Att välja material för din tätning är viktigt eftersom det kommer att spela en roll för att bestämma kvaliteten, livslängden och prestandan för en applikation, och minska problem i framtiden. Här tittar vi på hur miljön påverkar valet av tätningsmaterial, samt några av de vanligaste materialen och vilka applikationer de är bäst lämpade för.
Miljöfaktorer
Den miljö en tätning kommer att utsättas för är avgörande när man väljer design och material. Det finns ett antal viktiga egenskaper som tätningsmaterial behöver för alla miljöer, inklusive att skapa en stabil tätningsyta, kunna leda värme, vara kemiskt resistenta och ha god slitstyrka.
I vissa miljöer behöver dessa egenskaper vara starkare än i andra. Andra materialegenskaper som bör beaktas vid miljööversyn inkluderar hårdhet, styvhet, termisk expansion, slitage- och kemisk resistens. Att ha dessa i åtanke hjälper dig att hitta det perfekta materialet för din tätning.
Miljön kan också avgöra om tätningens kostnad eller kvalitet kan prioriteras. För slitande och tuffa miljöer kan tätningar vara dyrare på grund av att materialen måste vara tillräckligt starka för att motstå dessa förhållanden.
För sådana miljöer kommer det att betala sig att lägga ut pengar på en högkvalitativ tätning med tiden, eftersom det hjälper till att förhindra kostsamma driftstopp, reparationer och renoveringar eller utbyten av tätningen som en tätning av lägre kvalitet kommer att resultera i. I pumpapplikationer med mycket ren vätska som har smörjande egenskaper kan dock en billigare tätning köpas till förmån för lager av högre kvalitet.
Vanliga tätningsmaterial
Kol
Kol som används i tätningsytor är en blandning av amorft kol och grafit, där procentandelen av varje bestämmer de fysikaliska egenskaperna hos den slutliga kolkvaliteten. Det är ett inert, stabilt material som kan vara självsmörjande.
Det används ofta som en av paren av ändytor i mekaniska tätningar, och det är också ett populärt material för segmenterade periferitätningar och kolvringar under torr eller små mängder smörjning. Denna kol/grafitblandning kan också impregneras med andra material för att ge den olika egenskaper såsom minskad porositet, förbättrad slitstyrka eller förbättrad hållfasthet.
En härdplastimpregnerad koltätning är den vanligaste för mekaniska tätningar, där de flesta hartsimpregnerade kol kan fungera i en mängd olika kemikalier, från starka baser till starka syror. De har också goda friktionsegenskaper och en tillräcklig modul för att hjälpa till att kontrollera tryckförvrängningar. Detta material är lämpligt för allmän användning upp till 260 °C (500 °F) i vatten, kylvätskor, bränslen, oljor, lätta kemiska lösningar samt livsmedels- och läkemedelsapplikationer.
Antimonimpregnerade koltätningar har också visat sig vara framgångsrika tack vare antimonets styrka och modul, vilket gör dem lämpliga för högtrycksapplikationer när ett starkare och styvare material behövs. Dessa tätningar är också mer motståndskraftiga mot blåsbildning i applikationer med högviskösa vätskor eller lätta kolväten, vilket gör dem till standardkvaliteten för många raffinaderiapplikationer.
Kol kan också impregneras med filmbildare som fluorider för torrkörning, kryogenik och vakuumapplikationer, eller oxidationsinhibitorer som fosfater för högtemperatur, höghastighets- och turbinapplikationer upp till 800 fot/sek och cirka 537 °C (1 000 °F).
Keramisk
Keramik är oorganiska icke-metalliska material tillverkade av naturliga eller syntetiska föreningar, oftast aluminiumoxid eller aluminiumoxid. Den har hög smältpunkt, hög hårdhet, hög slitstyrka och oxidationsbeständighet, så den används ofta inom industrier som maskiner, kemikalier, petroleum, läkemedel och bilindustrin.
Den har också utmärkta dielektriska egenskaper och används ofta för elektriska isolatorer, slitstarka komponenter, slipmedia och högtemperaturkomponenter. I hög renhet har aluminiumoxid utmärkt kemisk resistens mot de flesta processvätskor förutom vissa starka syror, vilket leder till att den används i många mekaniska tätningsapplikationer. Aluminiumoxid kan dock lätt spricka vid termisk chock, vilket har begränsat dess användning i vissa tillämpningar där detta kan vara ett problem.
Kiselkarbid tillverkas genom att smälta samman kiseldioxid och koks. Den är kemiskt lik keramik, men har bättre smörjegenskaper och är hårdare, vilket gör den till en bra slitstark lösning för tuffa miljöer.
Den kan också slipas om och poleras så att en tätning kan renoveras flera gånger under sin livstid. Den används generellt mer mekaniskt, till exempel i mekaniska tätningar, för sin goda kemiska korrosionsbeständighet, höga hållfasthet, höga hårdhet, goda slitstyrka, låga friktionskoefficient och höga temperaturbeständighet.
När kiselkarbid används för mekaniska tätningsytor resulterar det i förbättrad prestanda, ökad tätningslivslängd, lägre underhållskostnader och lägre driftskostnader för roterande utrustning som turbiner, kompressorer och centrifugalpumpar. Kiselkarbid kan ha olika egenskaper beroende på hur den har tillverkats. Reaktionsbunden kiselkarbid bildas genom att binda kiselkarbidpartiklar till varandra i en reaktionsprocess.
Denna process påverkar inte materialets fysikaliska och termiska egenskaper nämnvärt, men den begränsar materialets kemiska resistens. De vanligaste kemikalierna som är ett problem är kaustik (och andra kemikalier med högt pH) och starka syror, och därför bör reaktionsbunden kiselkarbid inte användas i dessa tillämpningar.
Självsintrad kiselkarbid tillverkas genom att kiselkarbidpartiklar sintras direkt tillsammans med hjälp av icke-oxidbaserade sintringshjälpmedel i en inert miljö vid temperaturer över 2 000 °C. På grund av avsaknaden av ett sekundärt material (såsom kisel) är det direktsintrade materialet kemiskt resistent mot nästan alla vätskor och processförhållanden som sannolikt förekommer i en centrifugalpump.
Volframkarbid är ett mycket mångsidigt material, precis som kiselkarbid, men det är mer lämpat för högtrycksapplikationer eftersom det har högre elasticitet vilket gör att det kan böjas mycket lätt och förhindra ytdeformation. Liksom kiselkarbid kan det slipas om och poleras.
Volframkarbider tillverkas oftast som hårdmetaller, så det görs inget försök att binda volframkarbid till sig själv. En sekundärmetall tillsätts för att binda eller cementera volframkarbidpartiklarna tillsammans, vilket resulterar i ett material som har de kombinerade egenskaperna hos både volframkarbid och metallbindemedlet.
Detta har utnyttjats med fördel genom att ge större seghet och slagseghet än vad som är möjligt med enbart volframkarbid. En av svagheterna med hårdmetall är dess höga densitet. Tidigare användes koboltbunden volframkarbid, men den har gradvis ersatts av nickelbunden volframkarbid på grund av att den saknar den kemiska kompatibilitet som krävs för industrin.
Nickelbunden volframkarbid används ofta för tätningsytor där hög hållfasthet och hög seghet önskas, och den har god kemisk kompatibilitet som generellt begränsas av den fria nickeln.
GFPTFE
GFPTFE har god kemisk resistens, och det tillsatta glaset minskar friktionen mellan tätningsytorna. Det är idealiskt för relativt rena applikationer och är billigare än andra material. Det finns undervarianter tillgängliga för att bättre anpassa tätningen till kraven och miljön, vilket förbättrar dess totala prestanda.
Buna
Buna (även känt som nitrilgummi) är en kostnadseffektiv elastomer för O-ringar, tätningsmedel och gjutna produkter. Den är välkänd för sina mekaniska egenskaper och fungerar bra i oljebaserade, petrokemiska och kemiska tillämpningar. Den används också ofta för råolja, vatten, olika alkoholer, silikonfett och hydraulvätskor på grund av sin stelhet.
Eftersom Buna är en syntetisk gummisampolymer fungerar den bra i tillämpningar som kräver metallvidhäftning och nötningsbeständigt material, och denna kemiska bakgrund gör den också idealisk för tätningsmedel. Dessutom tål den låga temperaturer eftersom den är konstruerad med dålig syra- och mild alkalibeständighet.
Buna är begränsad i tillämpningar med extrema faktorer som höga temperaturer, väder, solljus och ångbeständighet, och är inte lämplig med CIP-desinfektionsmedel (rengöring på plats) som innehåller syror och peroxider.
EPDM-material
EPDM är ett syntetiskt gummi som vanligtvis används inom fordonsindustrin, byggbranschen och mekaniska tillämpningar för tätningar och O-ringar, slangar och brickor. Det är dyrare än Buna, men kan motstå en mängd olika termiska, väderbeständiga och mekaniska egenskaper tack vare sin långvariga höga draghållfasthet. Det är mångsidigt och idealiskt för tillämpningar som involverar vatten, klor, blekmedel och andra alkaliska material.
På grund av sina elastiska och vidhäftande egenskaper återgår EPDM till sin ursprungliga form oavsett temperatur när det sträckts. EPDM rekommenderas inte för tillämpningar med petroleumolja, vätskor, klorerade kolväten eller kolvätelösningsmedel.
Viton
Viton är en långvarig, högpresterande, fluorerad kolvätegummiprodukt som oftast används i O-ringar och tätningar. Det är dyrare än andra gummimaterial men det är det föredragna alternativet för de mest utmanande och krävande tätningsbehoven.
Den är resistent mot ozon, oxidation och extrema väderförhållanden, inklusive material som alifatiska och aromatiska kolväten, halogenerade vätskor och starka sura material, och är en av de mer robusta fluorelastomererna.
Att välja rätt material för tätning är viktigt för att en tillämpning ska lyckas. Även om många tätningsmaterial är likartade, tjänar vart och ett en mängd olika syften för att möta specifika behov.
Publiceringstid: 12 juli 2023