Во многих отраслях, таких как химическая инженерия, металлургия, галванизация, морская инженерия и муниципальная защита окружающей среды, сильные условия коррозии повсеместны - погружение в сильные кислоты и щелочи, эрозия сильными окислителями, проникновение коррозионных газов и сложные среды, такие как высокие и низкие температуры, высокое давление и переменные среды, которые ставят чрезвычайно высокие требования к производительности герметических компонентов. В качестве основного защитного компонента в таких условиях работы производительность коррозионостойких резиновых уплотнений напрямую определяет безопасность, стабильность и срок службы работы оборудования. В этой статье будет всесторонне проанализированы основные характеристики коррозионостойких резиновых уплотнений и предоставлены научные и точные руководящие принципы отбора, основанные на различных условиях коррозии, предоставляя ссылку для промышленных приложений.

1、Основные характеристики коррозионостойких резиновых уплотнений

Основной ценностью коррозионостойких резиновых уплотнений является "коррозионостойкость без сбоя, уплотнение без утечки, адаптируемость к условиям работы и долгосрочная стабильность". Его характеристики вращаются вокруг трех основных аспектов: средняя коррозионная устойчивость, стабильность уплотнения конструкции и адаптируемость к условиям работы, а также учитывают физические и механические свойства и дополнительные преимущества использования. Его можно конкретно разделить на пять категорий.

(1) Основные универсальные характеристики коррозионной устойчивости

Коррозионная устойчивость является основной конкурентоспособностью этого типа уплотнения, а также ключом к отличию его от обычных резиновых уплотнений. Во-первых, он имеет широкий спектр и сильную среднюю толерантность и может выдерживать сильные кислоты (серная кислота, соловадная кислота, азотная кислота и т.д.), сильные основания (гидроксид натрия, аммиак и т.д.), сильные окислители (гипохлорит натрия, перекись водорода и т.д.), органические растворители (кетоны, эфиры и т.д.), солевое распыление, коррозионные шламы и т.д. в течение длительного времени. Скорость набуха, скорость изменения веса и скорость изменения твердости все контролируются в пределах допустимого диапазона промышленных стандартов (обычно скорость набуха < 10%), и не будет никаких феноменов сбоя, таких как трещина, порошок, смягчение и т.д. Во-вторых, низкая средняя проницаемость, плотная молекулярная структура резины, высокая степень перекрестного соединения и чрезвычайно низкий коэффициент проницаемости газа / жидкости для коррозионных сред могут эффективно предотвратить среднюю утечку через герметический корпус, обеспечивая воздушную герметичность и жидкостную герметичность герметической системы. В-третьих, он устойчив к среднему старению. После длительного использования в коррозионных средах (от тысяч до десятков тысяч часов) его физические свойства, такие как прочность на растяжение и удлинение при разрыве, а также герметические характеристики, не значительно ухудшаются. Это не вызовет сбоя герметизации из-за химических реакций, таких как окисление и гидролиз между средой и резиной.

(2) Ключевые физические и механические герметические характеристики

Стабильная производительность герметизации не может быть достигнута без отличной физической и механической поддержки. Во-первых, он обладает отличной эластичностью и устойчивостью, которая может быстро восстановиться к первоначальному состоянию после деформации, такой как сжатие и растяжение. Скорость постоянной деформации сжатия крайне низкая (<20% при комнатной температуре и<30% при высокой температуре), обеспечивая, что она все еще может плотно прилепляться к герметической поверхности после длительной нагрузки, устраняя герметические пробелы. Вторая является достаточной механической прочностью, с высокой прочностью на растяжение (обычно ≥ 10 МПа), прочностью на разрыв (≥ 20 кН / м) и износостойкостью, способной выдерживать силу сжатия установки, среднее давление и небольшое трение во время работы оборудования, избегая повреждения и разрыва, вызванного механической силой. Третьим является точная стабильность размеров, с строгим контролем допусков (обычно ± 0,05 ~ 0,2 мм) во время производства, и небольшими коэффициентами теплового расширения и сжатия при коррозионных средах и изменениях температуры, что приводит к низкой размерной деформации и предотвращению утечки из-за плохого подхода.

3) Характеристики адаптации к рабочей среде

Промышленные условия работы сложны и разнообразны, а коррозионостойкие резиновые уплотнения должны иметь хорошую адаптационную способность к окружающей среде. Одним из них является совместимость широкой температуры и коррозионной устойчивости. Обычные продукты могут быть адаптированы к температурам от -40 ° C до 150 ° C, в то время как специальные клеи могут достигать температур от -60 ° C до 200 ° C или даже выше. Они все еще могут поддерживать эластичность и коррозионную устойчивость в переменных условиях высокой и низкой температуры, без хрупких трещин или потери эластичности. Второй - это устойчивость к погоде и устойчивость к старению окружающей среды, учитывая устойчивость к озону, устойчивость к ультрафиолетовому излучению и устойчивость к влаге и теплу. Даже в сильных коррозивных наружных условиях, таких как морская атмосфера и наружная среда химических заводов, не будет никаких трещин поверхности или деградации производительности. Третья - совместимость с уплотнительной поверхностью, с гладкой и свободной от дефектов поверхностью, хорошей адгезией с металлом, пластиком и другими уплотнительными поверхностями, умеренным коэффициентом трения, а некоторые специальные продукты также могут быть обработаны покрытием из политетрафториэтилена для повышения устойчивости к коррозии и уменьшения трения.

(4) Сосредоточиться на характеристиках различных типов клея

Производительность сильных коррозионостойких уплотнений в значительной степени определяется типом клея, а различные типы клеев имеют разный акцент на коррозионной устойчивости, которую необходимо выбрать в соответствии с типом среды. FKM / Viton устойчив к сильным окислителям, высокотемпературным маслам и органическим растворителям и подходит для химических высокотемпературных насосных клапанов и других сценариев; Перфторрезина (FFKM) устойчива к сверхсильной коррозии (такой как концентрированная кислота, дымающая азотная кислота) и ультравысокой температуре и используется в высококлассных областях, таких как полупроводники и аэрокосмическая промышленность; Этиленопропиленовая резина (EPDM) устойчива к сильным щелочам, слабым кислотам и соляным распылениям и подходит для муниципального водоснабжения и дренажа, а также морской инженерии; Хлоропреновая резина (CR) устойчива к слабым кислотам, соляному распылению и имеет хорошую огнестойкость, и используется в металлургической кислотной маринации и других сценариях; Бутиловая резина (IIR) имеет крайне низкую газопроницаемость и подходит для герметизации коррозивных газов; Резиновый композит PTFE устойчив ко всем сильным кислотам, щелочам и органическим растворителям и подходит для ультравысоких коррозионных условий, таких как фтоводородная кислота и аква-регия.

(5) Дополнительные функции использования

Помимо основных характеристик, этот тип уплотнения также имеет множество практических дополнительных функций. Один из них заключается в том, что в формуле нет осадков и нет компонентов, которые легко растворяются средой, которая не загрязнет среду (например, среду высокой чистоты в пищевой химической и полупроводниковой промышленности), а также не вызовет снижения ее собственной производительности. Во-вторых, он прост в установке и обслуживании, с определенной степенью гибкости, и не легко повреждается во время установки. Некоторые детали разработаны в качестве отдельных типов с позиционирующими конструкциями, что делает демонтаж и сборку удобными. После длительного использования он не прилепляется к герметической поверхности и имеет низкие затраты на обслуживание. Третьим является экологическое соблюдение, которое соответствует экологическим стандартам, таким как RoHS и REACH. Пищевые и химические продукты также соответствуют стандартам контакта с пищевыми продуктами, таким как FDA и LFGB, и подходят для высоких условий соответствия.

2、Руководство по выбору для различных условий коррозии

Основным принципом отбора является «соответствие среде, адаптация к условиям труда и учет стоимости». На основе вышеуказанных характеристик для различных типов коррозионных сред составляются точные планы отбора, охватывающие основные сценарии сильной коррозии. В то же время ключевые моменты для избежания ямы четко определены, чтобы помочь избежать сбоя уплотнения, вызванного ошибками выбора.

(1) Классификация и отбор по среднему типу

1. Сильные условия работы кислоты: Конкретные средства включают разбавленную/концентрированную серную кислоту, соляную кислоту, азотную кислоту и т. д. Предпочитаются фторрезина (FKM/Viton) и перфторрезина (FFKM), за которыми следует резиновый композит PTFE; Часто используемыми типами уплотнений являются О-кольца, масляные уплотнения, плоские уплотнения и т.д. Основными точками совместимости являются сопротивление кислотному опуху, сопротивление окислению и низкая средняя проницаемость. Избежание ловушек: EPDM и CR запрещены для концентрированной азотной кислоты и дымящей азотной кислоты, поскольку они склонны к быстрому старению и трещинам; Флотоводная кислота должна отдавать приоритет FFKM или резиновому композиту PTFE, поскольку обычная FKM имеет недостаточную коррозионную устойчивость.

2. Сильные щелочные условия работы: Конкретные средства включают гидроксид натрия, гидроксид калия, щелочную шламу и т.д. Предпочтительно этиленопропиленовая резина (EPDM), за которой следуют бутиловая резина (IIR) и резиновый композит PTFE; Часто используемые плоские уплотнения, Y-образные кольца, гофрированные уплотнения труб и т.д., точки адаптации ядра являются устойчивостью к щелочному гидролизу и хорошей упружностью удержания. Напомнение об избежании ямы: CR и NBR запрещены в сильных щелочных и высокотемпературных условиях (> 120 ℃), поскольку они склонны к затверждению и потере эластичности; Шлочное твердое вещество, содержащее шламу, должно быть сформулировано с высокой износостойкостью EPDM для предотвращения износа и повреждения.

3. Сильные условия работы окислителя: в том числе гипохлорит натрия, перекись водорода, озоновая вода и т. д., предпочтительны фторная резина (FKM/Viton) и перфторная резина (FFKM), за которой следует резиновый композит PTFE; Часто используемые О-кольца, стерильные уплотнения и т.д., точка совместимости ядра является устойчивостью к сильному окислительному разложению и отсутствию осадков. Совет по избежанию ловушек: Почти все распространенные типы резины (NBR, CR, EPDM) запрещены, поскольку они склонны к коррозии и порошку окислителями.

4. Условия работы органических растворителей: такие как ацетон, этилоацетат, бензол, метанол и т.д., предпочтительнее фторная резина (FKM/Viton), за которой следует нитриловая резина (NBR, применяемая только к низкоконцентрированным спиртам) и резиновый композит PTFE; Часто используемые гидравлические уплотнения масла, уплотнения фланцев и т.д., точки адаптации ядра являются низкой скоростью набуха (<5%) и сопротивлением экстракции растворителя. Избегать ловушек: EPDM и IIR запрещены для кетонов/эстеров, при которых показатель отека превышает 50%; Высокая концентрация алкоголя (> 95%) требует специфического алкоголя FKM, в то время как обычный НБР склонен к смягчению.

5. Условия соляного распыления/морской коррозии: в том числе морская вода, распыление морской соли, промышленный соляный раствор и т.д., следует уделять приоритетное внимание использованию этиленопропиленовой каучуки (EPDM) и фторкаучуки (FKM/Viton), а затем хлоропреновой каучуки (CR); Часто используемые морские масляные уплотнения, фланцевые уплотнения и т.д., с основными точками совместимости, являющимися устойчивостью к коррозии ионов соли и устойчивостью к влаге и тепловому старению. Совет для избежания ловушек: FKM предпочтительнее для глубоководных условий высокого давления, в то время как EPDM подходит для мелководного/атмосферного солевого распыления; Избегайте использования обычного НБР, поскольку он склонен к коррозии и выпуклению солевым раствором.

6. Для коррозионных условий работы в таких газах, как хлор, сероводород, аммиак и т.д., предпочтительно применяются бутиловые резины (IIR) и перфторовые резины (FFKM), а затем резиновые композиты PTFE и FKM; Часто используемые вакуумные уплотнения, гофрированные герметические трубки и т.д., при этом точка адаптации ядра является крайне низкой проницаемостью газа и устойчивостью к адсорбции газа. Избегайте ловушек: ЭПДМ запрещен в условиях высокой температуры газа хлора/сероводорода, поскольку он подвержен химическим реакциям; Для вакуумной герметизации газа коррозии следует выбрать низкую скорость высвобождения газа IIR/FFKM.

7. Условия работы с смешанными коррозивными средами: такие как переменные кислоты и щелочи, кислоты и органические растворители и т.д., приоритет должен отдаваться использованию перфторрезины (FFKM) и резинового композита PTFE, за которым следует модифицировать FKM с высокой формулой; Часто используемые комбинированные уплотнения, диафрагмные уплотнения и т.д., точки адаптации ядра являются устойчивостью к коррозии широкого спектра и устойчивостью к переменной средней коррозии. Совет, чтобы избежать ловушек: не используйте единый универсальный клей, так как он может вызвать двойный сбой отека / затверждения.

8. Условия работы коррозионных сред пищевого класса: такие как уксусная кислота пищевого класса, лимонная кислота, алкоголь пищевого класса и т.д., предпочтительны EPDM пищевого класса и FKM пищевого класса, за которым следует резиновый композит PTFE пищевого класса; Часто используемые стерильные уплотнения, уплотнения масла пищевого насоса и т.д., основная точка совместимости является коррозионной устойчивостью, отсутствием осадков и соблюдением стандартов контакта с пищевыми продуктами. Избегать ловушек: строго запрещено использовать непищевые клеи для предотвращения загрязнения пищевых продуктов.

2) Дополнительные общие принципы отбора

Помимо соответствия среде, при выборе также необходимо учитывать такие условия работы, как температура, давление, состояние движения и содержание твердой среды, и следовать следующим общим принципам для дальнейшего повышения точности выбора:

1. Соответствование температуры: При комнатной температуре (-20 ℃ ~ 80 ℃), обычные типы клея формулы предпочтительны; Выберите FFKM / FKM для высокой температуры (> 150 ℃); Выберите холодостойкий модифицированный композит EPDM/IIR+PTFE для низкой температуры (<-40 ℃).

2. Соответствующее давление: О-кольцо/плоское уплотнение для нормального/низкого давления (<10MPa); Высокое давление (10MPa~50MPa) с V-образной комбинацией уплотнения/металлической обгорнутой резиновой уплотнения; Высокое давление (> 50MPa) приоритетный резиновый композит PTFE.

3. Соответствующее состояние движения: статические уплотнения (фланцы, клапаны) дают приоритет плоским уплотнениям/О-кольцам; Приоритетное масляное уплотнение/Y-образное кольцо для динамических уплотнений (вращающийся вал, вращающийся прутник); Выберите покрытие FKM + PTFE с низким трением для высокоскоростной динамической герметизации.

4. Соответствование твердой среды: Все коррозионные среды, содержащие частицы / шламу, должны быть выбраны с высокой износостойкой резиной формулы, и износостойкое покрытие PTFE должно быть добавлено, если это необходимо, чтобы предотвратить износ и сбой.

3. резюме

Производительность коррозионостойких резиновых уплотнений является результатом сочетания эффектов резиновой формулировки, процесса перекрестного соединения и точности формования. Ее основные характеристики вращаются вокруг трех измерений «коррозионной устойчивости, герметизации и адаптации», а характеристики различных типов резины определяют различия в их применимых сценариях. Ключ к выбору заключается в точном соответствии типу коррозионной среды, принимая во внимание такие условия работы, как температура, давление и состояние движения, чтобы избежать ошибок выбора и обеспечить долгосрочную стабильную работу системы уплотнения, снижая затраты на обслуживание оборудования и риски безопасности.

С модернизацией промышленных технологий сложность сильных коррозионных условий продолжает расти, а коррозионостойкие резиновые уплотнения также развиваются в направлении "более широкого температурного диапазона, более высокой коррозионной устойчивости и более длительного срока службы". В будущем, сочетая инновации в модификационной технологии и композитных процессах, его сценарии применения будут еще более расширены, обеспечивая более надежные гарантии уплотнения для безопасной и стабильной работы высококачественных производственных отраслей.