Odabir materijala za vašu brtvu je važan jer će igrati ulogu u određivanju kvalitete, vijeka trajanja i performansi aplikacije, te smanjenju problema u budućnosti. Ovdje ćemo pogledati kako će okolina utjecati na odabir materijala za brtvu, kao i neke od najčešćih materijala i za koje primjene su najprikladniji.
Faktori okoline
Okruženje kojem će zaptivka biti izložena ključno je pri odabiru dizajna i materijala. Postoji niz ključnih svojstava koja su materijalima za zaptivke potrebna za sva okruženja, uključujući stvaranje stabilne površine zaptivke, sposobne za provođenje toplote, hemijsku otpornost i dobru otpornost na habanje.
U nekim okruženjima, ova svojstva će morati biti jača nego u drugim. Ostala svojstva materijala koja treba uzeti u obzir prilikom razmatranja okruženja uključuju tvrdoću, krutost, termičko širenje, habanje i hemijsku otpornost. Imajući ovo na umu, pomoći će vam da pronađete idealan materijal za vašu brtvu.
Okruženje također može odrediti da li se prioritet može dati cijeni ili kvaliteti zaptivke. Za abrazivne i teške uvjete, zaptivke mogu biti skuplje zbog materijala koji moraju biti dovoljno jaki da izdrže te uvjete.
U takvim okruženjima, ulaganje novca u visokokvalitetnu zaptivku će se vremenom isplatiti jer će pomoći u sprečavanju skupih isključenja, popravki i obnavljanja ili zamjene zaptivke koju bi rezultirala zaptivka nižeg kvaliteta. Međutim, u primjenama pumpanja sa vrlo čistom tekućinom koja ima svojstva podmazivanja, jeftinija zaptivka se može kupiti u korist ležajeva višeg kvaliteta.
Uobičajeni materijali za zaptivanje
Ugljik
Ugljik koji se koristi u zaptivnim površinama je mješavina amorfnog ugljika i grafita, pri čemu procenti svakog određuju fizička svojstva konačne klase ugljika. To je inertan, stabilan materijal koji se može samopodmazati.
Široko se koristi kao jedna od čeonih površina u mehaničkim zaptivkama, a također je popularan materijal za segmentne obodne zaptivke i klipne prstenove pod suhim ili malim količinama podmazivanja. Ova mješavina ugljika/grafita može se impregnirati i drugim materijalima kako bi se dobile različite karakteristike kao što su smanjena poroznost, poboljšane performanse habanja ili poboljšana čvrstoća.
Termootporna zaptivka od impregniranog ugljika impregniranog smolom je najčešća za mehaničke zaptivke, pri čemu većina impregniranog ugljika od smole može raditi u širokom rasponu hemikalija, od jakih baza do jakih kiselina. Također imaju dobra svojstva trenja i adekvatan modul koji pomaže u kontroli izobličenja pritiska. Ovaj materijal je pogodan za opći rad do 260°C (500°F) u vodi, rashladnim tekućinama, gorivima, uljima, lakim hemijskim otopinama, te primjeni u hrani i lijekovima.
Brtve od ugljika impregnirane antimonom također su se pokazale uspješnim zbog čvrstoće i modula antimona, što ih čini pogodnim za primjene pod visokim pritiskom kada je potreban jači i krući materijal. Ove brtve su također otpornije na stvaranje mjehurića u primjenama s tekućinama visoke viskoznosti ili lakim ugljikovodicima, što ih čini standardnom vrstom za mnoge primjene u rafinerijama.
Ugljik se također može impregnirati sredstvima za stvaranje filma kao što su fluoridi za suhi rad, kriogene i vakuumske primjene, ili inhibitorima oksidacije poput fosfata za visoke temperature, velike brzine i primjene u turbinama do 800 stopa u sekundi i oko 537°C (1.000°F).
Keramika
Keramika je neorganski nemetalni materijal napravljen od prirodnih ili sintetičkih spojeva, najčešće aluminijevog oksida ili aluminijevog oksida. Ima visoku tačku topljenja, visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i otpornost na oksidaciju, pa se široko koristi u industrijama kao što su mašinska, hemijska, naftna, farmaceutska i automobilska.
Također ima odlična dielektrična svojstva i često se koristi za električne izolatore, komponente otporne na habanje, brusne medije i komponente otporne na visoke temperature. U visokoj čistoći, aluminijev oksid ima odličnu hemijsku otpornost na većinu procesnih tekućina osim nekih jakih kiselina, što ga dovodi do upotrebe u mnogim primjenama mehaničkih zaptivača. Međutim, aluminijev oksid se lako može slomiti pod termičkim udarom, što je ograničilo njegovu upotrebu u nekim primjenama gdje bi to mogao biti problem.
Silicijum karbid se proizvodi spajanjem silicijum dioksida i koksa. Hemijski je sličan keramici, ali ima bolja svojstva podmazivanja i tvrđi je, što ga čini dobrim rješenjem za teške uvjete rada.
Također se može ponovo brusiti i polirati tako da se zaptivka može obnavljati više puta tokom svog vijeka trajanja. Općenito se koristi više mehanički, kao što je slučaj kod mehaničkih zaptivki zbog dobre otpornosti na hemijsku koroziju, visoke čvrstoće, visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, malog koeficijenta trenja i otpornosti na visoke temperature.
Kada se koristi za mehaničke zaptivne površine, silicijum karbid rezultira poboljšanim performansama, produženim vijekom trajanja zaptivke, nižim troškovima održavanja i nižim troškovima rada rotirajuće opreme kao što su turbine, kompresori i centrifugalne pumpe. Silicijum karbid može imati različita svojstva ovisno o načinu proizvodnje. Reakcijski vezani silicijum karbid nastaje vezivanjem čestica silicijum karbida jedne za drugu u reakcijskom procesu.
Ovaj proces ne utiče značajno na većinu fizičkih i termičkih svojstava materijala, međutim ograničava hemijsku otpornost materijala. Najčešće hemikalije koje predstavljaju problem su kaustici (i druge hemikalije visokog pH) i jake kiseline, te se stoga reakcijski vezani silicijum karbid ne bi trebao koristiti u ovim primjenama.
Samosinterovani silicijum karbid se proizvodi direktnim sinterovanjem čestica silicijum karbida pomoću neoksidnih pomoćnih sredstava za sinterovanje u inertnom okruženju na temperaturama preko 2.000°C. Zbog nedostatka sekundarnog materijala (kao što je silicijum), direktno sinterovani materijal je hemijski otporan na gotovo sve fluide i procesne uslove koji se mogu javiti u centrifugalnoj pumpi.
Volframov karbid je vrlo svestran materijal poput silicijum karbida, ali je pogodniji za primjene pod visokim pritiskom jer ima veću elastičnost koja mu omogućava vrlo malo savijanje i sprječava deformaciju površine. Poput silicijum karbida, može se ponovo brusiti i polirati.
Volframovi karbidi se najčešće proizvode kao cementirani karbidi, tako da nema pokušaja vezivanja volframovog karbida za sebe. Sekundarni metal se dodaje kako bi se čestice volframovog karbida vezale ili cementirale zajedno, što rezultira materijalom koji ima kombinovana svojstva i volframovog karbida i metalnog veziva.
Ovo je iskorišteno u korist pružanja veće žilavosti i udarne čvrstoće nego što je to moguće sa samim volframovim karbidom. Jedna od slabosti cementiranog volframovog karbida je njegova visoka gustoća. U prošlosti se koristio volframov karbid vezan kobaltom, međutim, postepeno je zamijenjen volframovim karbidom vezanim niklom zbog nedostatka raspona hemijske kompatibilnosti potrebnog za industriju.
Volfram karbid vezan niklom se široko koristi za zaptivne površine gdje su poželjna visoka čvrstoća i visoka žilavost, a ima i dobru hemijsku kompatibilnost koja je uglavnom ograničena slobodnim niklom.
GFPTFE
GFPTFE ima dobru hemijsku otpornost, a dodano staklo smanjuje trenje zaptivnih površina. Idealan je za relativno čiste primjene i jeftiniji je od drugih materijala. Dostupne su podvarijante za bolje prilagođavanje zaptivke zahtjevima i okruženju, poboljšavajući njene ukupne performanse.
Buna
Buna (također poznata kao nitrilna guma) je isplativ elastomer za O-prstenove, zaptivače i oblikovane proizvode. Poznata je po svojim mehaničkim performansama i dobro se ponaša u primjenama na bazi nafte, petrohemijskim i hemijskim proizvodima. Također se široko koristi za primjenu u sirovoj nafti, vodi, raznim alkoholima, silikonskim mastima i hidrauličnim tečnostima zbog svoje nefleksibilnosti.
Budući da je Buna sintetički gumeni kopolimer, dobro se pokazuje u primjenama koje zahtijevaju prianjanje na metal i materijal otporan na abraziju, a ova hemijska pozadina čini ga idealnim i za primjenu kod zaptivanja. Nadalje, može izdržati niske temperature jer je dizajniran sa slabom otpornošću na kiseline i blage alkalije.
Buna je ograničena u primjenama s ekstremnim faktorima kao što su visoke temperature, vremenski uvjeti, sunčeva svjetlost i otpornost na paru, te nije pogodna za korištenje sa sredstvima za dezinfekciju na licu mjesta (CIP) koja sadrže kiseline i perokside.
EPDM
EPDM je sintetička guma koja se često koristi u automobilskoj, građevinskoj i mašinskoj industriji za zaptivke i O-prstenove, cijevi i podloške. Skuplja je od Bune, ali može izdržati razne termičke, vremenske i mehaničke karakteristike zbog svoje dugotrajne visoke zatezne čvrstoće. Svestrana je i idealna za primjene koje uključuju vodu, hlor, izbjeljivač i druge alkalne materijale.
Zbog svojih elastičnih i adhezivnih svojstava, nakon istezanja, EPDM se vraća u svoj prvobitni oblik bez obzira na temperaturu. EPDM se ne preporučuje za primjenu u naftnim uljima, tekućinama, kloriranim ugljikovodicima ili ugljikovodičnim otapalima.
Viton
Viton je dugotrajan, visokoučinkovit, fluorirani, ugljikovodični gumeni proizvod koji se najčešće koristi u O-prstenovima i zaptivkama. Skuplji je od drugih gumenih materijala, ali je preferirana opcija za najzahtjevnije potrebe zaptivanja.
Otporan na ozon, oksidaciju i ekstremne vremenske uslove, uključujući materijale kao što su alifatski i aromatski ugljikovodici, halogenirane tekućine i jake kiseline, jedan je od robusnijih fluoroelastomera.
Odabir pravog materijala za zaptivanje je važan za uspjeh primjene. Iako su mnogi materijali za zaptivanje slični, svaki služi različitim svrhama kako bi zadovoljio bilo koju specifičnu potrebu.
Vrijeme objave: 12. jula 2023.