vědomosti

I. Nebezpečí koroze pro těsnění

Chemická a elektrochemická koroze vážně ohrožuje životnost mechanických ucpávek. Příčiny koroze jsou složité a různé. Zde jsou analyzovány pouze nejběžnější formy koroze v mechanických ucpávkách a nejvýznamnější ovlivňující faktory.

 

1.Obecná a lokální koroze

 

K rovnoměrné korozi dochází, když povrch součásti, která je v kontaktu s médiem, podléhá rovnoměrné korozi. Jeho charakteristickým znakem je, že hmotnost dílu klesá, může dokonce zcela zkorodovat, ztrácet pevnost a tvrdost. Například při použití vícepružin z nerezové oceli 1Cr18Ni9Ti ve zředěné kyselině sírové může tato situace nastat.

 

Lokální korozi lze jednoduše identifikovat podle přítomnosti korozních skvrn nebo otvorů na součásti. Lokální koroze způsobuje, že povrchová vrstva součásti změkne a porézní, náchylná k odlupování a ztrátě odolnosti proti opotřebení a pevnosti. Lokální koroze je forma koroze, kdy se určitá fáze ve vícefázové slitině nebo určitý prvek v jednofázovém tuhém roztoku selektivně rozpouští prostředím. Například, když se tvrdé slitiny na bázi kobaltu používají ve vysokoteplotní silné alkálii, pojivová fáze kovový kobalt snadno zkoroduje a kostra karbidu wolframu v tvrdé fázi ztrácí pevnost, což má za následek odlupování zrna působením mechanické síly. Dalším příkladem je reakční slinutý karbid křemíku, kde povrch vykazuje důlkovou korozi v důsledku koroze volného křemíku (pH > 10).

 

Koroze má významný vliv na výkon těsnění. Protože těsnění jsou menší a přesnější než části hlavního stroje, obvykle se volí materiály, které jsou odolnější proti korozi než materiály hlavního stroje. U těsnění, která přicházejí do přímého kontaktu s médiem, i když lze při výběru vhodných materiálů použít údaje z příslušných příruček o korozi, tyto údaje nemusí být v souladu s podmínkami použití v systémech mechanických ucpávek, protože jde většinou o údaje o korozi pro jediné médium za statických podmínek, zatímco médium v ​​procesním toku je směsí více médií. Zkušenosti ukazují, že tlak, teplota a rychlost posuvu mohou urychlit korozi. Rychlost koroze těsnění roste exponenciálně s teplotou.

 

Při práci s vysoce korozivními kapalinami by měla být použita vnější nebo oboustranná těsnění, aby se minimalizoval dopad koroze na těsnění, protože mají nejmenší počet dílů v kontaktu s procesní kapalinou. Toto je jeden z nejdůležitějších principů pro výběr těsnicích struktur v silně korozních podmínkách.

 

2. Napěťová koroze

Napěťová koroze je korozní jev, který se vyskytuje u kovových materiálů pod napětím v korozním prostředí. Ať už se jedná o vnější zatížení nebo zbytkové napětí, koroze bude zesílena. Mezi materiály náchylné k napěťové korozi patří austenitická nerezová ocel, slitiny mědi atd. Proces napěťové koroze obecně začíná tvorbou selektivních korozních rýh na povrchu kovu, následuje souvislá lokální koroze a nakonec se ze spodní části drážek působením napětí vyvinou trhliny. Typickým příkladem je hnací objímka mechanické ucpávky 104, která je vyrobena z 1Cr18Ni9Ti. Při použití v čpavkovém čerpadle se u hnacích ucha objímky s největší pravděpodobností vyvinou praskliny způsobené korozí způsobené namáháním, které způsobí poškození ucha. Aby se zabránilo této korozi způsobené napětím, byly konkávní uši změněny na pevné konvexní uši.

 

3. Eroze

Vysokorychlostní pohyb mezi těsněním a kapalinou způsobuje mikroskopické nerovnosti na kontaktní ploše. Pokud je kapalina korozivní médium, urychlí chemickou reakci na těsnicím kontaktním povrchu. Tato reakce může být někdy prospěšná a někdy škodlivá. Pokud dojde k poškození vytvořené oxidové vrstvy, dojde ke korozi. Materiální poškození způsobené střídavým působením opotřebení a eroze se nazývá eroze. Obecně eroze rychle neodráží změnu těsnícího výkonu na neprimárních součástech mechanických ucpávek, jako jsou pružinová sedla, přítlačné kroužky a kroužková sedla, ale je jednou z hlavních forem selhání třecího páru. Proto by v silně korozivních médiích měla třecí dvojice používat materiály s dobrou odolností proti korozi, jako je 99.5% vysoce čistá keramika z oxidu hlinitého nebo za tepla lisovaný slinutý karbid křemíku bez volného křemíku.

 

4. Štěrbinová koroze

Když je mezi kovem a kovem nebo nekovovou součástí velmi malá mezera a médium je ve stagnujícím stavu, urychlí to korozi kovu v mezeře. Tento typ koroze se nazývá štěrbinová koroze. Typickým příkladem jsou například drážky nebo korozní skvrny, které se objevují mezi sedlem pružiny mechanické ucpávky a hřídelí a mezi pomocným těsnicím kroužkem kompenzačního kroužku a hřídelí (samozřejmě i zde dochází k opotřebení třením). Důvodem je to, že médium v ​​mezeře je ve stagnujícím stavu, což ztěžuje doplňování látek podílejících se na korozní reakci do mezery, a korozní produkty v mezeře také obtížně difundují ven. V důsledku toho se médium v ​​mezeře stále více liší od celkového média, pokud jde o koncentraci složení a hodnotu pH, jak koroze postupuje, což vede ke zrychlené korozi kovového povrchu v mezeře. Štěrbinová koroze představuje významnou hrozbu pro výkon těsnění. Drážky vytvořené na těsnicím kroužku a rohovém hřídeli zabrání axiálnímu pohybu kompenzačního kroužku, ztratí svou schopnost sledování, což způsobí oddělení a netěsnost koncového čela. U štěrbinové koroze ji lze obvykle zmírnit správným výběrem materiálu a rozumným konstrukčním návrhem. Například by měly být vybrány materiály s dobrou odolností proti štěrbinové korozi a v konstrukčním návrhu by se mělo co nejvíce zabránit tvorbě mezer a stojatých oblastí kapaliny; pro cirkulaci lze použít samovyplachovací metodu, aby se médium v ​​těsnicí dutině neustále obnovovalo a proudilo, čímž se zabrání změnám v koncentraci složení média; u čerpadel a strojů dlouhodobě nečinných je třeba nahromaděnou kapalinu včas vypustit apod. Mezery v konstrukci nelze zcela eliminovat, proto se zásadně používají ochranné manžety a na instalační část těsnicího kroužku lze nastříkat korozivzdorné materiály, aby se tomu zabránilo.

 

5. Elektrochemická koroze

 

Ve skutečnosti všechny různé formy koroze mechanických ucpávek více či méně souvisí s elektrochemickou korozí. U třecího páru mechanické ucpávky je často vystaven nebezpečí elektrochemické koroze, protože třecí pár je obvykle vyroben z různých materiálů. Když jsou v roztoku elektrolytu, v důsledku inherentních odlišných potenciálů materiálů dochází při jejich kontaktu k elektrochemickému párovému efektu, to znamená, že koroze jednoho materiálu je podporována, zatímco koroze druhého je inhibována. Například, když jsou měď a nikl-chromová ocel spárovány a použity v oxidačním médiu, nikl-chromová ocel podléhá ionizačnímu rozkladu. Slaná voda, mořská voda, zředěná kyselina chlorovodíková, zředěná kyselina sírová atd. jsou typické roztoky elektrolytů. Těsnicí součásti jsou náchylné k elektrochemické korozi, proto je nejlepší volit materiály s podobným potenciálem nebo spárovat keramiku s plněným skleněným vláknem polytetrafluoretylenem.

 

II. Selhání gumových těsnících kroužků

Pro mechanické ucpávky se jako pomocné těsnicí kroužky běžně používají O-kroužky ze syntetické pryže. Přibližně 30 % poruch mechanické ucpávky je způsobeno poruchou O-kroužků. Formy selhání jsou následující.

1.Ging

Vysoké teploty a chemická koroze jsou obvykle hlavními příčinami tvrdnutí a praskání pryžových výrobků. Stárnutí pryže se projevuje tvrdnutím pryže se sníženou pevností a elasticitou. V závažných případech může dojít k prasknutí, což má za následek ztrátu těsnicího výkonu. Při skladování a manipulaci může pryž stárnout, pokud je dlouhodobě vystavena slunečnímu záření, přichází do styku s ozonem nebo je příliš dlouho skladována. Přehřátí může způsobit rozklad pryžových součástí a dokonce karbonizaci. Ve vysokoteplotních kapalinách hrozí kaučuku další vulkanizace, případně ztráta pružnosti a netěsnost. Proto je nutné rozumět bezpečné provozní teplotě každého typu syntetického kaučuku.

 

2. Trvalá deformace

Trvalá deformace pryžových těsnících částí je obvykle závažnější než u jiných materiálů. Například pryžové O-kroužky mohou během používání získat čtvercový tvar. Když jsou těsnicí kroužky vystaveny vysokým teplotám po dlouhou dobu, získají stejný tvar průřezu jako drážka. Pokud teplota zůstane konstantní, mohou stále plnit funkci těsnění; když však teplota klesne, těsnicí kroužky se rychle smrští, vytvoří únikovou cestu a způsobí netěsnost. Proto je nutné dbát na teplotní limity pro různé druhy pryže a vyvarovat se jejich dlouhodobému používání při limitních teplotách. Pokud nelze provozní podmínky těsnění změnit, měla by být provedena konstrukční vylepšení, aby se snížily nepříznivé účinky teploty na pryžové materiály. Například gumové O-kroužky s větším průřezem by měly být zvoleny co možná nejvíce, O-kroužky by měly být drženy mimo čelní plochu třecího páru, tvrdost O-kroužků by měla být přiměřeně zvýšena a měla by být přijata montážní struktura drážkového typu (namísto struktury typu stlačení tlačného kroužku a síla pružiny by neměla působit na O-kroužek).

 

3. Deformace bobtnáním

Syntetický kaučuk se může v určitých médiích roztahovat, lepit nebo se rozpouštět. Proto by měl být vhodný materiál vybrán na základě povahy pracovního média s odkazem na příslušné údaje a tabulky. Není-li složení dopravovaného pracovního média příliš jasné, měl by být proveden ponorný test, který povede k racionálnímu výběru materiálů. Některé smíšené roztoky mohou korodovat různé syntetické kaučuky, v takovém případě by měl být pro těsnicí kroužek použit polytetrafluoretylen.

 

4. Zkreslení a poškození vytlačením

Pryžové O-kroužky v pravoúhlých drážkách kompenzačních kroužků se mohou během montáže nebo používání zkroutit a deformovat. Mezi důvody patří: nízká tvrdost a malý průměr průřezu O-kroužku, nerovnoměrný průměr kruhového průřezu, kolísající pracovní tlak, rázy a vibrace, stejně jako nízký vnitřní tlak a špatné mazání, to vše může způsobit kroucení O-kroužku. Zkroucená část je většinou uprostřed O-kroužku. Když je zkroucení silné, plocha průřezu v tomto bodě se ztenčí a současně se zvýší únik a třecí síla. Způsoby, jak zabránit kroucení O-kroužku, jsou následující:

① Před instalací naneste mazací tuk do drážky a ujistěte se, že hřídel je hladká, aby se O-kroužek mohl volně odvalovat.

② Velikost stlačení by měla být co nejvhodnější a šířka drážky by měla být přiměřeně zvětšena, aby se O-kroužek mohl v drážce odvalovat.

③ Pokud je k dispozici několik velikostí průřezu, měly by být preferovány O-kroužky s větším průřezem.

④ Použijte jiné těsnicí kroužky, které se nekroutí, jako jsou těsnicí kroužky s průřezem ve tvaru X.

 

Pryžové O-kroužky jsou vždy ve stlačeném stavu za podmínek statického a posuvného pohybu, takže existuje tendence k vytlačování do mezery za podmínek vysokého tlaku. Vytlačování O-kroužku znamená, že O-kroužek pod vysokým tlakem způsobí koncentraci napětí v mezeře, a když napětí dosáhne určité úrovně, O-kroužek vytvoří otřepy, které se zapustí do mezery, což má za následek opotřebení nebo poškození O-kroužku, předčasné selhání těsnění a únik média z těsnicího kroužku. Je zřejmé, že hlavní příčiny vytlačování souvisí s tlakem a mezerou v místě těsnění a také s tvrdostí materiálu O-kroužku. Zmenšení mezery může zabránit vytlačování, ale sníží plovoucí a následné vlastnosti těsnicího kroužku. Proto je v podmínkách vysokého tlaku opatřením k zabránění vytlačování pryžových O-kroužků instalace pojistného kroužku do drážky O-kroužku. Zejména pro O-kroužky malého průřezu by měl být přidán pojistný kroužek vyrobený z polytetrafluorethylenu nebo polyimidu.​​​​​​​

 

Máte-li jakékoli dotazy a poptávku po vývoji produktů nebo zlepšení vašeho dodavatelského řetězce, neváhejte nás kontaktovat nainfo@castings-forging.com