Odabir materijala za vašu brtvu važan je jer će igrati ulogu u određivanju kvalitete, vijeka trajanja i performansi primjene te smanjenju problema u budućnosti. Ovdje ćemo pogledati kako će okoliš utjecati na odabir materijala brtve, kao i neke od najčešćih materijala i za koje su primjene najprikladniji.
Okolišni čimbenici
Okruženje kojem će brtva biti izložena ključno je pri odabiru dizajna i materijala. Postoji niz ključnih svojstava koja su potrebna brtvenim materijalima za sva okruženja, uključujući stvaranje stabilne brtvene površine, sposobne za provođenje topline, kemijski otporne i dobre otpornosti na habanje.
U nekim okruženjima, ta svojstva moraju biti jača nego u drugima. Ostala svojstva materijala koja treba uzeti u obzir pri razmatranju okruženja uključuju tvrdoću, krutost, toplinsko širenje, habanje i kemijsku otpornost. Imajući to na umu, pomoći će vam da pronađete idealan materijal za svoju brtvu.
Okolina također može odrediti može li se dati prioritet cijeni ili kvaliteti brtve. Za abrazivne i teške uvjete, brtve mogu biti skuplje zbog materijala koji moraju biti dovoljno čvrsti da izdrže te uvjete.
U takvim okruženjima, trošenje novca na visokokvalitetnu brtvu s vremenom će se isplatiti jer će pomoći u sprječavanju skupih isključenja, popravaka i obnove ili zamjene brtve koju bi rezultirala brtva niže kvalitete. Međutim, kod pumpanja s vrlo čistom tekućinom koja ima svojstva podmazivanja, jeftinija brtva može se kupiti u korist ležajeva više kvalitete.
Uobičajeni materijali za brtvljenje
Ugljik
Ugljik koji se koristi u brtvenim površinama je mješavina amorfnog ugljika i grafita, pri čemu postoci svakog određuju fizička svojstva konačne kvalitete ugljika. To je inertan, stabilan materijal koji se može samopodmazati.
Široko se koristi kao jedna od para čeonih površina u mehaničkim brtvama, a također je popularan materijal za segmentne obodne brtve i klipne prstenove pod suhim ili malim količinama podmazivanja. Ova mješavina ugljika/grafita također se može impregnirati drugim materijalima kako bi se dobile različite karakteristike poput smanjene poroznosti, poboljšane otpornosti na habanje ili poboljšane čvrstoće.
Termootporna brtva od ugljika impregniranog smolom najčešća je za mehaničke brtve, pri čemu većina ugljika impregniranog smolom može raditi u širokom rasponu kemikalija, od jakih baza do jakih kiselina. Također imaju dobra svojstva trenja i odgovarajući modul koji pomaže u kontroli izobličenja tlaka. Ovaj materijal je prikladan za opću upotrebu do 260°C (500°F) u vodi, rashladnim tekućinama, gorivima, uljima, lakim kemijskim otopinama te primjeni u hrani i lijekovima.
Brtve od ugljika impregnirane antimonom također su se pokazale uspješnima zbog čvrstoće i modula antimona, što ih čini dobrim za primjene pod visokim tlakom 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 rafinerijske primjene.
Ugljik se također može impregnirati sredstvima za stvaranje filma poput fluorida za suhi rad, kriogene i vakuumske primjene ili inhibitorima oksidacije poput fosfata za visoke temperature, velike brzine i primjene u turbinama do 800 stopa/s i oko 537 °C (1000 °F).
Keramika
Keramika je anorganski nemetalni materijal izrađen od prirodnih ili sintetičkih spojeva, najčešće aluminijevog oksida ili aluminijevog oksida. Ima visoku točku taljenja, visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje i otpornost na oksidaciju, pa se široko koristi u industrijama kao što su strojevi, kemikalije, nafta, farmaceutska i automobilska industrija.
Također ima izvrsna 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 izvrsnu kemijsku otpornost na većinu procesnih tekućina osim nekih jakih kiselina, što ga dovodi do upotrebe u mnogim primjenama mehaničkih brtvi. Međutim, aluminijev oksid se lako može slomiti pod utjecajem toplinskog udara, što je ograničilo njegovu upotrebu u nekim primjenama gdje bi to mogao biti problem.
Silicijev karbid se proizvodi taljenjem silicija i koksa. Kemijski je sličan keramici, ali ima bolja svojstva podmazivanja i tvrđi je, što ga čini dobrim izdržljivim rješenjem za teške uvjete rada.
Također se može ponovno brusiti i polirati tako da se brtva može obnavljati više puta tijekom svog vijeka trajanja. Općenito se koristi više mehanički, kao što je to slučaj kod mehaničkih brtvi zbog dobre kemijske otpornosti na koroziju, visoke čvrstoće, visoke tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, malog koeficijenta trenja i otpornosti na visoke temperature.
Kada se koristi za mehaničke brtvene površine, silicijev karbid rezultira poboljšanim performansama, povećanim vijekom trajanja brtve, nižim troškovima održavanja i nižim troškovima rada rotirajuće opreme poput turbina, kompresora i centrifugalnih pumpi. Silicijev karbid može imati različita svojstva ovisno o načinu proizvodnje. Reakcijski vezani silicijev karbid nastaje vezanjem čestica silicijevog karbida jednih s drugima u reakcijskom procesu.
Ovaj proces ne utječe značajno na većinu fizičkih i toplinskih svojstava materijala, međutim ograničava kemijsku otpornost materijala. Najčešće kemikalije koje predstavljaju problem su kaustici (i druge kemikalije visokog pH) i jake kiseline, te se stoga reakcijski vezani silicijev karbid ne bi trebao koristiti u tim primjenama.
Samosinterirani silicijev karbid proizvodi se izravnim sinteriranjem čestica silicijevog karbida pomoću neoksidnih pomoćnih sredstava za sinteriranje u inertnom okruženju na temperaturama iznad 2000 °C. Zbog nedostatka sekundarnog materijala (kao što je silicij), izravno sinterirani materijal kemijski je otporan na gotovo sve tekućine i procesne uvjete koji se mogu pojaviti u centrifugalnoj pumpi.
Volframov karbid je vrlo svestran materijal poput silicijevog karbida, ali je prikladniji za primjene pod visokim tlakom jer ima veću elastičnost koja mu omogućuje vrlo malo savijanje i sprječava izobličenje površine. Poput silicijevog karbida, može se ponovno brusiti i polirati.
Volframovi karbidi se najčešće proizvode kao cementirani karbidi, tako da nema pokušaja vezivanja volframovog karbida samim sobom. Dodaje se sekundarni metal koji veže ili cementira čestice volframovog karbida, što rezultira materijalom koji ima kombinirana svojstva volframovog karbida i metalnog veziva.
To je iskorišteno s prednošću pružajući veću žilavost i udarnu čvrstoću nego što je to moguće s volframovim karbidom samim. Jedna od slabosti cementiranog volframovog karbida je njegova visoka gustoća. U prošlosti se koristio volframov karbid vezan kobaltom, no postupno je zamijenjen volframovim karbidom vezanim niklom jer mu nedostaje raspon kemijske kompatibilnosti potreban za industriju.
Volframov karbid vezan niklom široko se koristi za brtvene površine gdje su poželjna visoka čvrstoća i visoka žilavost, a ima i dobru kemijsku kompatibilnost koja je općenito ograničena slobodnim niklom.
GFPTFE
GFPTFE ima dobru kemijsku otpornost, a dodano staklo smanjuje trenje brtvenih površina. Idealan je za relativno čiste primjene i jeftiniji je od drugih materijala. Dostupne su podvarijante za bolje prilagođavanje brtve zahtjevima i okolini, poboljšavajući njezine ukupne performanse.
Buna
Buna (također poznata kao nitrilna guma) je isplativ elastomer za O-prstenove, brtvila i oblikovane proizvode. Poznata je po svojim mehaničkim performansama i dobro se ponaša u primjenama na bazi nafte, petrokemiji i kemiji. Također se široko koristi za primjenu u sirovoj nafti, vodi, raznim alkoholima, silikonskim mastima i hidrauličnim tekućinama zbog svoje nefleksibilnosti.
Budući da je Buna sintetički gumeni kopolimer, dobro se ponaša u primjenama koje zahtijevaju prianjanje na metal i materijal otporan na abraziju, a ova kemijska pozadina čini ga idealnim i za primjenu kao brtvila. Nadalje, može izdržati niske temperature jer je dizajniran sa slabom otpornošću na kiseline i blage lužine.
Buna je ograničena u primjenama s ekstremnim čimbenicima poput visokih temperatura, vremenskih uvjeta, sunčeve svjetlosti i otpornosti na paru, te nije prikladna za dezinfekcijska sredstva za čišćenje na licu mjesta (CIP) koja sadrže kiseline i perokside.
EPDM
EPDM je sintetička guma koja se često koristi u automobilskoj, građevinskoj i strojarskoj industriji za brtve i O-prstenove, cijevi i podloške. Skuplja je od Bune, ali može izdržati razna toplinska, vremenska i mehanička svojstva zbog svoje dugotrajne visoke vlačne čvrstoće. Svestrana je i idealna za primjene koje uključuju vodu, klor, izbjeljivač i druge alkalne materijale.
Zbog svojih elastičnih i ljepljivih 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, fluoriran, ugljikovodični gumeni proizvod koji se najčešće koristi u O-prstenovima i brtvama. Skuplji je od drugih gumenih materijala, ali je preferirana opcija za najzahtjevnije potrebe brtvljenja.
Otporan na ozon, oksidaciju i ekstremne vremenske uvjete, uključujući materijale poput alifatskih i aromatskih ugljikovodika, halogeniranih tekućina i jakih kiselih materijala, jedan je od robusnijih fluoroelastomera.
Odabir pravog materijala za brtvljenje važan je za uspjeh primjene. Iako su mnogi materijali za brtvljenje slični, svaki služi različitim svrhama kako bi zadovoljio bilo koju specifičnu potrebu.
Vrijeme objave: 12. srpnja 2023.