Parim tihendimaterjal jätkusuutlikkuse tagamiseks? 

Kui küsite jätkusuutlikkuse tagamiseks parima tihendimaterjali kohta, astute juba turundusalaste väidete, aegunud spetsifikatsioonide ja tõeliste materjaliteaduslike kompromisside miiniväljale, mis hoiavad insenere öösel üleval. See pole nii lihtne kui kõige rohelisema väljanägemisega valiku valimine; see puudutab seda, mis ebaõnnestub graatsiliselt, kestab tõelise surve all ega tekita tootmise või kõrvaldamise ajal suuremat keskkonnasegadust. Olen näinud liiga palju projekte, kus jätkusuutlik tihend sai nõrgimaks lüliks, põhjustades lekkeid, seisakuid ja raudselt rohkem jäätmeid. Lõikame mürast läbi.

Peale rohelist hüpet: mida jätkusuutlikkus tegelikult tihendi jaoks tähendab

Meie töövaldkonnas ei ole jätkusuutlikkus lihtsalt kleebis. See on elutsükli arvutus. Materjal võib olla valmistatud ringlussevõetud sisust, kuid kui see laguneb keemiatööstuses kuue kuu jooksul, vahetate seda pidevalt välja – see pole jätkusuutlik. Tõeline jätkusuutlikkus tasakaalustab pikaealisuse, jõudluse töötingimustes (mõelge temperatuurile, kandjale, rõhule) ja mõju kasutusea lõpule. Mäletan üht klienti, kes nõudis kuuma veetoru jaoks teatud biopõhist kummi. Ta kontrollis taastuvenergia kasti, kuid pidev kuumuse tsükkel muutis selle aastaga rabedaks. Asendasime selle keemiliselt intensiivsema sünteetilisega, mis pidas vastu kümme aastat. Kumb oli tõesti jätkusuutlikum? See, mida vahetate kümme korda või see, mille installite üks kord?

See viib meid põhidilemma juurde: vastupidavus on tihendite jätkusuutlikkuse esimene sammas. A tihendmaterjal mis väldib lekkeid pikemate intervallidega, vähendab lenduvaid heitkoguseid, säilitab suletud keskkonna (olgu selleks vesi, gaas või protsessikemikaal) ja minimeerib hooldusressursside kasutamist. Kõige säästvam tihend on sageli see, mille unustate, sest see lihtsalt töötab.

Siis on tootmisjalajälg. Energia ja ressursid, mis on vajalikud tooraine tootmiseks ja kasutatavaks leht- või spiraalkeeratud täitematerjaliks vormimiseks. Näiteks esmakordsel PTFE-l on suur tootmisjalajälg, kuid selle inertsus ja pikaealisus söövitavas kasutuses võivad seda aja jooksul kompenseerida. See on keeruline võrrand, millel pole kõigile sobivat vastust.

Tavalised kahtlusalused: praktiline materjalide ammendumine

Teeme konkreetseks. Kokkusurutud mitteasbest (CNA) lehed, nagu kiududega tugevdatud aramiid või tselluloosi segud, on tööhobused. Need sobivad üldteeninduse, vee ja auru jaoks. Nende jätkusuutlikkuse nurk? Need on asbestivabad (ilmselgelt lähteväärtus) ja mõnes klassis kasutatakse ringlussevõetud kiude. Kuid olge ettevaatlik sideainevaikude suhtes - mõned võivad leostuda või piirata temperatuurivahemikku. Olen neid kasutanud jahutusvee madalsurveäärikutes heade tulemustega, kuid ma ei paneks neid tugeva lahusti lähedusse.

Laiendatud grafiit on põnev. Suurepärane kõrgetel temperatuuridel, hea keemiline vastupidavus paljudele kandjatele. Jätkusuutlikkuse seisukohast on grafiit süsiniku vorm, mida on suhteliselt palju. Laienemisprotsess on siiski energiamahukas. Selle suur võit on taaskasutatavus – mõnel juhul saab kasutatud grafiidist tihendeid uuesti töödelda. Olen näinud, et neid kasutatakse edukalt rafineerimistehaste soojusvaheti äärikutel, mis kestavad mitu korda. Kuid need on paigaldamise ajal haprad; üks hooletu pööre ja sul on pisar, mis tekitab koheselt jäätmeid.

PTFE-põhised materjalid (neitsi, täidetud, laiendatud) on teine liiga. Keemiliselt inertne, lai temperatuurivahemik. Jätkusuutlikkuse arutelu on siin äge. Virgin PTFE tootmine hõlmab PFAS-i keemiat, mis on keskkonnapüsivuse peamine punane lipp. Kuid selle vastupidavus on teatud söövitavate ainete puhul võrreldamatu. Huvitavam arendus on taaskasutatud PTFE. Olen hankinud ümbertöödeldud PTFE-jääkidest valmistatud tihendeid – paljude rakenduste puhul on jõudluse langus minimaalne ja see suunab jäätmed prügilatesse. See on kindel samm edasi.

Elastomeerid nagu EPDM või nitriil. Kui vajate elastsust ja tihendust ebatasastel pindadel, on need kandidaatid. Säästvateks valikuteks on siin ringlussevõetud kummisisalduse või bioallikatest polümeeride kasutamine. Saagi? Nende keemilised ja temperatuuripiirangud on ranged. Roheline EPDM võib olla ideaalne joogiveesüsteemi jaoks, kuid muutub õlitorustikus tühjaks. Peate meediaga ideaalselt sobima.

Paigaldamise ja hoolduse metsikkaart

Siin on tõde, mida materjalide andmelehtedel sageli eiratakse: kõige säästvama materjali võib halb paigaldus muuta raiskavaks. Poltide ülekeeramine, et tihend alla suruda? See pingestab äärikut, kahjustab sageli tihendi sisemist struktuuri ja tagab lühema eluea. Vähene pöördeid? Lekked esimesest päevast peale. Jätkusuutlik praktika on täpne, kalibreeritud paigaldamine, järgides nõuetekohast protseduure, nagu ASME PCC-1. Olen olnud saitidel, kus nad kasutasid odavat sobivat tihendit, kuid lõigati paigalduse löökvõtmetega, mis viis käivitamisel lekkeni ja tihendi uuesti sulgemiseks. Tööjõu raiskamine, seisakud ja nüüdseks vanarauaks jäetud tihend kaalusid kõvasti üles õigesti paigaldatud esmaklassilise materjali maksumuse.

Samamoodi on oluline hooldusfilosoofia. Kas tihendit käsitletakse ühekordselt kasutatava ja äravisatava esemena või on süsteem ette nähtud hoolikaks lahtivõtmiseks ja võimalikuks taaskasutamiseks (teatud korduvkasutatavate tüüpide puhul, nagu mõned metallkattega tihendid)? Hiljuti kliendi jaoks tehtud moderniseerimise käigus läksime lõigatud lehest CNA-lt üle grafiidist täiteainega spiraalselt keritud tihendile. Esialgne maksumus oli suurem, kuid planeeritud pöörde ajal võisid nad sageli lihtsalt olemasolevat tihendit uuesti keerata, kui seda kontrolliti ja heli tuvastati. See säästis materjali ja tööjõudu.

Siin on oluline usaldusväärse tarnija olemasolu, kes mõistab kogu rakendust, mitte ainult lehe müümist. Partner nagu Handan Zitai kinnitusdetailide Manufacturing Co., Ltd. (https://www.zitaifasteners.com), mis asub Hiina peamises kinnitusdetailide tootmiskeskuses, saab selle. Nad pole lihtsalt tihendite müüjad; nad on tööstusliku ökosüsteemi südames. Nende lähedus suurematele transpordimarsruutidele tähendab, et nad näevad suurt hulka reaalseid rakendusi ja tõrkeid. Kui arutate projekti sellise tootjaga, kasutate praktilist ja esmatasandi kogemust selle kohta, mis selles valdkonnas tegelikult toimib, mis annab otsest teavet jätkusuutlike valikute tegemise kohta.

Juhtum: kuuma õli süsteemi moderniseerimine

Las ma käin läbi konkreetse töö. Ühel tehasel oli 300 °C kuuma õli tsirkulatsioonisüsteemis kroonilised lekked. Nad kasutasid tavalist aramiidlehest tihendit. Töötas ehk 8-12 kuud enne kõvenemist ja nutmist. Pidev tilkumine oli tuleoht ja õline segadus, lisaks oli asendusseisak kulukas.

Analüüsisime seda. Temperatuur oli selles CNA materjalis oleva sideaine ülempiiril. Pakkusime välja kaks võimalust: esmaklassiline kõrge temperatuuriga CNA koos stabiilsema vaigusüsteemiga või laiendatud grafiitihend. Grafiidil oli suurem eelhind. Arvutasime arvud: võttes arvesse eeldatavat kasutusiga (prognoositud grafiit 3–5 aastat vs. 1 aasta esmaklassilise CNA puhul), planeerimata seiskamise riski vähenemine ja puhtam töö (puudub sideaine, mida välja küpsetada), oli grafiit 5-aastase horisondi jooksul jätkusuutlikum ja ökonoomsem valik.

Kicker? Paigaldus. Pidime nende hooldusmeeskonda õpetama pehmete, painduvate grafiitlehtede käsitsemiseks. Ääriku lõikamine puudub, hoolikas joondamine ja spetsiaalne mitmekäiguline poltide pingutamise järjekord. Esimesel installimisel kulus rohkem aega. Aga pidas vastu. Kolm aastat hiljem plaanitud ülevaatusel olid tihendid ikka veel spetsifikatsioonis. See on jätkusuutlikkus, mida saate mõõta: null leket, null asendust, null jäätmeid, mida sellest süsteemist kolme aasta jooksul ei tekita.

Niisiis, mis on parim? See on kontekstuaalne vastus

Näete, pole olemas ühte parimat materjali. Parim säästev tihend on see, mis on optimaalselt sobitatud selle teeninduskeskkonnaga, paigaldatud täpselt ja hankitud kogu elutsüklit silmas pidades. Madala rõhuga veetoru puhul võib ringlussevõetud sisuga CNA olla jätkusuutlikkuse tipp. Agressiivse happeteenuse jaoks võib tõeline roheline valik olla vastupidav, keemiliselt inertne PTFE (või parem, taaskasutatud PTFE), mis kestab aastakümneid.

Minu nõuanne? Esiteks määrake halastamatult oma tööparameetrid – meedium, kontsentratsioon, temperatuur, rõhk, jalgrattasõit. Teiseks seadke esikohale vastupidavus ja lekkevaba jõudlus. Kauakestev tihend on oma olemuselt vähem raiskav. Kolmandaks uurige oma rakenduse jaoks taaskasutatud sisu valikuid (nt ümbertöödeldud PTFE või kumm) – tehnoloogia muutub paremaks. Lõpuks käsitlege paigaldamist materjali spetsifikatsiooni osana. Täiuslik mutrivõtmega hävitatud tihend on 100% jäätmed.

See on praktiline, mõnevõrra segane tehniline otsus, mitte märkeruut. Ja see on põhjus, miks vestlused tootjatega, kellel on sügavad rakendusteadmised, nagu näiteks tootjatega Handan Zitai kinnitus, on hindamatud. Nad asuvad Yongnianis ja näevad lugematute tööstusharude nõudmisi ja ebaõnnestumisi, mis annab neile pragmaatilise, mitteteoreetilise ülevaate sellest, millised materjalid pakuvad reaalses maailmas jätkusuutlikku jõudlust. See on selline ülevaade, mis viib teid kataloogi spetsifikatsioonidest kaugemale ja viib teid tõeliselt usaldusväärsete, vähendatud jäätmekogustega tihenduslahendusteni.