Alegerea materialului pentru etanșarea dumneavoastră este importantă, deoarece va juca un rol în determinarea calității, duratei de viață și performanței unei aplicații și în reducerea problemelor viitoare. Aici, vom analiza modul în care mediul va afecta alegerea materialului de etanșare, precum și unele dintre cele mai comune materiale și aplicațiile pentru care sunt cele mai potrivite.
Factorii de mediu
Mediul la care va fi expusă o etanșare este crucial atunci când se selectează designul și materialul. Există o serie de proprietăți cheie de care au nevoie materialele de etanșare pentru toate mediile, inclusiv crearea unei suprafețe de etanșare stabile, capabilă să conducă căldura, rezistentă la substanțe chimice și o bună rezistență la uzură.
În unele medii, aceste proprietăți vor trebui să fie mai puternice decât în altele. Alte proprietăți ale materialelor care ar trebui luate în considerare atunci când se ia în considerare mediul includ duritatea, rigiditatea, dilatarea termică, uzura și rezistența chimică. Ținând cont de acestea, veți găsi materialul ideal pentru etanșarea dumneavoastră.
Mediul poate determina, de asemenea, dacă se poate acorda prioritate costului sau calității etanșării. Pentru medii abrazive și dure, etanșările pot fi mai scumpe, deoarece materialele trebuie să fie suficient de rezistente pentru a rezista la aceste condiții.
Pentru astfel de medii, investiția în o etanșare de înaltă calitate se va amortiza în timp, deoarece va ajuta la prevenirea opririlor costisitoare, a reparațiilor și a recondiționării sau înlocuirii etanșării pe care le va genera o etanșare de calitate inferioară. Cu toate acestea, în aplicațiile de pompare cu fluid foarte curat, care are proprietăți lubrifiante, se poate achiziționa o etanșare mai ieftină în favoarea unor rulmenți de calitate superioară.
Materiale de etanșare comune
Carbon
Carbonul utilizat în fețele de etanșare este un amestec de carbon amorf și grafit, procentele fiecăruia determinând proprietățile fizice ale gradului final de carbon. Este un material inert, stabil, care poate fi autolubrifiant.
Este utilizat pe scară largă ca una dintre fețele terminale ale etanșărilor mecanice și este, de asemenea, un material popular pentru etanșări circumferențiale segmentate și segmenți de piston sub lubrifiere uscată sau în cantități mici. Acest amestec de carbon/grafit poate fi, de asemenea, impregnat cu alte materiale pentru a-i conferi diferite caracteristici, cum ar fi porozitate redusă, performanțe îmbunătățite la uzură sau rezistență îmbunătățită.
O etanșare din carbon impregnată cu rășină termorezistentă este cea mai comună pentru etanșările mecanice, majoritatea carbonului impregnat cu rășină fiind capabil să funcționeze într-o gamă largă de substanțe chimice, de la baze puternice la acizi puternici. De asemenea, au proprietăți bune de frecare și un modul adecvat pentru a ajuta la controlul distorsiunilor de presiune. Acest material este potrivit pentru utilizare generală până la 260°C (500°F) în apă, lichide de răcire, combustibili, uleiuri, soluții chimice ușoare și aplicații alimentare și farmaceutice.
Garniturile de etanșare din carbon impregnat cu antimoniu s-au dovedit a fi eficiente datorită rezistenței și modulului de elasticitate al antimoniului, ceea ce le face potrivite pentru aplicații de înaltă presiune atunci când este necesar un material mai rezistent și mai rigid. Aceste etanșări sunt, de asemenea, mai rezistente la formarea de bășici în aplicații cu fluide cu vâscozitate ridicată sau hidrocarburi ușoare, ceea ce le face standard pentru multe aplicații de rafinărie.
Carbonul poate fi, de asemenea, impregnat cu agenți peliculogenici, cum ar fi fluorurile pentru funcționare uscată, aplicații criogenice și în vid, sau inhibitori de oxidare, cum ar fi fosfații, pentru aplicații la temperaturi ridicate, viteză mare și turbine până la 800 ft/sec și aproximativ 537°C (1.000°F).
Ceramică
Ceramica este un material anorganic nemetalic, fabricat din compuși naturali sau sintetici, cel mai frecvent oxid de alumină sau alumină. Are un punct de topire ridicat, o duritate ridicată, o rezistență ridicată la uzură și la oxidare, așa că este utilizat pe scară largă în industrii precum cea mecanică, chimică, petrolieră, farmaceutică și auto.
De asemenea, are proprietăți dielectrice excelente și este utilizată în mod obișnuit pentru izolatori electrici, componente rezistente la uzură, medii de măcinare și componente la temperaturi ridicate. În cazul purităților ridicate, alumina are o rezistență chimică excelentă la majoritatea fluidelor de proces, cu excepția unor acizi puternici, ceea ce o face utilizată în multe aplicații de etanșare mecanică. Cu toate acestea, alumina se poate fractura ușor sub șoc termic, ceea ce a restricționat utilizarea sa în unele aplicații în care acest lucru ar putea fi o problemă.
Carbura de siliciu se obține prin topirea silicei și a cocsului. Este similară din punct de vedere chimic cu ceramica, dar are calități de lubrifiere mai bune și este mai dură, ceea ce o face o soluție bună și rezistentă la uzură pentru medii dure.
De asemenea, poate fi reșlefuită și lustruită, astfel încât o etanșare să poată fi recondiționată de mai multe ori pe durata sa de viață. În general, este utilizată mai mecanic, cum ar fi în etanșările mecanice, datorită rezistenței sale bune la coroziune chimică, rezistenței ridicate, durității ridicate, rezistenței bune la uzură, coeficientului mic de frecare și rezistenței la temperaturi ridicate.
Atunci când este utilizată pentru etanșări mecanice, carbura de siliciu are ca rezultat performanțe îmbunătățite, o durată de viață crescută a etanșării, costuri de întreținere mai mici și costuri de funcționare mai mici pentru echipamentele rotative, cum ar fi turbinele, compresoarele și pompele centrifuge. Carbura de siliciu poate avea proprietăți diferite în funcție de modul în care a fost fabricată. Carbura de siliciu legată prin reacție se formează prin legarea particulelor de carbură de siliciu între ele într-un proces de reacție.
Acest proces nu afectează semnificativ majoritatea proprietăților fizice și termice ale materialului, însă limitează rezistența chimică a materialului. Cele mai frecvente substanțe chimice care reprezintă o problemă sunt substanțele caustice (și alte substanțe chimice cu pH ridicat) și acizii puternici și, prin urmare, carbura de siliciu legată prin reacție nu ar trebui utilizată în aceste aplicații.
Carbura de siliciu autosinterizată se obține prin sinterizarea particulelor de carbură de siliciu direct împreună, folosind adjuvanți de sinterizare neoxidici, într-un mediu inert, la temperaturi de peste 2.000°C. Datorită lipsei unui material secundar (cum ar fi siliciul), materialul sinterizat direct este rezistent chimic la aproape orice fluid și condiție de proces care poate fi observată într-o pompă centrifugă.
Carbura de tungsten este un material foarte versatil, la fel ca carbura de siliciu, dar este mai potrivită pentru aplicații de înaltă presiune, deoarece are o elasticitate mai mare, ceea ce îi permite să se flexeze foarte ușor și să prevină deformarea feței. La fel ca carbura de siliciu, poate fi reșlepuită și lustruită.
Carburele de tungsten sunt cel mai adesea fabricate ca carburi cimentate, astfel încât nu există nicio încercare de a lega carbura de tungsten de ea însăși. Se adaugă un metal secundar pentru a lega sau cimenta particulele de carbură de tungsten împreună, rezultând un material care are proprietățile combinate atât ale carburii de tungsten, cât și ale liantului metalic.
Acest lucru a fost folosit în avantaj, oferind o tenacitate și o rezistență la impact mai mari decât era posibilă cu carbura de tungsten singură. Unul dintre punctele slabe ale carburii de tungsten cimentate este densitatea sa ridicată. În trecut, se folosea carbura de tungsten legată de cobalt, însă aceasta a fost treptat înlocuită de carbura de tungsten legată de nichel, deoarece nu are gama de compatibilitate chimică necesară pentru industrie.
Carbura de tungsten legată de nichel este utilizată pe scară largă pentru fețele de etanșare unde se doresc proprietăți de rezistență și tenacitate ridicate, și are o bună compatibilitate chimică, limitată în general de nichelul liber.
GFPTFE
GFPTFE are o rezistență chimică bună, iar sticla adăugată reduce frecarea suprafețelor de etanșare. Este ideal pentru aplicații relativ curate și este mai ieftin decât alte materiale. Există subvariante disponibile pentru a adapta mai bine etanșarea la cerințe și mediu, îmbunătățind performanța sa generală.
Bună
Buna (cunoscută și sub denumirea de cauciuc nitrilic) este un elastomer rentabil pentru inele O, materiale de etanșare și produse turnate. Este bine cunoscut pentru performanțele sale mecanice și are rezultate bune în aplicații pe bază de petrol, petrochimice și chimice. De asemenea, este utilizat pe scară largă pentru aplicații cu țiței, apă, diverse alcooli, unsori siliconice și fluide hidraulice datorită inflexibilității sale.
Întrucât Buna este un copolimer de cauciuc sintetic, are performanțe bune în aplicații care necesită aderență metalică și rezistență la abraziune, iar acest fond chimic îl face ideal și pentru aplicații de etanșare. În plus, poate rezista la temperaturi scăzute, deoarece este conceput cu o rezistență slabă la acid și alcali ușori.
Buna este limitată în aplicații cu factori extremi, cum ar fi temperaturi ridicate, intemperii, lumina soarelui și rezistența la abur și nu este potrivită cu agenți de dezinfectare CIP (curățare la fața locului) care conțin acizi și peroxizi.
EPDM
EPDM este un cauciuc sintetic utilizat în mod obișnuit în aplicații auto, de construcții și mecanice pentru etanșări și inele O, tuburi și șaibe. Este mai scump decât Buna, dar poate rezista la o varietate de proprietăți termice, meteorologice și mecanice datorită rezistenței sale ridicate la tracțiune de lungă durată. Este versatil și ideal pentru aplicații care implică apă, clor, înălbitor și alte materiale alcaline.
Datorită proprietăților sale elastice și adezive, odată întins, EPDM-ul își revine la forma inițială indiferent de temperatură. EPDM-ul nu este recomandat pentru aplicații cu uleiuri petroliere, fluide, hidrocarburi clorurate sau solvenți hidrocarburici.
Viton
Vitonul este un produs din cauciuc fluorinat, de înaltă performanță, de lungă durată, utilizat cel mai frecvent în inelele O și garnituri. Este mai scump decât alte materiale din cauciuc, dar este opțiunea preferată pentru cele mai dificile și exigente nevoi de etanșare.
Rezistent la ozon, oxidare și condiții meteorologice extreme, inclusiv la materiale precum hidrocarburi alifatice și aromatice, fluide halogenate și materiale acide puternice, este unul dintre cei mai robuști fluoroelastomeri.
Alegerea materialului corect pentru etanșare este importantă pentru succesul unei aplicații. Deși multe materiale de etanșare sunt similare, fiecare servește unei varietăți de scopuri pentru a satisface orice nevoie specifică.
Data publicării: 12 iulie 2023