Det er vigtigt at vælge materiale til din tætning, da det vil spille en rolle i at bestemme kvaliteten, levetiden og ydeevnen af en applikation og reducere problemer i fremtiden. Her ser vi på, hvordan miljøet vil påvirke valget af tætningsmateriale, samt nogle af de mest almindelige materialer og hvilke anvendelser de er bedst egnede til.
Miljøfaktorer
Det miljø, en tætning udsættes for, er afgørende, når man vælger design og materiale. Der er en række nøgleegenskaber, som tætningsmaterialer har brug for i alle miljøer, herunder at skabe en stabil tætningsflade, at den kan lede varme, at den er kemisk resistent og har god slidstyrke.
I nogle miljøer skal disse egenskaber være stærkere end i andre. Andre materialeegenskaber, der bør tages i betragtning ved overvejelse af miljøet, omfatter hårdhed, stivhed, termisk udvidelse, slidstyrke og kemisk resistens. At have disse i tankerne vil hjælpe dig med at finde det ideelle materiale til din tætning.
Miljøet kan også afgøre, om omkostningerne eller kvaliteten af tætningen kan prioriteres. I slidende og barske miljøer kan tætninger være dyrere, da materialerne skal være stærke nok til at modstå disse forhold.
I sådanne miljøer vil det at bruge penge på en tætning af høj kvalitet tjene sig selv hjem over tid, da det vil hjælpe med at forhindre de dyre nedlukninger, reparationer og renovering eller udskiftning af tætningen, som en tætning af lavere kvalitet vil resultere i. I pumpeapplikationer med meget ren væske, der har smørende egenskaber, kan en billigere tætning dog købes til fordel for lejer af højere kvalitet.
Almindelige tætningsmaterialer
Kulstof
Kulstof, der anvendes i tætningsflader, er en blanding af amorft kulstof og grafit, hvor procentdelene af hver bestemmer de fysiske egenskaber af den endelige kulstofkvalitet. Det er et inert, stabilt materiale, der kan være selvsmørende.
Det bruges i vid udstrækning som en af parrene af endeflader i mekaniske tætninger, og det er også et populært materiale til segmenterede omkredstætninger og stempelringe under tør eller små mængder smøring. Denne kulstof/grafitblanding kan også imprægneres med andre materialer for at give den forskellige egenskaber såsom reduceret porøsitet, forbedret slidstyrke eller forbedret styrke.
En termohærdende, harpiksimprægneret kulstoftætning er den mest almindelige til mekaniske tætninger, hvor de fleste harpiksimprægnerede kulstoffer kan fungere i en bred vifte af kemikalier, fra stærke baser til stærke syrer. De har også gode friktionsegenskaber og et tilstrækkeligt modul til at hjælpe med at kontrollere trykforvrængninger. Dette materiale er egnet til generel brug op til 260 °C (500 °F) i vand, kølevæsker, brændstoffer, olier, lette kemiske opløsninger samt fødevare- og lægemiddelapplikationer.
Antimon-imprægnerede kulstoftætninger har også vist sig at være succesfulde på grund af antimons styrke og modul, hvilket gør dem velegnede til højtryksapplikationer, når der er behov for et stærkere og stivere materiale. Disse tætninger er også mere modstandsdygtige over for blæredannelse i applikationer med højviskose væsker eller lette kulbrinter, hvilket gør dem til standardkvaliteten til mange raffinaderiapplikationer.
Kulstof kan også imprægneres med filmdannere såsom fluorider til tørløb, kryogenik og vakuumapplikationer, eller oxidationsinhibitorer som fosfater til højtemperatur, højhastigheds- og turbineapplikationer op til 800 ft/sek og omkring 537°C (1.000°F).
Keramisk
Keramik er uorganiske ikke-metalliske materialer fremstillet af naturlige eller syntetiske forbindelser, oftest aluminiumoxid eller alumina. Det har et højt smeltepunkt, høj hårdhed, høj slidstyrke og oxidationsmodstand, så det er meget anvendt i industrier som maskiner, kemikalier, olie, farmaceutiske produkter og biler.
Det har også fremragende dielektriske egenskaber og bruges almindeligvis til elektriske isolatorer, slidstærke komponenter, slibemedier og højtemperaturkomponenter. I høj renhedsgrad har aluminiumoxid fremragende kemisk resistens over for de fleste procesvæsker bortset fra nogle stærke syrer, hvilket fører til, at det anvendes i mange mekaniske tætningsapplikationer. Aluminiumoxid kan dog let sprænges under termisk chok, hvilket har begrænset dets anvendelse i nogle applikationer, hvor dette kan være et problem.
Siliciumcarbid fremstilles ved at smelte silica og koks sammen. Det minder kemisk om keramik, men har bedre smøreegenskaber og er hårdere, hvilket gør det til en god, slidstærk løsning til barske miljøer.
Den kan også slibes og poleres, så en tætning kan renoveres flere gange i løbet af dens levetid. Den anvendes generelt mere mekanisk, f.eks. i mekaniske tætninger, på grund af dens gode kemiske korrosionsbestandighed, høje styrke, høje hårdhed, gode slidstyrke, lille friktionskoefficient og høje temperaturbestandighed.
Når siliciumcarbid anvendes til mekaniske tætningsflader, resulterer det i forbedret ydeevne, øget tætningslevetid, lavere vedligeholdelsesomkostninger og lavere driftsomkostninger for roterende udstyr såsom turbiner, kompressorer og centrifugalpumper. Siliciumcarbid kan have forskellige egenskaber afhængigt af, hvordan det er fremstillet. Reaktionsbundet siliciumcarbid dannes ved at binde siliciumcarbidpartikler til hinanden i en reaktionsproces.
Denne proces påvirker ikke væsentligt de fleste af materialets fysiske og termiske egenskaber, men den begrænser materialets kemiske resistens. De mest almindelige kemikalier, der er et problem, er ætsende stoffer (og andre kemikalier med høj pH) og stærke syrer, og derfor bør reaktionsbundet siliciumcarbid ikke anvendes til disse anvendelser.
Selvsintret siliciumcarbid fremstilles ved at sintre siliciumcarbidpartikler direkte sammen ved hjælp af ikke-oxid sintringshjælpemidler i et inert miljø ved temperaturer over 2.000 °C. På grund af manglen på et sekundært materiale (såsom silicium) er det direkte sintrede materiale kemisk resistent over for næsten alle væske- og procesforhold, der sandsynligvis vil forekomme i en centrifugalpumpe.
Wolframkarbid er et meget alsidigt materiale ligesom siliciumkarbid, men det er mere egnet til højtryksapplikationer, da det har højere elasticitet, hvilket gør det muligt at bøje meget lidt og forhindre fladeforvrængning. Ligesom siliciumkarbid kan det slibes og poleres igen.
Wolframkarbider fremstilles oftest som hårdmetal, så der er intet forsøg på at binde wolframkarbid til sig selv. Et sekundært metal tilsættes for at binde eller cementere wolframkarbidpartiklerne sammen, hvilket resulterer i et materiale, der har de kombinerede egenskaber fra både wolframkarbid og metalbindemidlet.
Dette er blevet udnyttet med fordel ved at give større sejhed og slagstyrke end muligt med wolframcarbid alene. En af svaghederne ved cementeret wolframcarbid er dens høje densitet. Tidligere blev koboltbundet wolframcarbid anvendt, men det er gradvist blevet erstattet af nikkelbundet wolframcarbid, da det mangler den kemiske kompatibilitet, der kræves i industrien.
Nikkelbundet wolframcarbid anvendes i vid udstrækning til tætningsflader, hvor der ønskes høj styrke og sejhed, og det har god kemisk kompatibilitet, generelt begrænset af det frie nikkel.
GFPTFE
GFPTFE har god kemisk resistens, og det tilsatte glas reducerer friktionen på tætningsfladerne. Det er ideelt til relativt rene anvendelser og er billigere end andre materialer. Der findes undervarianter, der bedre kan tilpasse tætningen til kravene og miljøet, hvilket forbedrer dens samlede ydeevne.
Buna
Buna (også kendt som nitrilgummi) er en omkostningseffektiv elastomer til O-ringe, tætningsmidler og støbte produkter. Den er velkendt for sin mekaniske ydeevne og fungerer godt i oliebaserede, petrokemiske og kemiske applikationer. Den anvendes også i vid udstrækning til råolie, vand, forskellige alkoholer, silikonefedt og hydrauliske væsker på grund af sin manglende fleksibilitet.
Da Buna er en syntetisk gummicopolymer, fungerer den godt i applikationer, der kræver metaladhæsion og slidstærkt materiale, og denne kemiske baggrund gør den også ideel til fugemasse. Desuden kan den modstå lave temperaturer, da den er designet med dårlig syre- og mild alkaliresistens.
Buna er begrænset i anvendelser med ekstreme faktorer såsom høje temperaturer, vejr, sollys og dampbestandighed, og er ikke egnet til CIP-desinfektionsmidler (rengøring på stedet) indeholdende syrer og peroxider.
EPDM
EPDM er en syntetisk gummi, der almindeligvis anvendes i bilindustrien, byggeriet og mekaniske applikationer til tætninger og O-ringe, slanger og skiver. Den er dyrere end Buna, men kan modstå en række termiske, vejrlige og mekaniske egenskaber på grund af sin langvarige høje trækstyrke. Den er alsidig og ideel til applikationer, der involverer vand, klor, blegemiddel og andre alkaliske materialer.
På grund af sine elastiske og klæbende egenskaber vender EPDM tilbage til sin oprindelige form, når det er strakt, uanset temperaturen. EPDM anbefales ikke til anvendelser med petroleumolie, væsker, klorerede kulbrinter eller kulbrinteopløsningsmidler.
Viton
Viton er et langtidsholdbart, højtydende, fluoreret kulbrintegummiprodukt, der oftest anvendes i O-ringe og tætninger. Det er dyrere end andre gummimaterialer, men det er den foretrukne løsning til de mest udfordrende og krævende tætningsbehov.
Den er modstandsdygtig over for ozon, oxidation og ekstreme vejrforhold, herunder materialer som alifatiske og aromatiske kulbrinter, halogenerede væsker og stærke syrematerialer, og er en af de mere robuste fluorelastomerer.
Det er vigtigt at vælge det rigtige materiale til tætning for at opnå en vellykket anvendelse. Selvom mange tætningsmaterialer minder om hinanden, tjener hvert materiale en række forskellige formål for at opfylde ethvert specifikt behov.
Opslagstidspunkt: 12. juli 2023