць для нафтапрадуктаў, вадкасцей, хлараваных вуглевадародаў або вуглевадародных растваральнікаў.
Вітон
Вітон — гэта даўгавечны, высокапрадукцыйны фтораваны вуглевадародны каўчук, які часцей за ўсё выкарыстоўваецца ў кольцах ушчыльняльнікаў і ўшчыльняльніках. Ён даражэйшы за іншыя гумовыя матэрыялы, але з'яўляецца пераважным варыянтам для самых складаных і патрабавальных патрэб ушчыльнення.
Устойлівы да азону, акіслення і экстрэмальных умоў надвор'я, у тым ліку да такіх матэрыялаў, як аліфатычныя і араматычныя вуглевадароды, галагенізаваныя вадкасці і моцныя кіслоты, ён з'яўляецца адным з найбольш трывалых фторэластамераў.
Выбар правільнага матэрыялу для герметызацыі важны для поспеху прымянення. Хоць многія матэрыялы для герметызацыі падобныя, кожны з іх служыць розным мэтам для задавальнення любых канкрэтных патрэб.
Час публікацыі: 12 ліпеня 2023 г.