Výber materiálu pre vaše tesnenie je dôležitý, pretože bude hrať úlohu pri určovaní kvality, životnosti a výkonu aplikácie a pri znižovaní problémov v budúcnosti. V tejto časti sa pozrieme na to, ako prostredie ovplyvní výber materiálu tesnenia, ako aj na niektoré z najbežnejších materiálov a na ktoré aplikácie sú najvhodnejšie.
Environmentálne faktory
Pri výbere konštrukcie a materiálu je kľúčové prostredie, ktorému bude tesnenie vystavené. Existuje niekoľko kľúčových vlastností, ktoré tesniace materiály potrebujú pre všetky prostredia, vrátane vytvorenia stabilnej tesniacej plochy, schopnej viesť teplo, chemickej odolnosti a dobrej odolnosti voči opotrebovaniu.
V niektorých prostrediach budú musieť byť tieto vlastnosti pevnejšie ako v iných. Medzi ďalšie materiálové vlastnosti, ktoré by sa mali zohľadniť pri posudzovaní prostredia, patrí tvrdosť, tuhosť, tepelná rozťažnosť, odolnosť proti opotrebovaniu a chemická odolnosť. Tieto vlastnosti vám pomôžu nájsť ideálny materiál pre vaše tesnenie.
Prostredie môže tiež určiť, či sa uprednostnia náklady alebo kvalita tesnenia. V abrazívnych a drsných prostrediach môžu byť tesnenia drahšie, pretože materiály musia byť dostatočne pevné, aby odolali týmto podmienkam.
V takýchto prostrediach sa investícia do vysokokvalitného tesnenia časom vráti, pretože pomôže predísť nákladným odstávkam, opravám a rekonštrukciám alebo výmene tesnenia, ku ktorým by viedlo tesnenie nižšej kvality. Avšak pri čerpaní veľmi čistej kvapaliny s mazacími vlastnosťami by sa mohlo namiesto kvalitnejších ložísk zakúpiť lacnejšie tesnenie.
Bežné tesniace materiály
Uhlík
Uhlík používaný v tesniacich plochách je zmesou amorfného uhlíka a grafitu, pričom percentuálne zastúpenie každého z nich určuje fyzikálne vlastnosti konečného druhu uhlíka. Je to inertný, stabilný materiál, ktorý sa môže samomazať.
Je široko používaný ako jedna z dvojice čelných plôch v mechanických upchávkach a je tiež obľúbeným materiálom pre segmentované obvodové tesnenia a piestne krúžky pri suchom alebo malom mazaní. Táto zmes uhlíka a grafitu môže byť tiež impregnovaná inými materiálmi, aby sa jej dodali rôzne vlastnosti, ako je znížená pórovitosť, zlepšená odolnosť voči opotrebovaniu alebo zvýšená pevnosť.
Tesnenia z uhlíka impregnovaného termosetovou živicou sú najbežnejšími mechanickými tesneniami, pričom väčšina uhlíkov impregnovaných živicou je schopná pracovať v širokej škále chemikálií od silných zásad až po silné kyseliny. Majú tiež dobré trecie vlastnosti a primeraný modul, ktorý pomáha kontrolovať tlakové deformácie. Tento materiál je vhodný na všeobecné použitie do 260 °C (500 °F) vo vode, chladiacich kvapalinách, palivách, olejoch, ľahkých chemických roztokoch a v potravinárskom a farmaceutickom priemysle.
Uhlíkové tesnenia impregnované antimónom sa tiež osvedčili vďaka pevnosti a modulu antimónu, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie s vysokým tlakom, kde je potrebný pevnejší a tuhší materiál. Tieto tesnenia sú tiež odolnejšie voči tvorbe pľuzgierov v aplikáciách s kvapalinami s vysokou viskozitou alebo ľahkými uhľovodíkmi, vďaka čomu sú štandardnou triedou pre mnohé rafinérske aplikácie.
Uhlík môže byť tiež impregnovaný filmotvornými látkami, ako sú fluoridy, pre suchý chod, kryogénne a vákuové aplikácie, alebo inhibítormi oxidácie, ako sú fosfáty, pre vysokoteplotné, vysokorýchlostné a turbínové aplikácie do 800 stôp/s a okolo 537 °C (1 000 °F).
Keramika
Keramika sú anorganické nekovové materiály vyrobené z prírodných alebo syntetických zlúčenín, najčastejšie oxidu hlinitého alebo oxidu hlinitého. Má vysoký bod topenia, vysokú tvrdosť, vysokú odolnosť voči opotrebovaniu a oxidácii, takže sa široko používa v odvetviach, ako je strojárstvo, chemický, ropný, farmaceutický a automobilový priemysel.
Má tiež vynikajúce dielektrické vlastnosti a bežne sa používa na výrobu elektrických izolátorov, komponentov odolných voči opotrebovaniu, brúsnych médií a komponentov odolných voči vysokým teplotám. Pri vysokej čistote má oxid hlinitý vynikajúcu chemickú odolnosť voči väčšine procesných kvapalín okrem niektorých silných kyselín, čo vedie k jeho použitiu v mnohých aplikáciách mechanických upchávok. Oxid hlinitý sa však môže ľahko zlomiť pri tepelnom šoku, čo obmedzuje jeho použitie v niektorých aplikáciách, kde by to mohol byť problém.
Karbid kremíka sa vyrába tavením oxidu kremičitého a koksu. Chemicky je podobný keramike, ale má lepšie mazacie vlastnosti a je tvrdší, vďaka čomu je vhodným odolným riešením pre náročné prostredie.
Dá sa tiež prebrúsiť a vyleštiť, takže tesnenie je možné počas jeho životnosti niekoľkokrát renovovať. Vo všeobecnosti sa používa skôr mechanicky, napríklad v mechanických upchávkach pre svoju dobrú chemickú odolnosť voči korózii, vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť, dobrú odolnosť proti opotrebovaniu, malý koeficient trenia a odolnosť voči vysokým teplotám.
Pri použití na mechanické tesniace plochy karbid kremíka vedie k zlepšenému výkonu, predĺženej životnosti tesnenia, nižším nákladom na údržbu a nižším prevádzkovým nákladom rotačných zariadení, ako sú turbíny, kompresory a odstredivé čerpadlá. Karbid kremíka môže mať rôzne vlastnosti v závislosti od spôsobu výroby. Reakčne spojený karbid kremíka vzniká vzájomným spájaním častíc karbidu kremíka v reakčnom procese.
Tento proces významne neovplyvňuje väčšinu fyzikálnych a tepelných vlastností materiálu, obmedzuje však jeho chemickú odolnosť. Najbežnejšie chemikálie, ktoré predstavujú problém, sú žieraviny (a iné chemikálie s vysokým pH) a silné kyseliny, a preto by sa reakčne viazaný karbid kremíka nemal v týchto aplikáciách používať.
Samospekaný karbid kremíka sa vyrába priamym spekaním častíc karbidu kremíka pomocou neoxidových spekacích prísad v inertnom prostredí pri teplotách nad 2 000 °C. Vďaka absencii sekundárneho materiálu (ako je kremík) je priamo spekaný materiál chemicky odolný voči takmer všetkým kvapalinám a procesným podmienkam, ktoré sa pravdepodobne vyskytnú v odstredivom čerpadle.
Karbid volfrámu je veľmi všestranný materiál podobne ako karbid kremíka, ale je vhodnejší na aplikácie s vysokým tlakom, pretože má vyššiu elasticitu, ktorá mu umožňuje mierne sa ohýbať a zabraňuje deformácii povrchu. Rovnako ako karbid kremíka sa dá prebrúsiť a leštiť.
Karbidy volfrámu sa najčastejšie vyrábajú ako spekané karbidy, takže sa nevynakladá úsilie na spojenie karbidu volfrámu so sebou samým. Pridáva sa sekundárny kov, ktorý spája alebo stmeluje častice karbidu volfrámu, čím vzniká materiál, ktorý má kombinované vlastnosti karbidu volfrámu aj kovového spojiva.
Toto sa s výhodou využilo na dosiahnutie väčšej húževnatosti a rázovej pevnosti, ako je možné dosiahnuť použitím samotného karbidu volfrámu. Jednou zo slabín spekaného karbidu volfrámu je jeho vysoká hustota. V minulosti sa používal karbid volfrámu viazaný kobaltom, ktorý bol však postupne nahradený karbidom volfrámu viazaným niklom, pretože mu chýbala chemická kompatibilita potrebná pre priemysel.
Niklom viazaný karbid volfrámu sa široko používa na tesniace plochy, kde sa požaduje vysoká pevnosť a húževnatosť, a má dobrú chemickú kompatibilitu, ktorá je vo všeobecnosti obmedzená voľným niklom.
GFPTFE
GFPTFE má dobrú chemickú odolnosť a pridané sklo znižuje trenie tesniacich plôch. Je ideálny pre relatívne čisté aplikácie a je lacnejší ako iné materiály. K dispozícii sú podvarianty, ktoré lepšie prispôsobia tesnenie požiadavkám a prostrediu, čím sa zlepší jeho celkový výkon.
Buna
Buna (tiež známa ako nitrilová guma) je cenovo dostupný elastomér pre O-krúžky, tesniace materiály a lisované výrobky. Je dobre známa svojimi mechanickými vlastnosťami a dobre sa osvedčila v aplikáciách na báze ropy, v petrochemickom a chemickom priemysle. Vďaka svojej nepružnosti sa tiež široko používa v aplikáciách so surovou ropou, vodou, rôznymi alkoholmi, silikónovými mazivami a hydraulickými kvapalinami.
Keďže Buna je kopolymér syntetického kaučuku, dobre sa osvedčil v aplikáciách vyžadujúcich priľnavosť k kovu a materiál odolný voči oderu a toto chemické pozadie ho robí ideálnym aj na použitie ako tmel. Okrem toho odoláva nízkym teplotám, pretože je navrhnutý so slabou odolnosťou voči kyselinám a miernym zásadám.
Buna je obmedzená v aplikáciách s extrémnymi faktormi, ako sú vysoké teploty, počasie, slnečné žiarenie a aplikácie odolné voči pare, a nie je vhodná s dezinfekčnými prostriedkami čistenia na mieste (CIP) obsahujúcimi kyseliny a peroxidy.
EPDM
EPDM je syntetický kaučuk bežne používaný v automobilovom priemysle, stavebníctve a strojárstve na tesnenia a O-krúžky, rúrky a podložky. Je drahší ako Buna, ale vďaka svojej dlhotrvajúcej vysokej pevnosti v ťahu odolá rôznym tepelným, poveternostným a mechanickým vlastnostiam. Je všestranný a ideálny pre aplikácie s vodou, chlórom, bielidlom a inými alkalickými materiálmi.
Vďaka svojim elastickým a adhéznym vlastnostiam sa EPDM po natiahnutí vracia do pôvodného tvaru bez ohľadu na teplotu. EPDM sa neodporúča pre aplikácie s ropnými olejmi, kvapalinami, chlórovanými uhľovodíkmi alebo uhľovodíkovými rozpúšťadlami.
Viton
Viton je dlhotrvajúci, vysoko výkonný, fluórovaný uhľovodíkový kaučukový produkt, ktorý sa najčastejšie používa v O-krúžkoch a tesneniach. Je drahší ako iné gumové materiály, ale je preferovanou voľbou pre najnáročnejšie a najnáročnejšie potreby tesnenia.
Je odolný voči ozónu, oxidácii a extrémnym poveternostným podmienkam vrátane materiálov, ako sú alifatické a aromatické uhľovodíky, halogénované kvapaliny a silné kyslé materiály, a preto je jedným z robustnejších fluóroelastomérov.
Výber správneho materiálu na tesnenie je dôležitý pre úspech aplikácie. Hoci je veľa tesniacich materiálov podobných, každý slúži na rôzne účely, aby splnil akúkoľvek špecifickú potrebu.
Čas uverejnenia: 12. júla 2023