Det er viktig å velge materiale til tetningen, da det vil spille en rolle i å bestemme kvaliteten, levetiden og ytelsen til en applikasjon, og redusere problemer i fremtiden. Her ser vi på hvordan miljøet vil påvirke valg av tetningsmateriale, samt noen av de vanligste materialene og hvilke applikasjoner de er best egnet til.
Miljøfaktorer
Miljøet en tetning vil bli utsatt for er avgjørende når man velger design og materiale. Det finnes en rekke viktige egenskaper som tetningsmaterialer trenger for alle miljøer, inkludert å skape en stabil tetningsflate, være i stand til å lede varme, være kjemisk motstandsdyktig og ha god slitestyrke.
I noen miljøer må disse egenskapene være sterkere enn i andre. Andre materialegenskaper som bør tas i betraktning når man vurderer miljøet inkluderer hardhet, stivhet, termisk ekspansjon, slitasje og kjemisk motstand. Å ha disse i tankene vil hjelpe deg med å finne det ideelle materialet for tetningen din.
Miljøet kan også avgjøre om kostnaden eller kvaliteten på tetningen kan prioriteres. For slitende og tøffe miljøer kan tetninger være dyrere på grunn av at materialene må være sterke nok til å tåle disse forholdene.
For slike miljøer vil det å bruke penger på en tetning av høy kvalitet betale seg tilbake over tid, da det vil bidra til å forhindre kostbare driftsstans, reparasjoner og oppussing eller utskifting av tetningen som en tetning av lavere kvalitet vil resultere i. I pumpeapplikasjoner med svært ren væske som har smøreegenskaper, kan imidlertid en billigere tetning kjøpes til fordel for lagre av høyere kvalitet.
Vanlige tetningsmaterialer
Karbon
Karbon som brukes i tetningsflater er en blanding av amorft karbon og grafitt, hvor prosentandelen av hver bestemmer de fysiske egenskapene til den endelige karbonkvaliteten. Det er et inert, stabilt materiale som kan være selvsmørende.
Det er mye brukt som en av parene av endeflater i mekaniske tetninger, og det er også et populært materiale for segmenterte omkretstetninger og stempelringer under tørrsmøring eller små mengder smøring. Denne karbon/grafittblandingen kan også impregneres med andre materialer for å gi den forskjellige egenskaper som redusert porøsitet, forbedret slitasje eller forbedret styrke.
En termoherdende karbontetning impregnert med harpiks er den vanligste for mekaniske tetninger, og de fleste harpiksimpregnerte karboner kan operere i et bredt spekter av kjemikalier, fra sterke baser til sterke syrer. De har også gode friksjonsegenskaper og en tilstrekkelig modulus for å kontrollere trykkforvrengninger. Dette materialet er egnet for generell bruk opptil 260 °C i vann, kjølevæsker, drivstoff, oljer, lette kjemiske løsninger og næringsmiddel- og legemiddelapplikasjoner.
Antimonimpregnerte karbontetninger har også vist seg å være vellykkede på grunn av antimonets styrke og modulus, noe som gjør dem egnet for høytrykksapplikasjoner når et sterkere og stivere materiale er nødvendig. Disse tetningene er også mer motstandsdyktige mot blemmer i applikasjoner med høyviskose væsker eller lette hydrokarboner, noe som gjør dem til standardkvaliteten for mange raffineriapplikasjoner.
Karbon kan også impregneres med filmdannere som fluorider for tørrkjøring, kryogenikk og vakuumapplikasjoner, eller oksidasjonshemmere som fosfater for høy temperatur, høy hastighet og turbinapplikasjoner opp til 800 fot/sek og rundt 537 °C (1000 °F).
Keramikk
Keramikk er uorganiske ikke-metalliske materialer laget av naturlige eller syntetiske forbindelser, oftest aluminaoksid eller alumina. Det har et høyt smeltepunkt, høy hardhet, høy slitestyrke og oksidasjonsmotstand, så det er mye brukt i industrier som maskiner, kjemikalier, petroleum, farmasi og bilindustrien.
Den har også utmerkede dielektriske egenskaper og brukes ofte til elektriske isolatorer, slitesterke komponenter, slipemedier og høytemperaturkomponenter. I høy renhet har alumina utmerket kjemisk motstand mot de fleste prosessvæsker bortsett fra noen sterke syrer, noe som fører til at den brukes i mange mekaniske tetningsapplikasjoner. Alumina kan imidlertid lett sprekke under termisk sjokk, noe som har begrenset bruken i noen applikasjoner der dette kan være et problem.
Silisiumkarbid lages ved å smelte sammen silika og koks. Det er kjemisk likt keramikk, men har bedre smøreegenskaper og er hardere, noe som gjør det til en god og slitesterk løsning for tøffe miljøer.
Den kan også slipes og poleres, slik at en tetning kan pusses opp flere ganger i løpet av levetiden. Den brukes vanligvis mer mekanisk, for eksempel i mekaniske tetninger, på grunn av sin gode kjemiske korrosjonsmotstand, høye styrke, høye hardhet, gode slitestyrke, lave friksjonskoeffisient og høye temperaturmotstand.
Når silisiumkarbid brukes til mekaniske tetningsflater, resulterer det i forbedret ytelse, økt tetningslevetid, lavere vedlikeholdskostnader og lavere driftskostnader for roterende utstyr som turbiner, kompressorer og sentrifugalpumper. Silisiumkarbid kan ha forskjellige egenskaper avhengig av hvordan det er produsert. Reaksjonsbundet silisiumkarbid dannes ved å binde silisiumkarbidpartikler til hverandre i en reaksjonsprosess.
Denne prosessen påvirker ikke de fleste av materialets fysiske og termiske egenskaper betydelig, men den begrenser materialets kjemiske motstand. De vanligste kjemikaliene som er et problem er etsende stoffer (og andre kjemikalier med høy pH) og sterke syrer, og derfor bør reaksjonsbundet silisiumkarbid ikke brukes til disse bruksområdene.
Selvsintret silisiumkarbid lages ved å sintre silisiumkarbidpartikler direkte sammen ved hjelp av ikke-oksid sintringshjelpemidler i et inert miljø ved temperaturer over 2000 °C. På grunn av mangelen på et sekundært materiale (som silisium), er det direkte sintrede materialet kjemisk motstandsdyktig mot nesten alle væske- og prosessforhold som sannsynligvis vil forekomme i en sentrifugalpumpe.
Wolframkarbid er et svært allsidig materiale, i likhet med silisiumkarbid, men det er mer egnet for høytrykksapplikasjoner ettersom det har høyere elastisitet som gjør at det kan bøye seg litt og forhindre overflateforvrengning. I likhet med silisiumkarbid kan det slipes og poleres på nytt.
Wolframkarbider produseres oftest som sementerte karbider, slik at det ikke gjøres noe forsøk på å binde wolframkarbid til seg selv. Et sekundært metall tilsettes for å binde eller sementere wolframkarbidpartiklene sammen, noe som resulterer i et materiale som har de kombinerte egenskapene til både wolframkarbid og metallbindemiddelet.
Dette har blitt utnyttet med fordel ved å gi større seighet og slagfasthet enn det som er mulig med wolframkarbid alene. En av svakhetene med sementert wolframkarbid er dens høye tetthet. Tidligere ble koboltbundet wolframkarbid brukt, men det har gradvis blitt erstattet av nikkelbundet wolframkarbid fordi det mangler den kjemiske kompatibiliteten som kreves for industrien.
Nikkelbundet wolframkarbid er mye brukt til tetningsflater der høy styrke og seighet er ønskelig, og det har god kjemisk kompatibilitet generelt begrenset av fritt nikkel.
GFPTFE
GFPTFE har god kjemisk motstand, og det tilsatte glasset reduserer friksjonen mot tetningsflatene. Det er ideelt for relativt rene applikasjoner og er billigere enn andre materialer. Det finnes undervarianter tilgjengelig for å bedre tilpasse tetningen til kravene og miljøet, noe som forbedrer den generelle ytelsen.
Buna
Buna (også kjent som nitrilgummi) er en kostnadseffektiv elastomer for O-ringer, tetningsmidler og støpte produkter. Den er velkjent for sin mekaniske ytelse og fungerer godt i oljebaserte, petrokjemiske og kjemiske applikasjoner. Den er også mye brukt for råolje, vann, diverse alkoholer, silikonfett og hydrauliske væsker på grunn av sin manglende fleksibilitet.
Siden Buna er en syntetisk gummi-kopolymer, fungerer den godt i bruksområder som krever metallheft og slitesterk materiale, og denne kjemiske bakgrunnen gjør den også ideell for tetningsmidler. Videre tåler den lave temperaturer siden den er designet med dårlig syre- og mild alkaliresistens.
Buna er begrenset i bruksområder med ekstreme faktorer som høye temperaturer, vær, sollys og dampbestandighet, og er ikke egnet med CIP-desinfeksjonsmidler (rengjøring på stedet) som inneholder syrer og peroksider.
EPDM
EPDM er en syntetisk gummi som ofte brukes i bilindustrien, konstruksjon og mekaniske applikasjoner for tetninger og O-ringer, rør og skiver. Den er dyrere enn Buna, men tåler en rekke termiske, værmessige og mekaniske egenskaper på grunn av sin langvarige høye strekkfasthet. Den er allsidig og ideell for applikasjoner som involverer vann, klor, blekemiddel og andre alkaliske materialer.
På grunn av sine elastiske og klebende egenskaper, går EPDM tilbake til sin opprinnelige form når den er strukket, uavhengig av temperatur. EPDM anbefales ikke for bruk i petroleumsolje, væsker, klorerte hydrokarboner eller hydrokarbonløsningsmidler.
Viton
Viton er et langvarig, høytytende, fluorert hydrokarbongummiprodukt som oftest brukes i O-ringer og tetninger. Det er dyrere enn andre gummimaterialer, men det er det foretrukne alternativet for de mest utfordrende og krevende tetningsbehovene.
Den er motstandsdyktig mot ozon, oksidasjon og ekstreme værforhold, inkludert materialer som alifatiske og aromatiske hydrokarboner, halogenerte væsker og sterke syrematerialer, og er en av de mer robuste fluorelastomerene.
Å velge riktig materiale for tetting er viktig for at en applikasjon skal lykkes. Selv om mange tetningsmaterialer er like, tjener hvert av dem en rekke formål for å møte ethvert spesifikt behov.
Publisert: 12. juli 2023