Industria-arlo askotan, hala nola produktu kimikoen prozesamenduan, petrolioaren fintzean, hidrometalurgian eta energia berrien baterien materialen ekoizpenean, ekipoek eta hodiek askotan ingurune alkalino sendoak maneiatzen dituzte (adibidez, sodio hidroxidoa NaOH edo potasio hidroxidoa KOH % 30etik gorako kontzentrazioa dutenak), tenperatura eta presio altuetan. Funtzionamendu-baldintza honek erronka handia dakar zigilatze-sistementzat. Zigiluaren hutsegiteak ez ditu ekoizpen-etenaldiak eta material-ihesak bakarrik ekar ditzake, baita segurtasun- eta ingurumen-istripu larriak ere eragin ditzake. Beraz, presio handiko zerbitzu alkalino sendoetarako zigilatze-elementu egokiak hautatzea zehaztasun eta zorroztasun handia eskatzen duen erabaki teknikoa da.
I. Funtzionamendu-baldintzen larritasuna: alkali sendoaren eta presio altuaren efektu konbinatua
Zigilatzeko elementu bat hautatzeko lehen urratsa funtzionamendu-baldintzen izaera suntsitzailea guztiz ulertzea da:
- Eraso kimikoa:Alkali sendoek (adibidez, NaOH, KOH) higadura kimiko handia eragiten diete polimero material gehienei, eta horrek puztea, biguntzea, erresistentzia murriztea eta baita degradazioa ere eragiten du. Korrosio efektu hori nabarmen handitzen da kontzentrazioa eta tenperatura igotzen diren heinean.
- Presio fisikoa:Presio handiko baldintzek (normalean 10 MPa / 100 bar-etik gorakoak) zigilatzeko materialak erresistentzia mekaniko oso handia, estrusioaren aurkako gaitasuna eta konpresio-ezarpen txikia izatea eskatzen dute. Material bigunak erraz estrusioan sartzen dira zigilu-tarteetan presio handipean, kalte iraunkorrak eta isuriak eraginez.
- Efektu termikoak:Prozesuko tenperaturak edo marruskadura-beroak alkaliaren korrosio kimikoaren abiadura bizkortzen du eta, aldi berean, materialaren propietate mekanikoak murrizten ditu, zigilua akatsen arriskua areagotuz.
- Efektu sinergikoa:Alkali-korrosio sendoaren eta presio mekaniko altuaren efektu konbinatua faktore bakar batena baino askoz handiagoa da. Material bat alkaliarekiko erresistentea izan daiteke baina presioarekiko erresistentea ez, edo presioarekiko erresistentea baina alkaliak azkar korroditzen du, hautaketa-tartea nabarmen murriztuz.
II. Nukleoaren hautaketa: zigilu-materialen inguruko alderdi nagusiak
Errealitatean, ez dago alkali sendoen presio altuko baldintza guztietarako egokia den material "unibertsal" bakar bat. Hautaketa parametro espezifikoen epaiketa zabal batean oinarritu behar da, hala nola, medioaren kontzentrazioa, tenperatura, presioa eta baldintza dinamikoak/estatikoak. Jarraian, hainbat material nagusiren analisi objektiboa aurkezten da:
- Perfluoroelastomeroa (FFKM)
- Abantailak:Unibertsalki aukerarik onena bezala aitortua. Erresistentzia paregabea eskaintzen du produktu kimiko sorta zabal bati aurre egiteko, besteak beste, azido kontzentratuak, alkali sendoak eta disolbatzaile organikoak. Ia erabat fluoratutako egitura molekularrak geldotasun kimiko handia ematen dio. Tenperatura altuekiko erresistentzia bikaina ere badu (normalean 280-300 °C+-rainoko erabilera jarraitua) eta propietate mekaniko onak.
- Desabantailak:Oso garestiak, beste elastomero batzuk baino hamarnaka edo ehunka aldiz gehiago kostatzen dira. Zailak prozesatzen. Alkali sendo hutserako "gehiegi diseinatuta" egon daitezke, kostu-onura azterketa behar izanez gero.
- Aplikazio eszenarioak:Baldintzarik gogorrenak, hala nola tenperatura altua (>150 °C), presio altua eta alkali sendoa beste medio korrosibo batzuekin nahastuta. Aplikazio kritiko askotarako lehen aukera (adibidez, erreaktore nagusien zigiluak, tenperatura altuko presio altuko balbulak).
- Politetrafluoroetilenoa (PTFE)
- Abantailak:"Plastikozko Erregea" bezala ezagutzen da, ia produktu kimiko guztiekiko geldoa da, alkali sendoak barne. Tenperatura-erresistentzia bikaina du (-180 °C-tik 250 °C-ra). Betegarriaren aldaketak eginez (adibidez, beira-zuntza, grafitoa, brontzea gehituz), bere erresistentzia mekanikoa, higadura-erresistentzia eta irristatzearen aurkako gaitasuna nabarmen hobetu daitezke.
- Desabantailak:PTFE termoplastikoa da, ez elastomeroa, eta fluxu hotza erakusten du; presio jarraituaren pean deformazio plastikoa jasaten du, eta horrek zigilatze-indarra gutxitzea eragiten du. PTFE zigilu puruek askotan aurrekargaren edo diseinu berezien menpe egon behar dute (V eraztunak, ezpainetako zigiluak, adibidez) konpentsaziorako.
- Aplikazio eszenarioak:Zigilu estatikoak edo abiadura txikiko zigilu dinamiko erreziproko/birakariak. Junturetarako, ontziratze-eraztunetarako eta balbula-eserlekuetarako erabili ohi dira. PTFE konposite beteak presio handiko ponpa eta balbula alkalinoetako zigiluetarako irtenbide ohikoa dira.
- Etileno Propileno Dieno Monomeroa (EPDM)
- Abantailak:Oso erresistentzia ona ur beroarekiko, lurrunarekiko, azido diluituekiko eta alkaliekiko, eta kostu baxua. Bereziki nabarmena da ur-lurrunarekiko erresistentzia.
- Desabantailak:Oso erresistentzia eskasa olioekiko, petrolioan oinarritutako fluido hidraulikoekiko eta hidrokarburo disolbatzaile gehienekiko. Bere goiko tenperatura muga normalean FKM eta FFKM baino txikiagoa da (orokorrean ez du 150 °C gainditzen). Epe luzeko iraunkortasuna gutxitzen da alkali kontzentratu beroetan.
- Aplikazio eszenarioak:Presio ertain-baxuko, tenperatura ertaineko (adibidez, <80-100 °C) disoluzio alkalinoetarako, ur berorako eta lurrun-sistemetarako zigiluak. Aukera kostu-eraginkorra, baina ziurtatu behar da funtzionamenduan ez dagoela medio oliotsurik.
- Fluoroelastomeroa (FKM/Viton®)
- Oharra:Aukera honek kontu handiz ibiltzea eskatzen du. FKM mota estandarrek erresistentzia oso eskasa dute alkali sendo beroekiko. Alkali sendoek deshidrofluorazio erreakzioa eragiten dute FKM molekularekin, egitura gurutzatua suntsituz, gogortzea, hauskorra izatea eta pitzadurak eraginez.
- Salbuespena:Badaude alkaliarekiko erresistenteak diren FKM mota bereziak (adibidez, GLT, GFLT motak), monomeroak eta sendatze sistemak egokituz alkaliarekiko erresistentzia nabarmen hobetzen dutenak. Hala ere, ezinbestekoa da bateragarritasun datu zehatzak eta proben txostenak material hornitzailearengandik lortzea eta egiaztapena egitea hautatu aurretik.
- Aplikazio eszenarioak:Tenperatura eta kontzentrazio tarte jakin batzuetan alkaliak zigilatzeko alkaliarekiko erresistenteak diren FKM kalifikazio berezi ziurtatuetara mugatuta. Ez eman inoiz FKM estandarra egokia denik pentsatuta.
III. Diseinua eta Praktika: Hautaketa Materialaren Haratago
Zigilu baten arrakasta ez da soilik materialaren araberakoa, baita sistemaren ingeniaritzaren araberakoa ere:
- Zigilu mota:
- Zigilu estatikoak:Presio handiko egoeretarako, estrusioaren aurkako eraztunekin konbinatutako O-eraztunak irtenbide arrunta dira. Estrusioaren aurkako eraztunak (normalean PTFE, PEEK edo beste erresistentzia handiko materialez egina) eraginkortasunez eragozten du elastomero biguna tartean estrusioa sartzea.
- Zigilu dinamikoak:Baliteke zigilu konbinatuak behar izatea, hala nola, "gida-eraztun/errodamendu-eraztun + zigilu nagusia (adibidez, PTFE oinarritutako edo FFKM oinarritutako malguki-zigilua)". Malguki-zigiluek zigilatze-indar jarraitua eta egonkorra eskaintzen dute, higadura eta presio-gorabeherak konpentsatuz.
- Erabili bateragarritasun-taulak kontu handiz:Erabili beti azken bateragarritasun-taula kimiko fidagarrienak (adibidez, Greene Tweed, Parker, Simrit bezalako zigilu-fabrikatzaile entzutetsuenak). Kontuan izan datu hauek askotan laborategiko murgiltze-proba estatikoetan oinarritzen direla eta benetako presio handiko baldintza dinamikoetatik desberdinak izan daitezkeela.
- Prototipoen probak:Aplikazio kritikoetarako, ezinbestekoa da zerbitzu-proba simulatu sakonak egitea. Zigilu-materialaren epe luzerako errendimendua baldintza kontrolatuetan egiaztatzea da arriskua arintzeko modurik fidagarriena.
Ondorioa
Presio handiko eta alkali sendoetarako zigilatze-elementuak hautatzea erabakiak hartzeko prozesu bat da, non bateragarritasun kimikoa, propietate mekanikoak eta kostu osoa orekatzen diren.
- FFKM-k errendimendu bikaina eskaintzen du baina kosturik altuenean, baldintza muturrekoenetarako egokia.
- PTFE konposite aldatuek erresistentzia kimikoari eta estrusioaren aurkako errendimendu bikaina dute, presio handiko zigilu estatikoetarako eta abiadura txikiko zigilu dinamikoetarako aukera hobetsia.
- EPDM aukera oso eraginkorra da baldintza alkalino leunetarako.
- FKM alkaliekiko erresistentea den kalitate berezia izan behar da eta zorrotz balioztatuta egon behar da.
Egitateari dagokionez, ez dago arriskurik gabeko aukerarik. Azken erabakia funtzionamendu-analisi zehatzean, hornitzaileen datu fidagarrietan eta, ahal den neurrian, proba praktikoen bidez berretsita egon behar da. Funtzionamendu segurua, fidagarria eta ihesik gabekoa da zigiluak aukeratzeko azken helburua.
Argitaratze data: 2025eko abuztuak 29