Guida alla scelta dei materiali della tenuta meccanica

Ceramica

La ceramica, in particolare l'ossido di allumina (Al2O3), è una scelta popolare per i materiali delle superfici delle tenute grazie alla sua eccellente resistenza chimica, resistenza all'usura ed elevata conduttività termica. È adatto per un'ampia gamma di applicazioni pulite e può resistere a temperature estreme fino a 982 °C (1.800 °F). Tuttavia, la ceramica è fragile e suscettibile agli shock termici, il che la rende meno adatta per applicazioni con rapidi cambiamenti di temperatura o impatti meccanici.

Carbonio

Il carbonio è un materiale versatile per le superfici di tenuta noto per le sue proprietà autolubrificanti e la compatibilità con un'ampia gamma di fluidi di processo. Offre una buona resistenza chimica alla maggior parte degli idrocarburi aromatici, solventi e acidi. I gradi di carbonio, come il carbonio impregnato di resina, possiedono una migliore resistenza meccanica e resistenza all'usura. Tuttavia, il carbonio ha una resistenza all'abrasione limitata e non è consigliato per l'uso con fluidi di processo altamente abrasivi o condizioni di pressione estrema.

Carburo di silicio

Il carburo di silicio (SiC) è un materiale per le superfici di tenuta ideale per ambienti difficili grazie alla sua eccezionale durezza, resistenza all'usura e inerzia chimica. Fornisce un'eccellente conduttività termica e stabilità dimensionale, rendendolo adatto per applicazioni ad alta temperatura fino a 538 °C (1.000 °F). Il carburo di silicio è spesso abbinato a se stesso o ad altri materiali con faccia dura come il carburo di tungsteno per prestazioni ottimali in applicazioni impegnative.

Carburo di tungsteno

Il carburo di tungsteno è un materiale duro e denso con eccellente resistenza all'usura e compatibilità chimica. È comunemente utilizzato nelle tenute meccaniche per applicazioni abrasive e ad alta pressione. Il carburo di tungsteno può essere accoppiato con se stesso o con altri materiali con faccia dura per una maggiore durata e prestazioni. Tuttavia, ha un coefficiente di dilatazione termica relativamente elevato, che può portare a distorsioni termiche in condizioni di temperatura estreme.

Ni-Resist

Ni-Resist è una lega di nichel-cromo nota per la sua eccellente resistenza alla corrosione e moderata resistenza all'usura. È adatto per sigillare prodotti chimici aggressivi e fluidi viscosi in applicazioni a bassa pressione. Ni-Resist ha una buona conduttività termica e può resistere a temperature fino a 538 °C (1.000 °F). Tuttavia, ha una resistenza all'abrasione limitata e potrebbe non essere adatto a fluidi di processo altamente abrasivi.

GFPTFE

Il PTFE caricato a vetro (GFPTFE) è un materiale per superfici di tenuta autolubrificante e non metallico con eccellente resistenza chimica a un'ampia gamma di sostanze chimiche, inclusi acidi, alcali e solventi. Ha un basso coefficiente di attrito e una buona resistenza all'usura, che lo rendono adatto per applicazioni a bassa pressione e fluidi puliti. Il GFPTFE può funzionare a temperature comprese tra -240 °C e 260 °C (da -400 °F a 500 °F), ma ha una resistenza meccanica limitata rispetto ai materiali metallici.

Differenza tra i materiali della faccia della tenuta

Materiale	Resistenza chimica	Resistenza all'usura	Intervallo di temperatura	Conduttività termica	Resistenza meccanica	Resistenza all'abrasione	Applicazioni adatte
Ceramica (Al2O3)	Eccellente	Eccellente	Fino a 982°C (1.800°F)	Alto	Fragile, suscettibile agli shock termici	Eccellente	Applicazioni pulite, temperature elevate
Carbonio	Buona resistenza agli idrocarburi, solventi e acidi	Moderare	Varia in base al grado	Moderare	Limitato, migliorato con impregnazione con resina	Limitato	Ampia gamma di fluidi di processo, evitare fluidi abrasivi o pressioni estreme
Carburo di silicio (SiC)	Eccezionale	Eccellente	Fino a 538 °C (1.000 °F)	Eccellente	Alto	Eccellente	Ambienti difficili, applicazioni impegnative
Carburo di tungsteno	Eccellente	Eccellente	Varia in base al grado	Moderare	Alto	Eccellente	Applicazioni abrasive e ad alta pressione
Ni-Resist	Eccellente resistenza alla corrosione, moderata resistenza all'usura	Moderare	Fino a 538 °C (1.000 °F)	Bene	Moderare	Limitato	Prodotti chimici aggressivi, fluidi viscosi, applicazioni a bassa pressione
GFPTFE	Eccellente resistenza agli acidi, agli alcali e ai solventi	Bene	Da -400°F a 500°F (da -240°C a 260°C)	Basso	Limitato	Moderare	Applicazioni a bassa pressione, fluidi puliti

Materiali elastomerici

Buna (nitrile)

La buna, nota anche come gomma nitrilica, è un copolimero di gomma sintetica che offre una buona resistenza a oli, carburanti e fluidi idraulici. Ha un ampio intervallo di temperature di esercizio da -40°F a 250°F (da -40°C a 121°C) e fornisce eccellenti proprietà meccaniche. Buna è una scelta elastomerica conveniente per applicazioni di tenuta generiche.

EPDM

L'etilene propilene diene monomero (EPDM) è un materiale elastomerico versatile che offre un'eccezionale resistenza all'ozono, agli agenti atmosferici e all'invecchiamento. Ha una buona resistenza chimica a un'ampia gamma di sostanze chimiche, inclusi acidi, alcali e chetoni. L'EPDM ha un ampio intervallo di temperature operative da -60 °F a 300 °F (da -51 °C a 149 °C) ed è comunemente utilizzato in applicazioni esterne e ad alta temperatura.

Vitone

Il Viton, noto anche come gomma al fluorocarburo, è un elastomero ad alte prestazioni che fornisce un'eccellente resistenza chimica ad agenti chimici aggressivi, oli e solventi. Ha un ampio intervallo di temperature operative da -20°F a 400°F (da -29°C a 204°C) e mantiene le sue proprietà meccaniche anche a temperature elevate. Viton è ideale per applicazioni impegnative nei settori della lavorazione chimica, del petrolio e del gas e nell'industria automobilistica.

Differenza tra materiali elastomerici

Materiale elastomerico	Intervallo di temperatura	Resistenza chimica	Resistenza all'abrasione	Proprietà chiave
Buna (nitrile)	Da -40°F a 250°F (da -40°C a 121°C)	Buona resistenza agli oli, carburanti e fluidi idraulici	Moderare	Conveniente, scarsa resistenza all'ozono e alla luce solare
EPDM	Da -60°F a 300°F (da -51°C a 149°C)	Buona resistenza agli acidi, agli alcali e al vapore	Moderare	Ottima resistenza all'ozono, alla luce solare e all'invecchiamento atmosferico, limitata resistenza agli oli e ai carburanti
Viton (fluorocarburo)	Da -20°F a 400°F (da -29°C a 204°C)	Eccezionale resistenza a un'ampia gamma di sostanze chimiche aggressive, inclusi idrocarburi aromatici, solventi clorurati e acidi	Eccellente	Prestazioni elevate, costose, flessibilità limitata alle basse temperature

Come selezionare il materiale corretto per la tenuta meccanica

Compatibilità chimica

La superficie della tenuta e i materiali elastomerici devono essere compatibili con il fluido di processo per prevenire corrosione chimica, rigonfiamento o degradazione. Utilizzare uno strumento di verifica della compatibilità o consultare il produttore del materiale per garantire che i materiali selezionati siano adatti all'ambiente chimico specifico.

Intervallo di temperatura

Considerare l'intervallo di temperature operative dell'applicazione e scegliere materiali in grado di resistere alle temperature estreme previste. I materiali delle superfici di tenuta come la ceramica e il carburo di silicio possono sopportare temperature elevate, mentre gli elastomeri come Viton ed EPDM forniscono eccellenti prestazioni alle alte temperature.

Condizioni di pressione

Valutare le condizioni di pressione dell'applicazione e selezionare materiali in grado di resistere all'intervallo di pressione previsto. I materiali frontali di tenuta duri come il carburo di tungsteno e il carburo di silicio sono adatti per applicazioni ad alta pressione, mentre gli elastomeri con buona resistenza meccanica, come Buna e Viton, possono gestire pressioni da moderate ad elevate.

Resistenza meccanica

Considerare le proprietà meccaniche della faccia della tenuta e dei materiali elastomerici, come durezza, resistenza all'usura e resistenza all'abrasione. Scegli materiali in grado di resistere alle sollecitazioni meccaniche e alle condizioni abrasive dell'applicazione per garantire prestazioni di tenuta a lungo termine.

Domande frequenti

Quali sono i materiali più durevoli per le applicazioni ad alta pressione?

Per le applicazioni ad alta pressione, i materiali delle facce di tenuta più durevoli sono il carburo di tungsteno e il carburo di silicio. Questi materiali offrono eccezionale resistenza all'usura, durezza e resistenza meccanica, rendendoli adatti ad ambienti difficili. Gli elastomeri con buone proprietà meccaniche, come Viton e Buna, possono resistere anche a condizioni di alta pressione.

Esistono materiali particolarmente resistenti alla corrosione chimica?

I materiali ceramici, come l'ossido di alluminio, e le ceramiche avanzate, come il carburo di silicio, forniscono un'eccellente resistenza chimica a un'ampia gamma di sostanze chimiche, inclusi acidi, alcali e solventi. Gli elastomeri fluorocarburici, come il Viton, offrono anche un'eccezionale resistenza chimica agli agenti chimici aggressivi e sono adatti per applicazioni impegnative nell'industria della lavorazione chimica.

Posso utilizzare lo stesso materiale per tutte le parti della guarnizione?

Non è consigliabile utilizzare lo stesso materiale per tutte le parti della guarnizione, poiché i diversi componenti hanno requisiti specifici. Le facce delle tenute sono generalmente realizzate con materiali duri come ceramica, carburi o carbonio, mentre le tenute secondarie (elastomeri) sono realizzate con materiali più morbidi come Buna, EPDM o Viton.