Գիտական ​​ուղեցույց՝ ծայրահեղ աշխատանքային պայմանների համար կնքող օղակներ ընտրելու համար. բարձր ջերմաստիճան, բարձր ճնշում և ալկալային միջավայրեր

Արդյունաբերական ոլորտներում, ինչպիսիք են քիմիական նյութերը, նավթը և գազը, դեղագործությունը և էներգետիկան, սարքավորումները հաճախ աշխատում են ծայրահեղ պայմաններում։ ​բարձր ջերմաստիճան, բարձր ճնշում և ուժեղ ալկալային միջավայրներկայացնում է կնքման համակարգի ամենածանր փորձարկումներից մեկը: Կնքման օղակների (օրինակ՝ O-օղակների) ճիշտ ընտրությունը չափազանց կարևոր է, քանի որ անմիջականորեն ազդում է արտադրության անվտանգության, շրջակա միջավայրի համապատասխանության և երկարաժամկետ շահագործման կայունության վրա: Այս ուղեցույցը տրամադրում է գիտական ​​և խիստ մեթոդաբանություն այս կարևոր կիրառությունների համար կնքումներ ընտրելու համար:

|1. Ծայրահեղ պայմաններում առկա մարտահրավերների վերլուծություն|

Այս միջավայրի կողմից առաջ քաշված սիներգետիկ մարտահրավերների խորը ըմբռնումը ընտրության առաջին քայլն է.

1. |Բարձր ջերմաստիճանից քայքայում.Բարձրացված ջերմաստիճանները հանգեցնում են պոլիմերային նյութերի կարծրացմանը, փխրուն դառնալուն և առաձգականության կորստին (մեծացնում է սեղմման ամրացումը), ինչը հանգեցնում է կնքման ուժի կորստի: Ավելին, ջերմաստիճանը զգալիորեն արագացնում է քիմիական ազդեցությունը՝ մոտավորապես կրկնապատկելով ռեակցիայի արագությունը յուրաքանչյուր 10-15°C բարձրացման դեպքում, ինչը ուժեղացնում է ալկալային միջավայրի քայքայիչ ազդեցությունը:
2. |Բարձր ճնշման մեխանիկական խնդիրներ.Բարձր ճնշումը կարող է հանգեցնել նրան, որ ավելի փափուկ կնքման նյութերը դուրս մղվեն մետաղական բաղադրիչների միջև ընկած մանրադիտակային ճեղքերի մեջ, ինչը կհանգեցնի ծակծկոցի, պատռվածքի և վերջնական փչացման: Այն նաև պահանջում է բարձր մեխանիկական ամրություն և պատռվածքի նկատմամբ դիմադրողականություն ունեցող նյութեր:
3. |Քիմիական հարձակում ալկալային միջավայրից.Ալկալիները կարող են առաջացնել օճառացում՝ քայքայելով որոշակի էլաստոմերների (օրինակ՝ ստանդարտ նիտրիլային կաուչուկի) պոլիմերային շղթաները, ինչը հանգեցնում է այտուցման, փափկեցման և քայքայման: Նույնիսկ առանց օճառացման, միջավայրի կլանումը կարող է առաջացնել չափազանց այտուցվածություն՝ քայքայելով ֆիզիկական հատկությունները:

Այս գործոնների համադրությունը ստեղծում է սիներգետիկ ազդեցություն, որտեղ ընդհանուր քայքայումը շատ ավելի մեծ է, քան դրա մասերի գումարը։ Հետևաբար, նյութի ընտրությունը պետք է միաժամանակ բավարարի բոլոր երեք մարտահրավերները։

|2. Հիմնական թեկնածու նյութերի գիտական ​​​​գնահատում|

Ոչ մի առանձին էլաստոմեր կատարյալ չէ բոլոր կիրառությունների համար. ընտրությունը հատկությունների, կատարողականի և արժեքի հավասարակշռություն է: Հետևյալ բարձր կատարողականությամբ էլաստոմերները այս ծայրահեղ ծառայության հիմնական թեկնածուներն են, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի իր առանձնահատուկ առավելություններն ու սահմանափակումները:

Քիմիական դիմադրության գագաթնակետն էՊերֆտորէլաստոմեր (FFKM)Այն առաջարկում է անգերազանցելի դիմադրություն գրեթե բոլոր քիմիական նյութերի նկատմամբ, այդ թվում՝ տաք, կոնցենտրացված կաուստիկ նյութերի նկատմամբ, և գերազանցում է ջերմային կայունությունը՝ մինչև 300°C և ավելի բարձր անընդհատ շահագործման ջերմաստիճանում: Դրա հիմնական սահմանափակումը չափազանց բարձր գինն է, և այն, ընդհանուր առմամբ, ունի ավելի ցածր մեխանիկական ամրություն և առաձգականություն՝ համեմատած այլ էլաստոմերների հետ: FFKM-ը լավագույն ընտրությունն է ամենակարևոր կիրառությունների համար, որտեղ ձախողումը տարբերակ չէ:

Ավելի տարածված բարձրակարգ լուծում էՊերօքսիդով կարծրացված ֆտորէլաստոմեր (FKM)Այն ապահովում է բարձր ջերմաստիճանային դիմադրության (մինչև ~230°C) և քիմիական նյութերի լայն շրջանակի, այդ թվում՝ բազմաթիվ ալկալային միջավայրերի նկատմամբ դիմադրության գերազանց հավասարակշռություն՝ FFKM-ի համեմատ ավելի մատչելի գնով։Անհրաժեշտ է կատարել կարևորագույն տարբերակում.Պերօքսիդով մշակված FKM-ն ունի զգալիորեն ավելի լավ ալկալային դիմադրություն, քան ստանդարտ բիսֆենոլով մշակված FKM-ը։ Դրա սահմանափակումներից են որոշակի տաք, կոնցենտրացված ալկալիների, ամինների, էսթերների և կետոնների նկատմամբ զգայունությունը։ Կարևոր է ծանոթանալ FKM կոնկրետ միացության և ձեր միջավայրի համատեղելիության աղյուսակներին։

Միջին բարձր ջերմաստիճանների համար (մինչև ~150°C),Հիդրոգենացված նիտրիլային բուտադիենային կաուչուկ (HNBR)​ հուսալի թեկնածու է։ Այն առաջարկում է գերազանց դիմադրություն յուղերի և վառելիքների նկատմամբ, լավ մեխանիկական ամրություն և, ամենակարևորը, ստանդարտ նիտրիլային կաուչուկի համեմատ շատ ավելի լավ դիմադրություն ալկալիների նկատմամբ։ Այն ծախսարդյունավետ ընտրություն է ալկալային միջավայրերի համար, որոնք նույնպես ներառում են ածխաջրածիններ, չնայած դրա քիմիական և ջերմաստիճանային տիրույթն ավելի նեղ է, քան FKM-ինը։

Եթե ​​միջավայրը խիստ ալկալային է և ջրային՝ առանց ածխաջրածնի առկայության,Էթիլեն-պրոպիլեն-դիեն մոնոմեր (EPDM)​ բացառիկ և տնտեսող տարբերակ է։ Այն ցուցաբերում է գերազանց դիմադրողականություն տաք ջրի, գոլորշու և ալկալիների լայն շրջանակի նկատմամբ՝ լավ առաձգականությամբ և ցածր սեղմման ամրացմամբ։ Սակայն դրա ճակատագրական թերությունը նավթային հիմքով յուղերի և քսանյութերի նկատմամբ վատ դիմադրողականությունն է, որոնք առաջացնում են ուժեղ այտուցվածություն։

Չնայած որ էլաստոմեր չէ,Պոլիտետրաֆտորէթիլեն (PTFE), որը հայտնի է որպես «պլաստմասսայի արքա», պետք է դիտարկել իր բարձրակարգ քիմիական իներտության համար: Այն գործնականում չի ազդում ալկալիի որևէ կոնցենտրացիայից մինչև 260°C ջերմաստիճաններում: Այնուամենայնիվ, լինելով ջերմապլաստիկ, այն չունի առաձգականություն և սովորաբար օգտագործվում է փոփոխված ձևերով (օրինակ՝ լցված PTFE) կամ նախագծված է որպես V-օղակներ կամ զսպանակավոր էներգիայով ամրացված կնիքներ՝ արդյունավետ գործելու համար:

|3. Մեթոդական ընտրության գործընթաց|

Գիտական ​​մոտեցումը նվազագույնի է հասցնում ռիսկը և ապահովում հաջողությունը.

1. |Գործողության պարամետրերի ճշգրիտ սահմանում.Փաստաթղթավորեք ալկալիի ճշգրիտ տեսակը և կոնցենտրացիան, առավելագույն և անընդհատ ջերմաստիճանները, առավելագույն ճնշումը, ներառյալ ցանկացած ալիքացում, և որոշեք, թե արդյոք կնիքը ստատիկ է, թե դինամիկ։
2. |Առաջնահերթություն տվեք նյութերի համատեղելիության թեստավորմանը.Ոսկե ստանդարտը ընկղմման փորձարկումների անցկացումն է: Թեկնածու նյութերի նմուշները երկար ժամանակահատվածում (օրինակ՝ 168 ժամ) ենթարկեք իրական սպասարկման միջավայրին սպասվող ջերմաստիճանում և ճնշման տակ: Փորձարկումից հետո գնահատեք հիմնական չափանիշները՝
   • |Ծավալի փոփոխություն (ΔV%):Իդեալականում այն ​​պետք է մնա ±10%-ի սահմաններում։ Նշանակալի այտուցվածությունը կամ կծկումը վկայում է անհամատեղելիության մասին։
   • |Կարծրության փոփոխություն (ΔShore A):Ցույց է տալիս նյութի հատկությունների կայունությունը։
   • |Ձգման ամրության և երկարացման փոփոխությունը.Չափում է մեխանիկական ամբողջականության քայքայումը։
3. |Հաշվի առեք համակարգի նախագծումը և կնիքի կոնֆիգուրացիան.Բարձր ճնշման կիրառություններում, օգտագործումը՝հակաարտամղիչ օղակներ​(օրինակ՝ պատրաստված PTFE-ից) պարտադիր է՝ կնիքը ճեղքերի մեջ չմտնելուց խուսափելու համար: Կնիքի խցանի դիզայնը պետք է ունենա նվազագույն բացվածք: Ավելի կոշտ կնիքի միացության (օրինակ՝ Shore A 90) ընտրությունը նույնպես կարող է բարելավել արտամղման դիմադրությունը:

|4. Ամփոփում և վերջնական առաջարկություններ|

Բարձր ջերմաստիճանի, բարձր ճնշման ալկալային միջավայրերի համար ունիվերսալ կնքման նյութ չկա։ Ընտրությունը հաշվարկված որոշում է՝ հիմնված որոշակի պարամետրերի վրա։

• |Առավել ծանր պայմանների համար (տաք, կենտրոնացված կաուստիկ նյութեր), որտեղ արժեքը երկրորդական է հուսալիության համեմատ,​ ​ՖՖԿՄվերջնական ընտրությունն է։
• |Ալկալային ծառայությունների լայն շրջանակի համար՝​ ​Պերօքսիդով կարծրացված FKMներկայացնում է կատարողականի և գնի լավագույն հավասարակշռությունը և ամենատարածված բարձր կատարողականության ընտրությունն է։
• |150°C-ից ցածր ջերմաստիճաններում ածխաջրածիններով ալկալային միջավայրերի համար՝​ ​ՀՆԲՌառաջարկում է գերազանց արժեք և կատարողականություն։
• |Տաք ջրի, գոլորշու և ալկալիների կիրառման համար՝ խիստ զերծ յուղերից,​ ​EPDMբարձր արդյունավետ և տնտեսող լուծում է։

|Վերջնական խորհրդատվություն.Խուսափեք անեկդոտների հիման վրա ընտրություն կատարելուց։ Որոշումները հիմնեք արտադրողի տվյալների թերթիկների և, երբ հնարավոր է, իրական աշխարհում փորձարկումների վրա։ Համագործակցեք հեղինակավոր կնիքների մատակարարների և նյութագետների հետ՝ այս ծայրահեղ պայմաններում հաջողությամբ կողմնորոշվելու համար։ Ճիշտ ընտրությունը միայն տեխնիկական խնդիր չէ. այն շահագործման անվտանգության և ակտիվների պաշտպանության հիմնարար հենասյուն է։