Зэврэлтээс хамгаалагдсан механик лацны хамгийн сайн материал юу вэ?

Танилцуулга

Зэврэлтэнд тэсвэртэй механик лацны материалыг сонгох нь нэг нийтлэг "хамгийн сайн" сонголтыг олох тухай биш, харин лацны гадаргуу, эластомер болон металл эд ангиудыг шингэн, температур, даралт болон ашиглалтын нөхцөлд тохируулах тухай юм. Буруу хослол нь элэгдлийг хурдасгаж, химийн дайралтыг өдөөж, лацны ашиглалтын хугацааг богиносгож, гоожих, ажиллахгүй байх, аюулгүй байдлын эрсдэлд хүргэдэг. Энэ нийтлэлд цахиурын карбид, вольфрамын карбид, Хастеллой, PTFE болон тусгай эластомер зэрэг түгээмэл материалын сонголтууд нь зэврэлтэд хэрхэн нөлөөлдөг, мөн тэдгээрийг процессын химийн үндсэн дээр хэрхэн үнэлэх талаар тайлбарласан бөгөөд ингэснээр та өөрийн хэрэглээнд хамгийн тохиромжтой лацны бүтцийг тодорхойлох боломжтой болно.

Зэврэлтээс хамгаалагдсан механик лацны материалын сонголт яагаад чухал вэ

Тодорхойлох ньзэврэлтэнд тэсвэртэй механик лацнь шингэн боловсруулах систем дэх хамгийн чухал инженерийн шийдвэрүүдийн нэг юм.Механик битүүмжлэл нь гол саад тотгор болж үйлчилдэгтүрэмгий процессын шингэн болон гадаад орчны хооронд, аюултай ялгаралтаас урьдчилан сэргийлэх, насосны дотоод эд ангиудыг хамгаалах. Хүчтэй хүчил, идэмхий шүлт эсвэл түрэмгий уусгагч зэрэг өндөр идэмхий орчинг боловсруулах үед алдаа гарах магадлал бараг байхгүй. Материалын задрал хурдан явагдаж, улмаар битүүмжлэл алдагдах, хүрээлэн буй орчны аюул, тоног төхөөрөмжийн ноцтой эвдрэлд хүргэдэг.

Сонгон шалгаруулалтын үйл явц нь металлурги, трибологи, эластомерын химийн талаар цогц ойлголттой байхыг шаарддаг. Механик битүүмжлэл нь цул бүрэлдэхүүн хэсэг биш; энэ нь эргэлдэгч болон хөдөлгөөнгүй гадаргуу, хоёрдогч битүүмжлэлийн элементүүд болон металл тоног төхөөрөмжийн угсралт юм. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсэг бүр нь янз бүрийн даралт болон температурын дор нарийн механик хүлцлийг хадгалахын зэрэгцээ химийн орчныг бие даан тэсвэрлэх ёстой. Тодорхой шингэний химийн найрлагатай зөв материалыг тохируулахгүй байх нь эвдрэлийн хоорондох дундаж хугацааг (MTBF) эрс бууруулж, үйл ажиллагааны эрсдэлийг нэмэгдүүлдэг.

Процессын химийн найрлага, алдагдлын эрсдэл болон зогсолтын нөлөөлөл

Процессын хими нь материалын задралын хурд болон механизмыг тодорхойлдог. Аж үйлдвэрийн шингэнүүд нь өндөр хүчиллэг (рН < 1)-ээс өндөр шүлтлэг (рН > 13) хүртэлх рН-ийн өндөр түвшинг харуулж болох бөгөөд тус бүр нь материалд өөр өөрөөр халддаг. Жишээлбэл, азотын хүчил зэрэг исэлдүүлэгч хүчил нь зарим зэвэрдэггүй ганг идэвхгүйжүүлдэг боловч стандарт нүүрстөрөгчийн битүүмжлэлийн гадаргууг хурдан устгадаг. Цаашилбал, их хэмжээний шингэний үзүүлэлтэд ихэвчлэн үл тоомсорлогддог ул мөр бохирдуулагч нь нүх сүв эсвэл ан цав зэврэлт зэрэг орон нутгийн зэврэлтийн механизмын катализатор болж чаддаг.

Буруу материалын сонголттой холбоотой гоожих эрсдэл нь энгийн механик эвдрэлээс давж гардаг. Химийн боловсруулалт болон нефть химийн цэвэршүүлэлтэд дэгдэмхий органик нэгдлүүд (VOC) болон аюултай агаарын бохирдуулагчийг хатуу хязгаарлах ёстой. Байгаль орчныг хамгаалах агентлагийн (EPA) журамд насосны битүүмжлэлийн ялгаралт нь саяд ногдох 500 хэсэг (ppm) босго хэмжээнээс доогуур байхыг байнга шаарддаг. Битүүмжлэлийн гадаргуу дээр зэврэлтээс үүдэлтэй гэмтэл эсвэл эластомерын доройтол нь зохицуулалтын зөрчлийг нэн даруй үүсгэж, яаралтай зогсоох, байгаль орчны тайланг заавал гаргахад хүргэдэг.

Материалын нийцгүй байдал муу байгаатай холбоотой эвдрэлийн зардал

Материалын тохиромжгүй байдлын санхүүгийн үр дагавар нь механик лацны анхны худалдан авалтын зардлаас хамаагүй давж гардаг. Химийн дайралтын улмаас лац эрт эвдэрсэн тохиолдолд шууд солих зардал нь насосыг зайлуулах, ариутгах, дахин суурилуулахад шаардагдах хөдөлмөрөөр нэмэгддэг. Хамгийн чухал нь төлөвлөөгүй зогсолттой холбоотой шууд бус зардал нь гайхалтай байж болно. Өндөр хүчин чадалтай тасралтгүй боловсруулах үйлдвэрүүдэд насосны гэнэтийн эвдрэл нь үйлдвэрлэлийн шугамыг зогсоож, салбар болон бүтээгдэхүүний үнэ цэнээс хамааран цагт 10,000-50,000 ам.доллараас дээш үнэтэй зогсолтын зардалд хүргэдэг.

Үүнээс гадна, зэврэлтээс үүдэлтэй алдагдал нь эргэн тойрны тоног төхөөрөмжид нэмэлт гэмтэл учруулж болзошгүй. Гэмтсэн битүүмжлэл нь түрэмгий химийн бодисууд шахуургын гол, холхивч, моторын гэрт халдах боломжийг олгодог. Эхэндээ орон нутгийн битүүмжлэлийн эвдрэлээс эхэлдэг зүйл нь холхивчийн хүрээг бүрэн шинэчлэх эсвэл голыг солих шаардлагатай насосны сүйрэлд хүргэж болзошгүй юм. Анхны бүрэлдэхүүн хэсгийн өртгийг 200%-300% -иар нэмэгдүүлсэн ч зэврэлтээс хамгаалагдсан зохих материалд анхан шатны хөрөнгө оруулалт хийх нь MTBF-ийг хэдэн сараас хэдэн жил хүртэл сунгаснаар хөрөнгө оруулалтын өгөөж (ROI) мэдэгдэхүйц өндөр байдаг.

Зэврэлтээс хамгаалах механик лацны материалын сонголтууд

Зэврэлтээс хамгаалагдсан механик лацыг бүтээхэд гурван өөр бүсэд зориулсан тусгай материалыг сонгох шаардлагатай: анхдагч лацны гадаргуу, металл тоног төхөөрөмж (пүрш, хөтлөгч зүү, булчирхай), хоёрдогч лацны элементүүд (O-цагираг ба жийргэвч). Бүс бүр өвөрмөц үйл ажиллагааны стресстэй тулгардаг бөгөөд энэ нь статик O-цагираг шиг онцгой сайн ажилладаг материал нь динамик, дулаан үүсгэдэг лацны гадаргууд огт тохиромжгүй байж болно гэсэн үг юм.

Цахиурын карбид гэх мэт битүүмжлэх материалууд

Бие биенийхээ эсрэг эргэлдэж байхдаа битүүмжлэлийн үндсэн гадаргуу нь хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүд юм, учир нь тэдгээр нь бие биенийхээ эсрэг эргэлдэж байхдаа микроскопийн шингэний хальсыг хадгалж байдаг.Цахиурын карбид (SiC)Хүнд химийн үйлчилгээнд зориулсан хамгийн сайн битүүмжлэх материал гэж өргөнөөр үздэг. Тодруулбал, шууд шатаах (альфа) цахиурын карбид нь 0-ээс 14 хүртэлх рН-ийн хүрээнд бараг бүх нийтийн химийн эсэргүүцлийг үзүүлдэг бөгөөд 300°C (572°F) хүртэлх ажлын температурыг тэсвэрлэх чадвартай. Хүчтэй идэмхий бодис эсвэл фторын хүчилээр уусгаж болох чөлөөт цахиур агуулсан урвалд холбогдсон цахиурын карбидаас ялгаатай нь альфа шатаах SiC нь бараг бүх түрэмгий орчинд бүтцийн хувьд тогтвортой хэвээр байна.

Бусад нүүрний материалын сонголтуудад вольфрамын карбид (WC) болон нүүрстөрөгчийн янз бүрийн зэрэглэл багтдаг. Вольфрамын карбид нь маш бат бөх, цохилтод тэсвэртэй тул зүлгүүрийн зуурмагт тохиромжтой боловч химийн эсэргүүцэл нь холбогчоос ихээхэн хамаардаг. Никельтэй холбогдсон вольфрамын карбид нь идэмхий орчинд кобальттай холбогдсон хувилбаруудаас ерөнхийдөө илүүд үздэг боловч хүчтэй хүчилд SiC-ээс дутмаг хэвээр байна. Сурьмагаар шингээсэн эсвэл давирхайгаар шингээсэн нүүрстөрөгчийн нүүрийг SiC-ийн эсрэг холбох цагираг болгон ашигладаг, учир нь тэдгээрийн маш сайн өөрөө тослох шинж чанар нь үйл явцын шингэн нь нүүрстөрөгчийн бүтцэд халддаг хүчтэй исэлдүүлэгч бодис агуулаагүй байдаг.

Зэврэлтэнд тэсвэртэй металл ба хайлшууд

Битүүмжлэлийн металл эд ангиуд, түүний дотор булчирхайн хавтан, ханцуй, пүрш нь жигд зэврэлт болон нүх сүв, стрессийн зэврэлтээс хагарал (SCC) зэрэг орон нутгийн халдлагыг тэсвэрлэх ёстой. 316 зэвэрдэггүй ган нь ерөнхий үйлчилгээний салбарын стандарт боловч хлоридын нөлөөгөөр нүх сүв үүсэхэд маш мэдрэмтгий байдаг. Түрэмгий орчинд инженерүүд өндөр зэрэглэлийн хайлшийг тэдгээрийн нүх сүвлэх эсэргүүцлийн эквивалент тоо (PREN) дээр үндэслэн тодорхойлох ёстой. Хлорид эсвэл хүчиллэг ихтэй үйлчилгээнд 40-өөс дээш PREN шаардлагатай байдаг.

Hastelloy C-276 (PREN > 45) нь хамгийн олон талын хэрэглээтэй никель-молибден-хромын хайлшуудын нэг бөгөөд нойтон хлорын хий, гипохлорит болон олон төрлийн органик болон органик бус хүчлүүдэд онцгой тэсвэртэй. 2-р зэргийн титаныг тогтвортой, хамгаалалтын исэл хальстай тул исэлдүүлэгч орчин болон далайн усанд хэрэглэхэд ихэвчлэн сонгодог боловч хуурай хлорт эмзэг байдаг. 20-р хайлш нь өндөр температур, концентрацид хүхрийн хүчлийн халдлагыг эсэргүүцэх зорилгоор тусгайлан бүтээгдсэн өөр нэг түгээмэл сонголт юм.

Эластомер ба хоёрдогч битүүмжлэлийн элементүүд

Хоёрдогч битүүмжлэлийн элементүүд, ихэвчлэн О-цагираг нь механик битүүмжлэлийн угсралт болон насосны бүрхүүлийн хоорондох статик битүүмжлэлийг хангадаг. Эластомерын сонголт нь битүүмжлэлийн химийн болон дулааны гүйцэтгэлд хязгаарлах хүчин зүйл болдог. Флуороэластомерууд (FKM) нь Viton брэндийн нэрээр түгээмэл хэрэглэгддэг бөгөөд олон зөөлөн хүчил болон газрын тосонд суурилсан шингэний стандарт боловч кетон, амин болон хүчтэй шүлтэд хурдан задардаг.

Зэврэлтээс хэт тэсвэртэй байхын тулд Калрез эсвэл Химраз зэрэг перфторэластомер (FFKM) шаардлагатай. FFKM нэгдлүүд нь PTFE-тэй бараг ижил химийн эсэргүүцэлтэй боловч динамик битүүмжлэлд шаардлагатай уян хатан санах ойг хадгалдаг. Тэд 327°C (620°F) хүртэл тасралтгүй ажиллах температурт түрэмгий уусгагч, хүчтэй хүчил, суурийг тэсвэрлэх чадвартай. Төсвийн хязгаарлалт нь бүрэн FFKM ашиглахад саад болж байгаа үед PTFE-ээр капсулжуулсан FKM эсвэл силикон O-цагираг нь өртөг хэмнэлттэй хувилбарыг санал болгодог бөгөөд PTFE бүрхүүлийн химийн идэвхгүй байдлыг эластомер цөмийн механик уян хатан чанараар хангадаг.

Үйлчилгээний нөхцөлд битүүмжлэлийн материалыг хэрхэн үнэлэх вэ

Битүүмжлэлийн материалыг үнэлэхэд химийн үндсэн нийцлийн хүснэгтээс давж, ашиглалтын орчны динамик нөхцөл байдлыг шинжлэх шаардлагатай. Өрөөний температурт химийн хувьд идэвхгүй байдаг материал нь битүүмжлэлийн гадаргуу дээр үүссэн үрэлтийн дулаанд өртөх эсвэл процессын өөрчлөлтийн үед шингэний концентраци хэлбэлзэх үед хурдан задрах магадлалтай. Инженерүүд хэрэглээний термодинамик болон химийн бүрхүүлийг бүхэлд нь үнэлэх ёстой.

Агуулга, хлорид, температур зэрэг үйл ажиллагааны хувьсагчууд

Температур, концентраци болон тодорхой ионуудын оршихуй нь зэврэлтийн хурдыг эрс өөрчилдөг. Жишээлбэл, 316 зэвэрдэггүй ган нь орчны температурт усанд төгс тохирдог боловч хлоридын концентраци 1000 ppm-ээс хэтэрч, температур 60°C (140°F)-аас дээш гарвал материал нь стресс зэврэлтээс хагарах (SCC) болон хурдан нүхжилтэд маш мэдрэмтгий болдог. Үүний үр дүнд халуун давсны уусмал эсвэл далайн устай холбоотой хэрэглээнд ихэвчлэн супер дуплекс зэвэрдэггүй ган эсвэл титан шаардлагатай байдаг.

Хүчлийн концентраци нь мөн адил чухал юм. Хүхрийн хүчил нь шугаман бус зэврэлтийн профайлтай байдаг: шингэрүүлсэн хүхрийн хүчил нь олон металлыг маш ихээр зэврүүлдэг тул Hastelloy эсвэл Alloy 20 шаарддаг бол баяжуулсан хүхрийн хүчил (>90%) нь идэвхгүй сульфатын хальс үүссэний улмаас орчны температурт стандарт нүүрстөрөгчийн гангаар боловсруулагддаг. Гэсэн хэдий ч хэрэв баяжуулсан хүчил нь агаараас чийгийг шингээж авбал орон нутгийн шингэрүүлэлт нь битүүмжлэлийн тоног төхөөрөмжид хүчтэй зэврэлтийг нэн даруй эхлүүлнэ.

Материалын солилцоо ба харьцуулах хүчин зүйлс

Хамгийн тохиромжтой материалыг сонгоход ихэвчлэн өрсөлдөгч механик болон химийн шинж чанаруудыг тэнцвэржүүлэх шаардлагатай байдаг. Альфа-шахмал цахиурын карбид нь зэврэлтээс хамгаалах хосгүй боловч маш хэврэг байдаг. Хэрэв насос нь хүчтэй хонхорхой эсвэл босоо амны хазайлттай бол SiC гадаргуу нь сүйрлийн байдлаар хагарч болно. Механик цохилт нь зэврэлтээс гадна гол асуудал болдог хэрэглээнд инженерүүд илүү уян хатан боловч химийн хувьд арай бага идэвхгүй вольфрамын карбидын гадаргууг ашиглах замаар буулт хийж болно.

Дулаан дамжуулалт нь харьцуулах бас нэгэн чухал хүчин зүйл юм. Битүүмжлэлийн гадаргуу нь их хэмжээний үрэлтийн дулааныг үүсгэдэг бөгөөд шингэн ууршихаас сэргийлж процессын шингэн рүү тархах ёстой. SiC нь маш сайн дулаан дамжуулалттай бөгөөд хөнгөн цагааны керамик эсвэл нүүрстөрөгчөөс хамаагүй хурдан битүүмжлэлийн интерфейсээс дулааныг татаж авдаг. Энэ чадвар нь дулааны цочролын эрсдлийг бууруулж, хоёрдогч эластомеруудын ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.

Ганц материалын шинэчлэл хангалтгүй үед

Зарим онцгой хэрэглээнд нэг механик лацны металлурги болон нүүрний материалыг сайжруулах нь найдвартай байдлыг хангахад хангалтгүй юм. Хэрэв шингэн нь агаар мандлын хүчилтөрөгчтэй харьцах үед онцгой аюултай, хортой эсвэл полимержих хандлагатай бол хэрэглээнд дараах зүйлс шаардлагатай.давхар механик битүүмжлэлийн зохион байгуулалтДавхар битүүмжлэл нь хоёр багц битүүмжлэлийн нүүрийг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн хооронд хаалт эсвэл буфер шингэн оруулдаг.

Америкийн Газрын Тосны Хүрээлэнгийн (API) стандарт хоолойн төлөвлөгөөний дагуу, тухайлбал API 53A эсвэл 54 төлөвлөгөөний дагуу даралттай хаалт шингэнийг дотор болон гадна талын битүүмжлэлийн хооронд эргэлдүүлдэг. Энэ шингэнийг насосны дүүргэлтийн хайрцагны даралтаас ойролцоогоор 10%-15% (ихэвчлэн 1.5-2.0 бар) өндөр даралттай байлгадаг. Хаалт шингэн нь илүү өндөр даралттай байдаг тул дотор талын битүүмжлэлийн гадаргуу дээрх аливаа алдагдал нь процесст урсаж, зэврэлтийн процессын шингэн нь гадна талын битүүмжлэлийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй хэзээ ч холбоо барихгүй эсвэл агаар мандалд гарахгүй байхыг баталгаажуулдаг. Энэхүү стратеги нь гадна талын битүүмжлэлийн тоног төхөөрөмжийг стандарт, хямд материалаар хийх боломжийг олгодог.

Материал сонгоход худалдан авалт болон нийцлийн хүчин зүйлс

Зэврэлтээс хамгаалагдсан механик лацыг худалдан авахад нарийн төвөгтэй хангамжийн сүлжээг удирдах, чамин материалын хүргэлтийн хугацааг уртасгах, салбарын нийцлийн стандартыг чанд мөрдөх зэрэг орно. Материалын найрлагыг зохих ёсоор баримтжуулж, баталгаажуулаагүй тохиолдолд, ялангуяа хатуу зохицуулалттай салбарт ноцтой алдаа, хууль эрх зүйн хариуцлага хүлээхэд хүргэж болзошгүй.газрын тос, байгалийн хий, эмийн бүтээгдэхүүн, химийн боловсруулалт.

Стандарт, баримтжуулалт болон мөрдөх чадвар

Өндөр эрсдэлтэй хэрэглээнд тодорхой материалыг лацны бүтцэд ашигласан эсэхийг баталгаажуулахын тулд хатуу баримт бичиг шаардлагатай. Нефтийн химийн үйлдвэрт механик лац нь API 682 4-р хэвлэлийн стандартыг байнга дагаж мөрдөх ёстой бөгөөд энэ нь янз бүрийн үйлчилгээний нөхцөлд зориулсан материалын тодорхой ангиллыг тогтоодог. Устөрөгчийн сульфид (H2S)-тэй холбоотой хэрэглээний хувьд металл эд ангиуд нь сульфидын стресс хагарал үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд NACE MR0175 / ISO 15156 стандартыг дагаж мөрдөх ёстой.

Мөрдөх чадварыг баталгаажуулахын тулд худалдан авалтын инженерүүд бүх норсон металл эд ангиудад Материалын туршилтын тайлан (MTR) шаарддаг. Цаашилбал, байгууламжууд лацыг хүлээн авсны дараа эерэг Материалын Тодорхойлолт (PMI) шинжилгээ хийж болно. PMI нь хайлшийн элементийн найрлагыг эвдэхгүй баталгаажуулахын тулд рентген флуоресценцийн (XRF) анализаторыг ашигладаг бөгөөд нийлүүлэгч нь хүссэн Hastelloy C-276-ийн оронд санамсаргүйгээр 304 зэвэрдэггүй гангаар сольсон эсэхийг баталгаажуулдаг.

Нийлүүлэгчийн чадавхи болон эх үүсвэрийн эрсдэлүүд

Экзотик хайлш болон өндөр хүчин чадалтай эластомеруудыг олж авах нь төрөлхийн эрсдэл дагуулдаг.

Хамгийн сайн материалын хослолыг хэрхэн сонгох вэ

Гол дүгнэлтүүд

• Зэврэлтэнд тэсвэртэй механик битүүмжлэлийн хамгийн чухал дүгнэлт ба үндэслэл
• Үйлчилгээ үзүүлэхээсээ өмнө баталгаажуулах шаардлагатай техникийн үзүүлэлтүүд, нийцэл болон эрсдэлийн шалгалтууд
• Уншигчид нэн даруй хэрэгжүүлж болох дараагийн практик алхамууд болон анхааруулгууд

Байнга асуудаг асуултууд

Зэврэлтэнд тэсвэртэй механик лацанд ямар лацны нүүрний материал хамгийн тохиромжтой вэ?

Альфа-шахмал цахиурын карбид нь стандарт нүүрстөрөгчийн гадаргуугаас илүү олон хүчил, шүлт болон өндөр температурыг илүү сайн зохицуулдаг тул хамгийн сайн бүх талын сонголт болдог.

Вольфрамын карбид эсвэл нүүрстөрөгчийн гадаргууг хэзээ хэрэглэхээс зайлсхийх хэрэгтэй вэ?

Хүчтэй исэлдүүлэгч эсвэл өндөр идэмхий шингэнд стандарт нүүрстөрөгч хэрэглэхээс зайлсхий. Химийн халдлагад өртөх боломжтой бол вольфрамын карбидтой болгоомжтой харьцана уу; сонгохоос өмнө шингэний нийцтэй байдлыг шалгана уу.

Бүх цахиурын карбидын битүүмжлэлийн гадаргуу нь зэврэлтэнд адилхан тэсвэртэй юу?

Үгүй. Альфа-шалсан SiC нь урвалд холбогдсон SiC-ээс илүү сайн химийн эсэргүүцэлтэй байдаг, ялангуяа хүчтэй идэмхий бодис болон зарим түрэмгий химийн бодисуудад.

Гадаргуугаас гадна өөр ямар битүүмжлэлийн хэсгүүд зэврэлтэнд тэсвэртэй байх ёстой вэ?

Металл эд анги болон эластомеруудыг мөн шалгана уу. Пүрш, булчирхай болон О-цагираг нь процессын шингэн, температур, даралттай тохирч байх ёстой, эс тэгвээс дээд зэрэглэлийн гадаргуутай ч гэсэн битүүмжлэл эвдэрч болзошгүй.

Викторын лац нь зэврэлтэнд тэсвэртэй лацыг OEM насосны загваруудтай тохируулахад тусалж чадах уу?

Тийм ээ. Victor Seals нь олон үйлдвэрлэлийн насосны брэндүүдэд OEM-тэй нийцтэй болон солих механик лацыг нийлүүлдэг бөгөөд засвар үйлчилгээний багуудад зэврэлтэнд тэсвэртэй материалыг сонгоход нь тусалдаг.