Korkean lujuuden mustan tiivisteen kestävyys? 

Mitä tulee mieleen, kun kuulet vahvan mustan tiivisteen? Monet ajattelevat heti väriä – tuo mattapintainen tai joskus hieman kiiltävä musta viimeistely – ja yhdistävät sen erinomaiseen suorituskykyyn. Mutta se on ensimmäinen ansa. Väri on vain pintakäsittely, usein fosfaatti- tai oksidipinnoite, joskus elastomeeripinnoite tiettyjä tiivisteitä varten. Todellinen kestävyyskysymys ei ole värin kestävyydestä; kyse on siitä, onko korkea lujuus ydinmateriaali yhdistettynä tähän pintaan kestää tietyn ympäristön, johon se joutuu. Olen nähnyt liian monia projekteja, joissa tiimi on määritellyt mustan tiivisteen korkeapainelaippaan vankan ulkonäön tuudittamana, mutta kohdatakseen ennenaikaisen epäonnistumisen, koska ne keskittyivät esteettiseen materiaaliin pinoamisen ja huolto-olosuhteiden sijaan.

Värin takana oleva ydin

Irrotetaan se takaisin. Suuri lujuus viittaa tyypillisesti metalliseen ytimeen. Puhumme usein jousiteräksestä (kuten ruostumaton 301/304/316), hiiliteräksestä tai joskus kupari-nikkeliseoksista. Mustatusprosessi, kuten hiiliteräksen sinkkifosfaattipinnoite, tarjoaa ensisijaisesti korroosionkestävyyden ja hieman pintakitkaa paremman pidon saamiseksi. Se ei taianomaisesti muuta heikkolaatuista materiaalia tehokkaaksi. Lujuus tulee metallin luonteesta ja paksuudesta. Yleinen laiminlyönti on paksuuden määrittäminen ottamatta huomioon kuorman jakautumista. 1,5 mm paksu, mustattu 304SS-tiiviste saattaa näyttää osalta, mutta suuressa pulttikuormituksessa epätasaisessa laipassa se voi taipua tai virua ja menettää tiivistysvoimansa. Musta pinnoite saattaa olla edelleen ehjä, mikä antaa väärän turvallisuuden tunteen, kun tiiviste on jo epäonnistunut.

Muistan tapauksen lämmönvaihtimen jälkiasennuksesta. Asiakas vaati mustaa oksidipinnoitettua hiiliteräksistä kierrettyä tiivistettä tulistettuun höyrylinjaan vedoten aiempaan menestyksekkääseen käyttöön vesilinjassa. Höyrypalvelun lämpötilakierto ja kemiallinen lauhde hyökkäsivät pinnoitteen alla olevaan hiiliteräsytimeen. Pinnoite itse kesti, mutta metallipoimuissa havaitsimme jännityskorroosiohalkeilua jo kahdeksan kuukauden kuluttua. Mustan pinnan kestävyys oli täydellinen punainen silli. Vaihdoimme grafiittitäytteiseen, mustalla päällystettyyn 316L ruostumattomaan kierteeseen, joka ratkaisi asian. Oppitunti? Ympäristö – lämpötila, väliaineet, pH, paineen kierto – sanelee ydinmateriaalin. Väri on satunnainen.

Toinen vivahde on pinnoitteen oma eheys. Kaikki mustat pinnoitteet eivät ole samanarvoisia. Halpa, ohut fosfaattipinnoite voi kulua pois asennuksen aikana tai pienestä laipan liikkeestä altistaen paljaan metallin ruosteelle. Tukevampi musta elastomeeripinnoite, kuten fluorielastomeeri, lisää kemiallista kestävyyttä, mutta sitä voidaan rajoittaa lämpötilan mukaan. Sinun täytyy tietää, mitä olet ostamassa. Kysyn usein toimittajilta pinnoitteen teknisiä tietoja – onko se ASTM A380 ruostumattoman teräksen osalta? Onko se patentoitu polymeeri? Jos he eivät voi tarjota sitä, se on punainen lippu.

Paine, lämpötila ja puristus

Kestävyys kuormitettuna on paikka, jossa teoria kohtaa hiomakoneen. A tiiviste ei ole passiivinen komponentti; se on suunniteltu elementti, jonka täytyy virrata pulttikuormituksen alaisena täyttääkseen laipan epätasaisuudet ja ylläpitää sitten elastista palautumista, jotta tiiviste pysyy järjestelmän lämpenemisen ja paineiden vaihtelun aikana. Musta pinnoite vaikuttaa kitkakertoimeen. Suurempi kitka (jonka jotkin mustat pinnoitteet tarjoavat) voi olla hyvä vastustamaan puhallusta, mutta saattaa vaatia suuremman pultin vääntömomentin oikean alkupuristuksen saavuttamiseksi. Jos vääntömomenttia ei säädetä, saatat alipuristaa, mikä johtaa vuotoon ensimmäisestä päivästä lähtien.

Törmäsimme tähän kompressorin purkauslinjalla. Uuden toimittajan mustalla pinnoitetulla metallivaippatiivisteellä asentajat käyttivät vakiomomenttiarvojaan. Alkuperäinen vesitesti meni läpi, mutta toiminnassa, lämpökierrolla, saimme jatkuvan vuodon. Purkamisen yhteydessä tiiviste osoitti epätäydellisen jalanjäljen – pinnoite ei ollut siirtynyt kokonaan laippapinnalle, mikä osoittaa, että se ei koskaan puristunut täysin kokoon. Pinnoite oli paksumpi ja pitävämpi kuin edellisellä toimittajalla. Meidän piti painaa vääntömomenttia noin 15 % samalla nimelliskoolla. Se on pieni yksityiskohta, mutta se tappoi kestävyys asennuksesta, kunnes tajusimme sen.

Lämpötila on toinen tappaja. Normaalin hiiliterästiivisteen hieno musta pinnoite saattaa olla hieno 500 °F asti, mutta sen yläpuolella se voi hajota, palaa tai sintrautua. Olen nähnyt mustien pinnoitteiden muuttuvan jauhemaiseksi tuhkaksi korkeassa kuumuudessa jättäen metalliytimen näkyviin. Korkean lämpötilan palveluissa etsit erikoistuneita korkean lämpötilan maaleja tai yleisemmin hyväksyt, että pinnoite palaa pois, ja luotat itse ydinmetallin korkean lämpötilan hapettumiskestävyyteen, kuten 321SS:n tai Inconelin käyttö. Musta näissä tapauksissa on usein vain alkuperäistä tunnistamista ja ruosteenestoa varten varastoinnissa, ei käytönaikaista suorituskykyä varten.

Tosimaailman epäonnistumiset ja mitä ne opettavat

Mikään ei opeta niin kuin epäonnistuminen. Muistan erän mustaoksidipinnoitettuja tasarengastiivisteitä kemiallisen käsittelyn jakoputkeen. Materiaali oli oikea (316SS), paineluokka hyvä. Ne epäonnistuivat viikkojen kuluessa pistekorroosion vuoksi pinnoitteen alla. Perimmäinen syy? Kloridit prosessivirrassa. Ruostumattoman teräksen musta oksidipinnoite, vaikka se on hyvä yleisen korroosionkestävyyden vuoksi, voi joskus luoda rakoja, jos sitä ei ole levitetty täydellisesti. Pinnoitteen mikroraot loukkuun jääneet kloridit johtivat ruostumattoman teräksen alla olevan piste- ja rakokorroosioon. Pinnoite itse asiassa vaikutti epäonnistumiseen. Vaihdoimme tavalliseen, peitattuun ja passivoituun 316SS-tiivisteeseen ilman pinnoitetta, ja ongelma hävisi. Joskus kestävin viimeistely ei ole ollenkaan viimeistelyä.

Toinen klassikko on galvaaninen korroosio. Mustalla pinnoitettu hiiliterästiiviste, jota käytetään kahden ruostumattoman teräslaipan välissä. Pinnoite naarmuuntuu asennuksen aikana pultin reikiin tai reunoihin. Nyt sinulla on pieni anodi (hiiliteräs), joka koskettaa suurta katodia (ruostumaton) johtavassa ympäristössä. Hiiliteräs syöpyy nopeasti syöden pois tiivisteen kantavan osan. Musta pinnoite näyttää hienolta yli 90 % pinnasta, mutta tiiviste on vaarantunut kriittisissä reunoissa. Tästä syystä materiaalien yhteensopivuus on ensimmäinen askel, joka on paljon tärkeämpi kuin pinnan väri.

Nämä kokemukset saavat minut suhtautumaan syvästi skeptisesti kaikkiin luetteloihin, joissa musta tiiviste vain luetellaan keskeisenä ominaisuutena. Todelliset tiedot – ASME B16.20, B16.21, materiaalisertifikaatit (kuten hyvämaineiselta valmistajalta, esim. Handan Zitai Faster Manufacturing Co., Ltd., joka sijaitsee Kiinan suurimmassa kiinnittimien tuotantokeskuksessa ja sen kiinteä logistinen verkosto), paine-lämpötilaluokitukset ja pinnoitteen tekniset tiedot ovat tärkeitä. Verkkosivusto https://www.zitaifasteners.com saattaa listata tuotteitaan, mutta todellinen keskustelu alkaa, kun kysyt niiden takana olevia testiraportteja musta tiiviste listaukset.

Asennus – Totuuden hetki

Kestävyys myös taottu asennuksen aikana. Mustalla pinnoitettu tiiviste voi olla herkempi käsittelyvaurioille. Sen pudottaminen betonilattialle voi murskata pinnoitteen. Vanhan laipan puhdistaminen teräsharjalla ja uuden tiivisteen asettaminen sen päälle voi upottaa hankaavia hiukkasia pehmeään pinnoitteeseen. Vaadin aina puhtaita käsineitä ja puhdasta lavastusaluetta. Pinnoite on ensimmäinen puolustuslinja; sen rikkominen asennuksen aikana on kuin aidan maalaamista sen jälkeen, kun olet jo halkeanut puun.

Voitelu on toinen asia. Pitäisikö mustalla päällystetty tiiviste voidella? Yleensä ei. Pinnoite on usein suunniteltu tiettyä kitkaa varten. Yhteensopimattoman voiteluaineen lisääminen voi rikkoa pinnoitteen tai luoda liukkaan pinnan, joka edistää tiivisteen puhallusta paineen alaisena. Laippapintojen tulee olla puhtaita ja kuivia, ellei tiivisteen valmistaja erityisesti suosittele tarttumista estävää käyttöä (yleensä vain tietyille grafiitti- tai PTFE-tyypeille). Tämä on toinen alue, jossa oletetaan, että kaikki mustat tiivisteet ovat samat, johtaa ongelmiin.

Ensimmäisen painostuksen todistaminen on kertovaa. Hyvä, kestävä tiiviste istuu ja pitää. Joskus uudella tyypillä saatat nähdä lievää itkua, joka sitten tiivistyy, kun pinnoite mukautuu - se on yleensä ok. Jatkuva vuoto tarkoittaa kuitenkin jotain vialla: väärää materiaalia, riittämätöntä pulttikuormitusta, vaurioitunutta pinnoitetta tai laipan pinta-ongelmia. Et voi vain jatkaa vääntöä; sinun täytyy tehdä diagnoosi.

Joten, mitä kestävä todella tarkoittaa?

Lopulta a Korkea lujuus musta tiiviste, kestävyys tarkoittaa, että se säilyttää tiivistystoimintonsa suunnitellun käyttöiän ajan määritetyissä olosuhteissa. Musta pinnoite on osa sitä, mutta vain yksi. Sen tehtävänä on suojata varastoinnin ja käsittelyn aikana, tarjota tasaista kitkaa ja tarjota alkukorroosionkestävyyttä. Raskas nosto tapahtuu ydinmetallin myötölujuuden, virumiskestävyyden ja yhteensopivuuden perusteella.

Arvioinnissa jaan sen henkisesti: 1) Ydinmateriaali kemialliseen ja lämpöympäristöön. 2) Suunnittelu (tasainen, kierretty, vaipallinen) paine- ja laippatyypille. 3) Pinnoitetyyppi käsittelyä ja alkutiivistystä varten. 4) Asennusmenettely. Jonkun puuttuminen vaarantaa koko järjestelmän. Tiiviste erikoistuneelta valmistajalta keskittyneeltä teollisuusalueelta, kuten Yongnianin alueelta Handan Zitai -kiinnike toimii, sen etuna on usein integroitu tuotanto langasta/varastosta valmiiseen tuotteeseen, mikä voi tarkoittaa parempaa johdonmukaisuutta kyseisessä ydinmateriaalissa – kriittisimmässä osassa.

Älä lopulta hypnotisoidu väristä. Määritä ensin suorituskykyvaatimukset ja katso sitten, mikä pintakäsittely sopii, jos sellainen on. Kestävin tiiviste on se, jonka unohdat asennuksen jälkeen, koska se vain toimii, oli se sitten musta, hopea tai tavallinen metalli. Väri on meidän mukavuuttamme varten varastossa, ei koneen. Kone välittää vain tiivisteestä.