Знание - Sanxin

I. Опасности от корозия за уплътненията

Химическата и електрохимичната корозия представлява сериозна заплаха за експлоатационния живот на механичните уплътнения. Причините за корозията са сложни и разнообразни. Тук са анализирани само най-често срещаните форми на корозия в механичните уплътнения и най-значимите влияещи фактори.

 

1. Обща корозия и локална корозия

 

Равномерна корозия възниква, когато повърхността на част в контакт със среда претърпи равномерна корозия. Нейната характеристика е, че теглото на детайла намалява и дори може да бъде напълно корозирало, губейки здравина и твърдост. Например, когато се използват пружини от неръждаема стомана 1Cr18Ni9Ti в разредена сярна киселина, може да възникне тази ситуация.

 

Локалната корозия може лесно да бъде идентифицирана по наличието на корозионни петна или дупки върху частта. Локалната корозия кара повърхностния слой на детайла да стане мек и порест, склонен към лющене и загуба на износоустойчивост и здравина. Локалната корозия е форма на корозия, при която определена фаза в многофазна сплав или определен елемент в еднофазен твърд разтвор се разтваря селективно от средата. Например, когато твърди сплави на основата на кобалт се използват във високотемпературна силна основа, металният кобалт на свързващата фаза лесно се корозира и скелетът на твърдата фаза от волфрамов карбид губи здравина, което води до лющене на зърното под въздействието на механична сила. Друг пример е реакционно синтерован силициев карбид, при който повърхността показва питинг поради корозията на свободния силиций (рН > 10).

 

Корозията оказва значително влияние върху работата на уплътненията. Тъй като уплътненията са по-малки и по-прецизни от частите на основната машина, обикновено се избират материали, които са по-устойчиви на корозия от тези на основната машина. За уплътнения, които влизат в пряк контакт със средата, въпреки че могат да се използват данни от съответните ръководства за корозия за избор на подходящи материали, тези данни може да не са в съответствие с условията на използване в системите с механични уплътнения, тъй като те са предимно данни за корозия за една среда при статични условия, докато средата в потока на процеса е смес от множество среди. Опитът показва, че налягането, температурата и скоростта на плъзгане могат да ускорят корозията. Скоростта на корозия на уплътненията нараства експоненциално с температурата.

 

Когато работите със силно корозивни течности, трябва да се използват външни или двустранни челни уплътнения, за да се сведе до минимум въздействието на корозията върху уплътненията, тъй като те имат най-малко части в контакт с работния флуид. Това е един от най-важните принципи за избор на уплътнителни структури при силни корозивни условия.

 

2. Стрес корозия

Стрес корозията е корозионно явление, което възниква в метални материали под напрежение в корозивна среда. Независимо дали става дума за външно натоварване или остатъчно напрежение, корозията ще се засили. Материалите, склонни към корозия под напрежение, включват аустенитна неръждаема стомана, медни сплави и др. Процесът на корозия под напрежение обикновено започва с образуването на селективни корозионни бразди върху металната повърхност, последвани от непрекъсната локална корозия и накрая се развиват пукнатини от дъното на жлебовете под действието на напрежението. Типичен пример е задвижващата втулка на механичното уплътнение 104, което е направено от 1Cr18Ni9Ti. Когато се използва в амонячна помпа, задвижващите уши на ръкава е най-вероятно да развият корозионни пукнатини, причинявайки повреда на ушите. За да се предотврати тази стресова корозия, вдлъбнатите уши бяха променени на твърди изпъкнали уши.

 

3. Ерозия

Високоскоростното движение между уплътнението и течността причинява микроскопични неравности на контактната повърхност. Когато течността е корозивна среда, тя ще ускори химическата реакция върху уплътнителната контактна повърхност. Тази реакция понякога може да бъде полезна, а понякога и вредна. Ако образуваният оксиден слой е повреден, ще настъпи корозия. Материалните щети, причинени от променливото действие на износване и ерозия, се наричат ​​ерозия. Като цяло ерозията не отразява бързо промяната в ефективността на уплътняването на неосновни компоненти на механични уплътнения, като пружинни гнезда, опорни пръстени и гнезда на пръстени, но това е една от основните форми на повреда на фрикционната двойка. Следователно, в силна корозивна среда, фрикционната двойка трябва да използва материали с добра устойчивост на корозия, като например 99.5% високочиста алуминиева керамика или горещо пресован синтерован силициев карбид без свободен силиций.

 

4. Корозия на цепнатини

Когато има много малка междина между метал и метален или неметален компонент и средата е в застояло състояние, това ще ускори корозията на метала в междината. Този тип корозия се нарича корозия в цепнатини. Например каналите или корозионните петна, които се появяват между пружинното гнездо на механичното уплътнение и вала, както и между спомагателния уплътнителен пръстен на компенсационния пръстен и вала (разбира се, тук също съществува износване), са типични примери. Причината за това е, че средата в междината е в застояло състояние, което затруднява веществата, участващи в корозионната реакция, да бъдат попълнени в междината, а корозионните продукти в междината също трудно дифундират навън. В резултат на това средата в празнината става все по-различна от цялата среда по отношение на концентрацията на състава и стойността на рН с напредването на корозията, което води до ускорена корозия на металната повърхност в междината. Корозията на пукнатините представлява значителна заплаха за ефективността на уплътняването. Жлебовете, образувани при уплътнителния пръстен и ъгловия вал, ще попречат на компенсационния пръстен да се движи аксиално, губейки способността си за проследяване, причинявайки отделяне на крайната повърхност и изтичане. Що се отнася до корозията в пукнатини, тя обикновено може да бъде смекчена чрез правилен избор на материал и разумен структурен дизайн. Например трябва да се изберат материали с добра устойчивост на корозия в пукнатини и образуването на празнини и зони със застояла течност трябва да се избягва, доколкото е възможно, в структурния дизайн; метод на самопромиване може да бъде приет за циркулация, за да поддържа средата в уплътнителната кухина постоянно обновявана и течаща, предотвратявайки промени в концентрацията на състава на средата; за дългосрочно неработещи помпи и машини, натрупаната течност трябва да се източи навреме и т.н. Невъзможно е напълно да се премахнат празнините в конструкцията, така че обикновено се използват защитни маншети и устойчиви на корозия материали могат да бъдат напръскани върху монтажната част на уплътнителния пръстен, за да се предотврати това.

 

5. Електрохимична корозия

 

Всъщност всички различни форми на корозия на механичните уплътнения са повече или по-малко свързани с електрохимичната корозия. Що се отнася до фрикционната двойка на механичното уплътнение, тя често е изложена на опасност от електрохимична корозия, тъй като фрикционната двойка обикновено е направена от различни материали. Когато те са в електролитен разтвор, поради присъщите различни потенциали на материалите, възниква електрохимичен двоен ефект, когато те влязат в контакт, т.е. корозията на един материал се насърчава, докато корозията на другия се инхибира. Например, когато мед и никел-хромова стомана се сдвояват и използват в окислителна среда, никел-хромовата стомана претърпява йонизиращо разлагане. Солената вода, морската вода, разредената солна киселина, разредената сярна киселина и др. са типични електролитни разтвори. Уплътнителните компоненти са склонни към електрохимична корозия, така че е най-добре да изберете материали с подобен потенциал или да комбинирате керамика с политетрафлуороетилен със стъклени влакна.

 

II. Повреда на гумените уплътнителни пръстени

За механични уплътнения О-пръстените от синтетичен каучук обикновено се използват като спомагателни уплътнителни пръстени. Приблизително 30% от повредите на механичните уплътнения са причинени от повреда на О-пръстените. Формите на отказ са както следва.

1. Гинг

Високите температури и химическата корозия обикновено са основните причини за втвърдяването и напукването на гумените продукти. Стареенето на каучука се проявява като каучукът става твърд, с намалена якост и еластичност. В тежки случаи може да възникне напукване, водещо до загуба на херметичност. По време на съхранение и работа гумата може да остарее, ако е изложена на слънчева светлина за дълго време, влезе в контакт с озон или се съхранява твърде дълго. Прегряването може да причини разлагане на гумени компоненти и дори карбонизация. При високотемпературни течности каучукът има риск от допълнителна вулканизация, в крайна сметка губейки своята еластичност и причинявайки изтичане. Следователно е необходимо да се разбере безопасната работна температура на всеки тип синтетичен каучук.

 

2. Трайна деформация

Постоянната деформация на гумените уплътнителни части обикновено е по-тежка от тази на други материали. Например, гумените О-пръстени могат да придобият квадратна форма по време на употреба. Когато уплътнителните пръстени са изложени на високи температури за дълго време, те ще заемат същата форма на напречно сечение като жлеба. Ако температурата остане постоянна, те все още могат да изпълняват функцията за запечатване; обаче, когато температурата спадне, уплътнителните пръстени бързо ще се свият, създавайки път за изтичане и причинявайки изтичане. Поради това е необходимо да се обърне внимание на температурните граници за различните видове каучук и да се избягва използването им при граничните температури за продължителни периоди. Ако условията на работа на запечатване не могат да бъдат променени, трябва да се направят структурни подобрения, за да се намалят неблагоприятните ефекти на температурата върху гумените материали. Например, гумените О-пръстени с по-голямо напречно сечение трябва да бъдат избрани колкото е възможно повече, О-пръстените трябва да се държат далеч от крайната повърхност на триещата се двойка, твърдостта на О-пръстените трябва да бъде подходящо увеличена и трябва да се възприеме монтажна структура от тип жлеб (вместо структура от компресионен тип на натискащ пръстен и силата на пружината не трябва да действа върху О-пръстена).

 

3. Деформация на подуване

Синтетичният каучук може да се разшири, да стане лепкав или да се разтвори в определени среди. Следователно подходящият материал трябва да бъде избран въз основа на естеството на работната среда, като се позовават на съответните данни и диаграми. Ако съставът на транспортираната работна среда не е много ясен, трябва да се проведе тест с потапяне, за да се ръководи рационалният избор на материали. Някои смесени разтвори могат да корозират различни синтетични каучуци, в който случай трябва да се използва политетрафлуоретилен за уплътнителния пръстен.

 

4. Повреда от изкривяване и екструзия

Гумените О-пръстени в правоъгълни жлебове на компенсиращите пръстени могат да се усукват и деформират по време на монтаж или употреба. Причините за това включват: ниска твърдост и малък диаметър на напречното сечение на О-пръстена, неравномерен кръгъл диаметър на напречното сечение, променливо работно налягане, удар и вибрации, както и ниско вътрешно налягане и лошо смазване, всички от които могат да причинят усукване на О-пръстена. Усуканата част е най-вече в средата на О-пръстена. Когато усукването е силно, площта на напречното сечение в тази точка ще стане по-тънка и в същото време силата на изтичане и триене ще се увеличи. Методите за предотвратяване на усукване на О-пръстена са както следва:

① Преди монтажа, нанесете смазка в канала и се уверете, че валът е гладък, за да може О-пръстенът да се върти свободно.

② Степента на компресия трябва да бъде възможно най-подходяща, а ширината на жлеба трябва да бъде подходящо увеличена, за да може О-пръстенът да се търкаля в жлеба.

③ Когато са налични няколко размера на напречното сечение, трябва да се предпочитат О-пръстени с по-голямо напречно сечение.

④ Използвайте други уплътнителни пръстени, които не се усукват, като например X-образни уплътнителни пръстени с напречно сечение.

 

Гумените О-пръстени винаги са в компресирано състояние при статични условия и условия на движение чрез изместване, така че има тенденция да се екструдират в междината при условия на високо налягане. Екструдирането на О-пръстена означава, че О-пръстенът под високо налягане ще причини концентрация на напрежение в междината и когато напрежението достигне определено ниво, О-пръстенът ще образува грапавина, която се вгражда в междината, което води до износване или повреда на О-пръстена, преждевременно повреждане на уплътнението и изтичане на среда от уплътнителния пръстен. Очевидно е, че основните причини за екструдирането са свързани с налягането и междината на мястото на уплътняване, както и с твърдостта на материала на О-пръстена. Намаляването на междината може да предотврати екструдирането, но ще намали характеристиките на плаване и следване на уплътнителния пръстен. Следователно, при условия на високо налягане, мярката за предотвратяване на екструдирането на гумени О-пръстени е да се монтира задържащ пръстен в жлеба на О-пръстена. Особено за О-пръстени с малко напречно сечение трябва да се добави задържащ пръстен, изработен от политетрафлуоретилен или полиимид .

 

Ако имате въпроси и желаете да разработите продукти или да подобрите веригата си за доставки, моля, не се колебайте да се свържете с нас на info@castings-forging.com