Руководство по выбору материала механического уплотнения

Керамика

Керамика, особенно оксид алюминия (Al2O3), является популярным выбором для материалов поверхностей уплотнений благодаря своей превосходной химической стойкости, износостойкости и высокой теплопроводности. Он подходит для широкого спектра чистых применений и может выдерживать экстремальные температуры до 1800°F (982°C). Однако керамика хрупкая и чувствительная к тепловому удару, что делает ее менее подходящей для применений с быстрыми изменениями температуры или механическими воздействиями.

Углерод

Углерод — универсальный материал для поверхностей уплотнений, известный своими самосмазывающимися свойствами и совместимостью с широким спектром технологических жидкостей. Он обеспечивает хорошую химическую стойкость к большинству ароматических углеводородов, растворителей и кислот. Марки углерода, такие как уголь, пропитанный смолой, обладают повышенной механической прочностью и износостойкостью. Однако углерод имеет ограниченную стойкость к истиранию, и его не рекомендуется использовать с высокоабразивными технологическими жидкостями или в условиях экстремального давления.

Карбид кремния

Карбид кремния (SiC) является идеальным материалом для поверхностей уплотнений для суровых условий эксплуатации благодаря своей исключительной твердости, износостойкости и химической инертности. Он обеспечивает превосходную теплопроводность и стабильность размеров, что делает его пригодным для применения при высоких температурах до 1000°F (538°C). Карбид кремния часто сочетается с самим собой или с другими твердыми материалами, такими как карбид вольфрама, для достижения оптимальных характеристик в сложных условиях.

Карбид вольфрама

Карбид вольфрама — твердый, плотный материал с превосходной износостойкостью и химической совместимостью. Он обычно используется в механических уплотнениях для абразивных условий и условий высокого давления. Карбид вольфрама можно сочетать с самим собой или с другими материалами с твердой поверхностью для повышения долговечности и производительности. Однако он имеет относительно высокий коэффициент теплового расширения, что может привести к тепловым искажениям в экстремальных температурных условиях.

Ни-резист

Ni-Resist — это никель-хромовый сплав, известный своей превосходной коррозионной стойкостью и умеренной износостойкостью. Подходит для герметизации агрессивных химикатов и вязких жидкостей в условиях низкого давления. Нирезист обладает хорошей теплопроводностью и выдерживает температуру до 1000°F (538°C). Однако он имеет ограниченную стойкость к истиранию и может не подходить для высокоабразивных технологических жидкостей.

ГФПТФЭ

Стеклонаполненный ПТФЭ (GFPTFE) представляет собой самосмазывающийся неметаллический материал поверхности уплотнения с превосходной химической стойкостью к широкому спектру химикатов, включая кислоты, щелочи и растворители. Он имеет низкий коэффициент трения и хорошую износостойкость, что делает его пригодным для применения при низком давлении и чистых жидкостях. GFPTFE может работать при температурах от -400°F до 500°F (от -240°C до 260°C), но он имеет ограниченную механическую прочность по сравнению с металлическими материалами.

Разница между материалами лицевой поверхности уплотнения

Материал	Химическая устойчивость	Износостойкость	Диапазон температур	Теплопроводность	Механическая сила	Устойчивость к истиранию	Подходящие приложения
Керамика (Al2O3)	Отличный	Отличный	До 1800°F (982°C)	Высокий	Хрупкий, чувствительный к тепловому удару	Отличный	Чистые применения, высокие температуры
Углерод	Хорошая стойкость к углеводородам, растворителям и кислотам.	Умеренный	Зависит от класса	Умеренный	Ограниченный, улучшенный за счет пропитки смолой.	Ограниченное	Широкий выбор технологических жидкостей, избегайте абразивных жидкостей или экстремального давления.
Карбид кремния (SiC)	Исключительный	Отличный	До 1000°F (538°C)	Отличный	Высокий	Отличный	Суровые условия, требовательные приложения
Карбид вольфрама	Отличный	Отличный	Зависит от класса	Умеренный	Высокий	Отличный	Абразивные применения и работы под высоким давлением
Ни-резист	Отличная коррозионная стойкость, умеренная износостойкость.	Умеренный	До 1000°F (538°C)	Хороший	Умеренный	Ограниченное	Агрессивные химикаты, вязкие жидкости, применение при низком давлении
ГФПТФЭ	Отличная стойкость к кислотам, щелочам и растворителям.	Хороший	От -400°F до 500°F (от -240°C до 260°C)	Низкий	Ограниченное	Умеренный	Применение при низком давлении, чистые жидкости

Эластомерные материалы

Буна (Нитрил)

Буна, также известный как нитриловый каучук, представляет собой сополимер синтетического каучука, обладающий хорошей устойчивостью к маслам, топливу и гидравлическим жидкостям. Он имеет широкий диапазон рабочих температур от -40°F до 250°F (от -40°C до 121°C) и обеспечивает превосходные механические свойства. Buna — это экономичный эластомер для уплотнений общего назначения.

ЭПДМ

Этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM) — универсальный эластомерный материал, обладающий исключительной устойчивостью к озону, атмосферным воздействиям и старению. Он обладает хорошей химической стойкостью к широкому спектру химикатов, включая кислоты, щелочи и кетоны. EPDM имеет широкий диапазон рабочих температур от -60°F до 300°F (от -51°C до 149°C) и обычно используется на открытом воздухе и при высоких температурах.

Витон

Витон, также известный как фторуглеродный каучук, представляет собой высокоэффективный эластомер, обеспечивающий превосходную химическую стойкость к агрессивным химикатам, маслам и растворителям. Он имеет широкий диапазон рабочих температур от -20°F до 400°F (от -29°C до 204°C) и сохраняет свои механические свойства даже при повышенных температурах. Viton идеально подходит для требовательных применений в химической, нефтегазовой и автомобильной промышленности.

Разница между эластомерными материалами

Эластомерный материал	Диапазон температур	Химическая устойчивость	Устойчивость к истиранию	Ключевые свойства
Буна (Нитрил)	От -40°F до 250°F (от -40°C до 121°C)	Хорошая стойкость к маслам, топливу и гидравлическим жидкостям.	Умеренный	Экономичность, плохая устойчивость к озону и солнечному свету.
ЭПДМ	От -60°F до 300°F (от -51°C до 149°C)	Хорошая устойчивость к кислотам, щелочам и пару.	Умеренный	Отличная устойчивость к озону, солнечному свету и погодному старению, ограниченная устойчивость к маслам и топливу.
Витон (фторуглерод)	От -20°F до 400°F (от -29°C до 204°C)	Исключительная стойкость к широкому спектру агрессивных химикатов, включая ароматические углеводороды, хлорированные растворители и кислоты.	Отличный	Высокопроизводительный, дорогой, ограниченная гибкость при низких температурах

Как выбрать правильный материал механического уплотнения

Химическая совместимость

Поверхность уплотнения и эластомерные материалы должны быть совместимы с технологической жидкостью, чтобы предотвратить химическую коррозию, набухание или разрушение. Используйте программу проверки совместимости или проконсультируйтесь с производителем материала, чтобы убедиться, что выбранные материалы подходят для конкретной химической среды.

Диапазон температур

Учитывайте диапазон рабочих температур применения и выбирайте материалы, способные выдерживать ожидаемые экстремальные температуры. Материалы поверхностей уплотнения, такие как керамика и карбид кремния, выдерживают высокие температуры, а эластомеры, такие как витон и EPDM, обеспечивают превосходные характеристики при высоких температурах.

Условия давления

Оцените условия давления в месте применения и выберите материалы, которые могут выдержать ожидаемый диапазон давления. Твердые материалы уплотняющих поверхностей, такие как карбид вольфрама и карбид кремния, подходят для применения при высоком давлении, а эластомеры с хорошей механической прочностью, такие как буна и витон, могут выдерживать давление от умеренного до высокого.

Механическая сила

Учитывайте механические свойства поверхности уплотнения и эластомерных материалов, такие как твердость, износостойкость и стойкость к истиранию. Выбирайте материалы, способные выдерживать механические нагрузки и абразивные условия применения, чтобы обеспечить долгосрочную герметизацию.

Часто задаваемые вопросы

Какие материалы наиболее долговечны для применений, работающих под высоким давлением?

Для применений с высоким давлением наиболее долговечными материалами поверхностей уплотнения являются карбид вольфрама и карбид кремния. Эти материалы обладают исключительной износостойкостью, твердостью и механической прочностью, что делает их пригодными для работы в сложных условиях. Эластомеры с хорошими механическими свойствами, такие как витон и буна, также могут выдерживать условия высокого давления.

Существуют ли материалы, особенно устойчивые к химической коррозии?

Керамические материалы, такие как оксид алюминия, и усовершенствованная керамика, такая как карбид кремния, обеспечивают превосходную химическую стойкость к широкому спектру химикатов, включая кислоты, щелочи и растворители. Фторуглеродные эластомеры, такие как витон, также обладают исключительной химической стойкостью к агрессивным химикатам и подходят для требовательных применений в химической перерабатывающей промышленности.

Могу ли я использовать один и тот же материал для всех частей уплотнения?

Не рекомендуется использовать один и тот же материал для всех частей уплотнения, поскольку к различным компонентам предъявляются особые требования. Поверхности уплотнений обычно изготавливаются из твердых материалов, таких как керамика, карбиды или углерод, а вторичные уплотнения (эластомеры) изготавливаются из более мягких материалов, таких как буна, EPDM или витон.