Viden

I. Farer for korrosion for tætninger

Kemisk og elektrokemisk korrosion udgør en alvorlig trussel mod levetiden for mekaniske tætninger. Årsagerne til korrosion er komplekse og varierede. Her analyseres kun de mest almindelige former for korrosion i mekaniske tætninger og de væsentligste påvirkningsfaktorer.

 

1. Generel korrosion og lokal korrosion

 

Ensartet korrosion opstår, når overfladen af ​​en del, der er i kontakt med et medium, gennemgår ensartet korrosion. Dens egenskab er, at vægten af ​​delen falder, og den kan endda være fuldstændig tæret og miste styrke og hårdhed. Når f.eks. 1Cr18Ni9Ti multifjedre i rustfrit stål anvendes i fortyndet svovlsyre, kan denne situation opstå.

 

Lokal korrosion kan simpelthen identificeres ved tilstedeværelsen af ​​korrosionspletter eller huller på delen. Lokal korrosion får delens overfladelag til at blive blødt og porøst, tilbøjeligt til at flage og miste slidstyrke og styrke. Lokal korrosion er en korrosionsform, hvor en bestemt fase i en flerfaset legering eller et bestemt grundstof i en enkeltfaset fast opløsning selektivt opløses af mediet. For eksempel, når koboltbaserede hårde legeringer anvendes i højtemperaturstærk alkali, korroderes bindemiddelfasemetalkobolt let, og hårdfaset wolframcarbidskelet mister styrke, hvilket resulterer i kornafskalning under mekanisk kraft. Et andet eksempel er reaktionssintret siliciumcarbid, hvor overfladen viser grubetæring på grund af korrosion af frit silicium (pH > 10).

 

Korrosion har en betydelig indvirkning på tætningers ydeevne. Da tætninger er mindre og mere præcise end hovedmaskinens dele, vælges sædvanligvis materialer, der er mere korrosionsbestandige end hovedmaskinens. For tætninger, der kommer i direkte kontakt med mediet, selvom der kan henvises til data fra relevante korrosionsmanualer for at vælge passende materialer, er disse data muligvis ikke i overensstemmelse med brugsforholdene i mekaniske tætningssystemer, da de for det meste er korrosionsdata for et enkelt medie under statiske forhold, mens mediet i procesflowet er en blanding af flere medier. Erfaring viser, at tryk, temperatur og glidehastighed alle kan fremskynde korrosion. Korrosionshastigheden af ​​tætninger stiger eksponentielt med temperaturen.

 

Når der er tale om stærkt ætsende væsker, bør der anvendes udvendige eller dobbelte endefladetætninger for at minimere korrosionspåvirkningen på tætningerne, da de har færrest dele i kontakt med procesvæsken. Dette er et af de vigtigste principper for valg af tætningsstrukturer under stærkt korrosive forhold.

 

2. Spændingskorrosion

Spændingskorrosion er et korrosionsfænomen, der opstår i metalliske materialer under spænding i et korrosivt miljø. Uanset om det er ekstern belastning eller restbelastning, vil korrosion blive forstærket. Materialer, der er udsat for spændingskorrosion, omfatter austenitisk rustfrit stål, kobberlegeringer osv. Spændingskorrosionsprocessen begynder generelt med dannelsen af ​​selektive korrosionsriller på metaloverfladen, efterfulgt af kontinuerlig lokal korrosion, og til sidst udvikles revner fra bunden af ​​rillerne under påvirkning af spænding. Et typisk eksempel er drivmuffen på den 104 mekaniske tætning, som er lavet af 1Cr18Ni9Ti. Når det bruges i en ammoniakpumpe, er det størst sandsynlighed for, at ærmernes drivører udvikler spændingskorrosionsrevner, hvilket forårsager skade på ørerne. For at forhindre denne spændingskorrosion blev de konkave ører ændret til solide konvekse ører.

 

3. Erosion

Højhastighedsbevægelsen mellem tætningen og væsken forårsager mikroskopiske ujævnheder på kontaktfladen. Når væsken er et ætsende medium, vil den fremskynde den kemiske reaktion på tætningskontaktfladen. Denne reaktion kan nogle gange være gavnlig og nogle gange skadelig. Hvis det dannede oxidlag beskadiges, vil der opstå korrosion. Den materielle skade forårsaget af den vekslende virkning af slid og erosion kaldes erosion. Generelt afspejler erosion ikke hurtigt ændringen i tætningsydelse på ikke-primære komponenter i mekaniske tætninger såsom fjedersæder, trykringe og ringsæder, men det er en af ​​hovedformerne for svigt af friktionsparret. Derfor bør friktionsparret i stærkt ætsende medier anvende materialer med god korrosionsbestandighed, såsom 99.5 % højrent aluminiumoxidkeramik eller varmpresset sintret siliciumcarbid uden frit silicium.

 

4. Spaltekorrosion

Når der er et meget lille mellemrum mellem et metal og et metal eller en ikke-metalkomponent, og mediet er i en stillestående tilstand, vil det fremskynde korrosionen af ​​metallet i mellemrummet. Denne type korrosion kaldes spaltekorrosion. For eksempel er de riller eller korrosionspletter, der opstår mellem den mekaniske tætningsfjedersæde og akslen, og mellem udligningsringens hjælpetætningsring og akslen (selvfølgelig er der også her båndslid) typiske eksempler. Årsagen til dette er, at mediet i spalten er i en stillestående tilstand, hvilket gør det vanskeligt for de stoffer, der er involveret i korrosionsreaktionen, at blive genopfyldt i spalten, og korrosionsprodukterne i spalten er også svære at diffundere ud. Som et resultat bliver mediet i spalten mere og mere forskelligt fra det samlede medium med hensyn til sammensætningskoncentration og pH-værdi, efterhånden som korrosionen skrider frem, hvilket fører til accelereret korrosion af metaloverfladen i spalten. Spaltekorrosion udgør en væsentlig trussel mod tætningsydelsen. Riller dannet ved tætningsringen og hjørneakslen vil forhindre kompensationsringen i at bevæge sig aksialt, miste sin sporingsevne, hvilket får endefladen til at adskille og lække. For sprækkekorrosion kan den normalt afbødes ved korrekt materialevalg og rimeligt strukturelt design. For eksempel bør materialer med god modstandsdygtighed over for spaltekorrosion vælges, og dannelsen af ​​huller og stillestående væskeområder bør undgås så meget som muligt i den strukturelle udformning; en selvskylende metode kan anvendes til cirkulation for at holde mediet i tætningshulrummet konstant fornyet og flydende, hvilket forhindrer ændringer i mediets sammensætningskoncentration; for langsigtede tomgangspumper og maskiner skal den akkumulerede væske drænes i tide osv. Det er umuligt helt at eliminere huller i strukturen, så der bruges generelt beskyttelseshylstre, og korrosionsbestandige materialer kan sprøjtes på installationsdelen af ​​tætningsringen for at forhindre det.

 

5. Elektrokemisk korrosion

 

Faktisk er alle de forskellige korrosionsformer af mekaniske tætninger mere eller mindre relateret til elektrokemisk korrosion. For friktionsparret med mekanisk tætning er det ofte udsat for faren for elektrokemisk korrosion, fordi friktionsparret normalt er lavet af forskellige materialer. Når de er i en elektrolytopløsning, opstår der på grund af materialernes iboende forskellige potentialer en elektrokemisk koblingseffekt, når de kommer i kontakt, det vil sige, at korrosion af det ene materiale fremmes, mens korrosionen af ​​det andet hæmmes. For eksempel, når kobber og nikkel-chrom stål parres og bruges i et oxiderende medium, undergår nikkel-chrom stål ioniseringsnedbrydning. Saltvand, havvand, fortyndet saltsyre, fortyndet svovlsyre osv. er typiske elektrolytopløsninger. Tætningskomponenter er tilbøjelige til elektrokemisk korrosion, så det er bedst at vælge materialer med lignende potentialer eller parre keramik med fyldt glasfiberpolytetrafluorethylen.

 

II. Svigt af gummitætningsringe

Til mekaniske tætninger bruges O-ringe af syntetisk gummi almindeligvis som hjælpetætningsringe. Cirka 30 % af de mekaniske tætningsfejl skyldes svigt af O-ringe. Fejlformularerne er som følger.

1. En ingefær

Høje temperaturer og kemisk korrosion er normalt hovedårsagerne til, at gummiprodukter hærder og revner. Gummiældning viser sig ved, at gummi bliver hårdt, med nedsat styrke og elasticitet. I alvorlige tilfælde kan der opstå revner, hvilket resulterer i tab af tætningsevne. Under opbevaring og håndtering kan gummi ældes, hvis det udsættes for sollys i længere tid, kommer i kontakt med ozon eller opbevares for længe. Overophedning kan forårsage nedbrydning af gummikomponenter og endda forkulning. I højtemperaturvæsker har gummi risikoen for yderligere vulkanisering, hvilket i sidste ende mister sin elasticitet og forårsager lækage. Derfor er det nødvendigt at forstå den sikre driftstemperatur for hver type syntetisk gummi.

 

2. Permanent deformation

Permanent deformation af gummitætningsdele er normalt mere alvorlig end for andre materialer. For eksempel kan gummi O-ringe blive firkantede under brug. Når tætningsringene udsættes for høje temperaturer i længere tid, vil de få samme tværsnitsform som rillen. Hvis temperaturen forbliver konstant, kan de stadig udføre tætningsfunktionen; men når temperaturen falder, vil tætningsringene hurtigt trække sig sammen, hvilket skaber en lækagebane og forårsager lækage. Derfor er det nødvendigt at være opmærksom på temperaturgrænserne for forskellige gummityper og undgå at bruge dem ved grænsetemperaturerne i længere perioder. Hvis tætningsdriftsbetingelserne ikke kan ændres, bør der foretages strukturelle forbedringer for at reducere de negative virkninger af temperatur på gummimaterialer. For eksempel bør større tværsnits gummi-O-ringe vælges så meget som muligt, O-ringe skal holdes væk fra friktionsparrets endeflade, hårdheden af ​​O-ringene bør øges passende, og en rille-type samlingsstruktur bør vedtages (i stedet for en trykring kompressionstype struktur, og fjederkraften bør ikke virke på O-ringen).

 

3. Hævelsesdeformation

Syntetisk gummi kan udvide sig, blive klistret eller opløses i visse medier. Derfor bør det passende materiale vælges baseret på arten af ​​arbejdsmediet ved at henvise til de relevante data og diagrammer. Hvis sammensætningen af ​​arbejdsmediet, der transporteres, ikke er særlig klar, bør der udføres en nedsænkningstest for at vejlede det rationelle valg af materialer. Nogle blandede opløsninger kan korrodere forskellige syntetiske gummier, i hvilket tilfælde polytetrafluorethylen bør anvendes til tætningsringen.

 

4. Forvrængning og ekstruderingsskader

Gummi O-ringe i rektangulære riller af kompenserende ringe kan vrides og forvrænges under montering eller brug. Årsagerne til dette omfatter: lav hårdhed og lille tværsnitsdiameter af O-ringen, ujævn cirkulær tværsnitsdiameter, svingende arbejdstryk, stød og vibrationer samt lavt indvendigt tryk og dårlig smøring, som alt sammen kan få O-ringen til at vride sig. Den snoede del er for det meste i midten af ​​O-ringen. Når vridningen er kraftig, vil tværsnitsarealet på det tidspunkt blive tyndere, og samtidig vil lækage- og friktionskraften øges. Metoderne til at forhindre O-ringen i at sno sig er som følger:

① Før montering skal du påføre smørefedt i rillen og sørge for, at akslen er glat, så O-ringen kan rulle frit.

② Kompressionsmængden skal være så passende som muligt, og rillens bredde skal øges passende for at tillade O-ringen at rulle i rillen.

③ Når der er flere tværsnitsstørrelser tilgængelige, bør O-ringe med større tværsnit foretrækkes.

④ Brug andre tætningsringe, der ikke vrider sig, såsom X-formede tætningsringe med tværsnit.

 

Gummi-O-ringe er altid i en komprimeret tilstand under statiske forhold og forskydningsbevægelser, så der er en tendens til at ekstrudere ind i mellemrummet under højtryksforhold. O-ringsekstrudering betyder, at O-ringen under højt tryk vil forårsage spændingskoncentration ved mellemrummet, og når spændingen når et vist niveau, vil O-ringen danne en grat, der indlejres i mellemrummet, hvilket resulterer i slid eller beskadigelse af O-ringen, for tidligt svigt af tætningen og lækage af mediet fra tætningsringen. Hovedårsagerne til ekstrudering er tydeligvis relateret til tryk og mellemrummet på tætningsstedet, samt hårdheden af ​​O-ringsmaterialet. Reduktion af mellemrummet kan forhindre ekstrudering, men det vil reducere tætningsringens flydende og følgeegenskaber. Derfor er foranstaltningen til at forhindre ekstrudering af gummi-O-ringe under højtryksforhold at installere en fastholdelsesring i O-ringssporet. Især til O-ringe med lille tværsnit bør der tilføjes en fastholdelsesring lavet af polytetrafluorethylen eller polyimid .

 

Hvis du har spørgsmål eller ønsker til produktudvikling eller forbedring af din forsyningskæde, er du velkommen til at kontakte os på info@castings-forging.com