Sızdırmazlık malzemesi seçimi önemlidir çünkü bu, uygulamanın kalitesini, ömrünü ve performansını belirlemede ve gelecekteki sorunları azaltmada rol oynayacaktır. Burada, çevrenin sızdırmazlık malzemesi seçimini nasıl etkileyeceğine ve en yaygın malzemelerden bazılarına ve hangi uygulamalar için en uygun olduklarına bir göz atıyoruz.
Çevresel faktörler
Sızdırmazlık elemanının maruz kalacağı ortam, tasarım ve malzeme seçiminde çok önemlidir. Tüm ortamlar için sızdırmazlık malzemelerinin sahip olması gereken bir dizi temel özellik vardır; bunlar arasında stabil bir sızdırmazlık yüzeyi oluşturma, ısıyı iletebilme, kimyasal direnç ve iyi aşınma direnci yer alır.
Bazı ortamlarda bu özelliklerin diğerlerine göre daha güçlü olması gerekecektir. Ortamı değerlendirirken dikkate alınması gereken diğer malzeme özellikleri arasında sertlik, rijitlik, termal genleşme, aşınma ve kimyasal direnç yer almaktadır. Bunları göz önünde bulundurmak, contanız için ideal malzemeyi bulmanıza yardımcı olacaktır.
Çevresel koşullar, sızdırmazlık malzemesinin maliyetinin mi yoksa kalitesinin mi önceliklendirileceğini de belirleyebilir. Aşındırıcı ve zorlu ortamlar için, kullanılan malzemelerin bu koşullara dayanacak kadar güçlü olması gerektiğinden, sızdırmazlık malzemeleri daha pahalı olabilir.
Bu tür ortamlarda, yüksek kaliteli bir conta için harcanan para, zaman içinde kendini amorti edecektir; çünkü daha düşük kaliteli bir contanın yol açacağı maliyetli arızaları, onarımları ve conta yenileme veya değiştirme işlemlerini önlemeye yardımcı olacaktır. Bununla birlikte, yağlama özelliklerine sahip çok temiz sıvıların kullanıldığı pompa uygulamalarında, daha yüksek kaliteli rulmanlar yerine daha ucuz bir conta satın alınabilir.
Ortak mühür malzemeleri
Karbon
Sızdırmazlık yüzeylerinde kullanılan karbon, amorf karbon ve grafit karışımından oluşur ve her birinin yüzdesi, nihai karbon kalitesinin fiziksel özelliklerini belirler. İnert, kararlı ve kendi kendini yağlayabilen bir malzemedir.
Mekanik contalarda uç yüz çiftlerinden biri olarak yaygın olarak kullanılır ve ayrıca kuru veya az miktarda yağlama altında segmentli çevresel contalar ve piston halkaları için de popüler bir malzemedir. Bu karbon/grafit karışımı, gözenekliliğin azaltılması, aşınma performansının iyileştirilmesi veya mukavemetin artırılması gibi farklı özellikler kazandırmak için diğer malzemelerle de emprenye edilebilir.
Termoset reçine emdirilmiş karbon contalar, mekanik contalar için en yaygın olanıdır ve çoğu reçine emdirilmiş karbon, güçlü bazlardan güçlü asitlere kadar geniş bir kimyasal yelpazesinde çalışabilir. Ayrıca iyi sürtünme özelliklerine ve basınç bozulmalarını kontrol etmeye yardımcı olacak yeterli bir modüle sahiptirler. Bu malzeme, su, soğutucular, yakıtlar, yağlar, hafif kimyasal çözeltiler ve gıda ve ilaç uygulamalarında 260°C'ye (500°F) kadar genel kullanım için uygundur.
Antimon emdirilmiş karbon contalar, antimonun mukavemeti ve modülü sayesinde yüksek basınçlı uygulamalar için daha güçlü ve sert bir malzeme gerektiğinde de başarılı olduklarını kanıtlamıştır. Bu contalar ayrıca yüksek viskoziteli sıvılar veya hafif hidrokarbonlarla yapılan uygulamalarda kabarmaya karşı daha dirençlidir ve bu nedenle birçok rafineri uygulamasında standart kalite olarak kabul edilir.
Karbon ayrıca, kuru çalışma, kriyojenik ve vakum uygulamaları için florürler gibi film oluşturucularla veya yüksek sıcaklık, yüksek hız ve türbin uygulamaları için 800 ft/sn'ye ve yaklaşık 537°C'ye (1.000°F) kadar fosfatlar gibi oksidasyon inhibitörleriyle emprenye edilebilir.
Seramik
Seramikler, en yaygın olarak alümina oksit veya alüminadan yapılan, doğal veya sentetik bileşiklerden üretilen inorganik, metal olmayan malzemelerdir. Yüksek erime noktasına, yüksek sertliğe, yüksek aşınma direncine ve oksidasyon direncine sahip olduğundan, makine, kimya, petrol, ilaç ve otomotiv gibi endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ayrıca mükemmel dielektrik özelliklere sahiptir ve genellikle elektrik yalıtkanları, aşınmaya dayanıklı bileşenler, taşlama ortamları ve yüksek sıcaklık bileşenleri için kullanılır. Yüksek saflıkta alümina, bazı güçlü asitler dışında çoğu proses sıvısına karşı mükemmel kimyasal dirence sahiptir ve bu nedenle birçok mekanik salmastra uygulamasında kullanılır. Bununla birlikte, alümina termal şok altında kolayca kırılabilir, bu da bazı uygulamalarda kullanımını kısıtlamıştır.
Silisyum karbür, silika ve kokun eritilmesiyle elde edilir. Kimyasal olarak seramiğe benzer, ancak daha iyi yağlama özelliklerine sahiptir ve daha serttir; bu da onu zorlu ortamlar için iyi bir aşınmaya dayanıklı çözüm haline getirir.
Ayrıca yeniden taşlanıp parlatılabildiği için, bir conta ömrü boyunca birden fazla kez yenilenebilir. Genellikle iyi kimyasal korozyon direnci, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, iyi aşınma direnci, düşük sürtünme katsayısı ve yüksek sıcaklık direnci nedeniyle mekanik contalar gibi mekanik uygulamalarda daha çok kullanılır.
Mekanik salmastra yüzeylerinde kullanıldığında, silisyum karbür, türbinler, kompresörler ve santrifüj pompalar gibi dönen ekipmanlar için daha iyi performans, daha uzun salmastra ömrü, daha düşük bakım maliyetleri ve daha düşük işletme maliyetleri sağlar. Silisyum karbür, üretim yöntemine bağlı olarak farklı özelliklere sahip olabilir. Reaksiyonla bağlanmış silisyum karbür, silisyum karbür parçacıklarının bir reaksiyon işleminde birbirine bağlanmasıyla oluşturulur.
Bu işlem, malzemenin fiziksel ve termal özelliklerinin çoğunu önemli ölçüde etkilemez; ancak malzemenin kimyasal direncini sınırlar. En sık sorun yaratan kimyasallar kostikler (ve diğer yüksek pH'lı kimyasallar) ve güçlü asitlerdir; bu nedenle reaksiyonla bağlanmış silisyum karbür bu uygulamalarda kullanılmamalıdır.
Kendiliğinden sinterlenmiş silisyum karbür, inert bir ortamda 2000°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda oksit olmayan sinterleme yardımcıları kullanılarak silisyum karbür parçacıklarının doğrudan birbirine sinterlenmesiyle üretilir. İkinci bir malzemenin (silikon gibi) olmaması nedeniyle, doğrudan sinterlenmiş malzeme, santrifüj pompalarda görülebilecek hemen hemen her türlü sıvı ve işlem koşuluna karşı kimyasal olarak dirençlidir.
Tungsten karbür, silisyum karbür gibi oldukça çok yönlü bir malzemedir, ancak daha yüksek elastikiyeti sayesinde çok az esneyebildiği ve yüzey deformasyonunu önleyebildiği için yüksek basınç uygulamalarına daha uygundur. Silisyum karbür gibi, yeniden taşlanabilir ve parlatılabilir.
Tungsten karbürler çoğunlukla çimentolu karbürler olarak üretilir, bu nedenle tungsten karbürün kendi kendine bağlanmasına yönelik bir girişimde bulunulmaz. Tungsten karbür parçacıklarını birbirine bağlamak veya çimentolamak için ikincil bir metal eklenir; bu da hem tungsten karbürün hem de metal bağlayıcının birleşik özelliklerine sahip bir malzeme elde edilmesini sağlar.
Bu durum, tek başına tungsten karbür ile mümkün olandan daha yüksek tokluk ve darbe dayanımı sağlayarak avantaja dönüştürülmüştür. Sementli tungsten karbürün zayıf yönlerinden biri yüksek yoğunluğudur. Geçmişte kobalt bağlı tungsten karbür kullanılıyordu, ancak endüstri için gerekli kimyasal uyumluluk aralığına sahip olmaması nedeniyle kademeli olarak nikel bağlı tungsten karbür ile değiştirildi.
Nikel bağlı tungsten karbür, yüksek mukavemet ve yüksek tokluk özelliklerinin istendiği sızdırmazlık yüzeylerinde yaygın olarak kullanılır ve genellikle serbest nikel ile sınırlı olan iyi bir kimyasal uyumluluğa sahiptir.
GFPTFE
GFPTFE iyi kimyasal dirence sahiptir ve eklenen cam, sızdırmazlık yüzeylerinin sürtünmesini azaltır. Nispeten temiz uygulamalar için idealdir ve diğer malzemelere göre daha ucuzdur. Sızdırmazlık elemanının gereksinimlere ve ortama daha iyi uyum sağlaması ve genel performansını iyileştirmesi için alt varyantları mevcuttur.
Buna
Buna (aynı zamanda nitril kauçuk olarak da bilinir), O-ringler, sızdırmazlık malzemeleri ve kalıplanmış ürünler için uygun maliyetli bir elastomerdir. Mekanik performansı ile tanınır ve petrol bazlı, petrokimya ve kimyasal uygulamalarda iyi performans gösterir. Esnek olmaması nedeniyle ham petrol, su, çeşitli alkoller, silikon gres ve hidrolik sıvı uygulamalarında da yaygın olarak kullanılır.
Buna, sentetik bir kauçuk kopolimeri olduğundan, metal yapışması ve aşınmaya dayanıklı malzeme gerektiren uygulamalarda iyi performans gösterir ve bu kimyasal yapısı onu sızdırmazlık uygulamaları için de ideal kılar. Ayrıca, düşük asit ve hafif alkali direncine sahip olacak şekilde tasarlandığı için düşük sıcaklıklara da dayanabilir.
Buna, yüksek sıcaklıklar, hava koşulları, güneş ışığı ve buhar direnci gibi aşırı faktörlerin olduğu uygulamalarda sınırlıdır ve asit ve peroksit içeren yerinde temizleme (CIP) dezenfektanlarıyla kullanıma uygun değildir.
EPDM
EPDM, otomotiv, inşaat ve mekanik uygulamalarda contalar, O-ringler, borular ve rondelalar için yaygın olarak kullanılan sentetik bir kauçuktur. Buna'dan daha pahalıdır, ancak uzun ömürlü yüksek çekme dayanımı sayesinde çeşitli termal, hava koşullarına ve mekanik özelliklere dayanabilir. Çok yönlüdür ve su, klor, çamaşır suyu ve diğer alkali maddeler içeren uygulamalar için idealdir.
Esnek ve yapışkan özellikleri sayesinde, gerildiğinde sıcaklıktan bağımsız olarak orijinal şekline geri döner. EPDM, petrol yağı, sıvılar, klorlu hidrokarbon veya hidrokarbon çözücü uygulamaları için önerilmez.
Viton
Viton, uzun ömürlü, yüksek performanslı, florlu, hidrokarbon kauçuk bir üründür ve en yaygın olarak O-ringlerde ve contalarda kullanılır. Diğer kauçuk malzemelere göre daha pahalıdır, ancak en zorlu ve talepkar sızdırmazlık ihtiyaçları için tercih edilen seçenektir.
Alifatik ve aromatik hidrokarbonlar, halojenli sıvılar ve güçlü asitli maddeler de dahil olmak üzere ozona, oksidasyona ve aşırı hava koşullarına dayanıklı olan bu malzeme, en sağlam floroelastomerlerden biridir.
Doğru sızdırmazlık malzemesini seçmek, uygulamanın başarısı için önemlidir. Birçok sızdırmazlık malzemesi benzer olsa da, her biri belirli ihtiyaçları karşılamak üzere çeşitli amaçlara hizmet eder.
Yayın tarihi: 12 Temmuz 2023