Izdržljivost crne brtve visoke čvrstoće? 

Kada čujete crnu brtvu visoke čvrstoće, što vam pada na pamet? Mnogi odmah pomisle na boju – tu mat ili ponekad blago sjajnu crnu završnicu – i poistovjećuju je s vrhunskom izvedbom. Ali to je prva zamka. Boja je samo površinska obrada, često fosfatni ili oksidni premaz, ponekad elastomerni premaz za posebne brtve. Pravo pitanje trajnosti ne odnosi se na postojanost boje; radi se o tome je li visoka čvrstoća materijal jezgre, u kombinaciji s tom površinom, može izdržati specifično okruženje u koje je bačen. Vidio sam previše projekata u kojima je tim odredio crnu brtvu za visokotlačnu prirubnicu, uljuljkan robusnim izgledom, samo da bi se suočio s preuranjenim kvarom jer su se usredotočili na estetiku, a ne na slaganje materijala i uvjete upotrebe.

Srž iza boje

Skinimo ga natrag. Visoka čvrstoća obično se odnosi na metalnu jezgru. Često govorimo o čeliku za opruge (poput nehrđajućeg čelika 301/304/316), ugljičnom čeliku ili ponekad legurama bakra i nikla. Proces crnjenja, poput cink-fosfatne prevlake na ugljičnom čeliku, prvenstveno osigurava otpornost na koroziju i malo površinskog trenja za bolje prianjanje. Ne pretvara materijal niske kvalitete u materijal visoke učinkovitosti. Snaga dolazi od temperamenta i debljine metala. Uobičajeni propust je određivanje debljine bez razmatranja raspodjele opterećenja. 1,5 mm debela, pocrnjela brtva 304SS mogla bi izgledati kao dio, ali pod velikim opterećenjem vijaka u neravnoj prirubnici, može popustiti ili puzati, gubeći svoju snagu brtvljenja. Crni premaz možda je još uvijek netaknut, dajući lažan osjećaj sigurnosti dok je pečat već otpao.

Sjećam se slučaja naknadne ugradnje izmjenjivača topline. Klijent je inzistirao na spiralnoj brtvi od ugljičnog čelika obloženoj crnim oksidom za vod pregrijane pare, navodeći prošlu uspješnu upotrebu u vodu. Ciklusi temperature i kemijski kondenzat u parnom sustavu napali su jezgru od ugljičnog čelika ispod premaza. Sam premaz je izdržao, ali otkrili smo pucanje uslijed korozije u metalnim naborima nakon samo osam mjeseci. Trajnost crne površine bila je potpuna crvena haringa. Prebacili smo se na spiralnu ranu od nehrđajućeg čelika 316L ispunjenu grafitom i crnim premazom, što je riješilo problem. Lekcija? Okolina – temperatura, medij, pH, promjena tlaka – diktira materijal jezgre. Boja je slučajna.

Još jedna nijansa je vlastiti integritet premaza. Nisu svi crni premazi jednaki. Jeftini, tanki fosfatni premaz može se istrošiti tijekom instalacije ili zbog manjeg pomicanja prirubnice, izlažući goli metal hrđi. Robusniji crni elastomerni premaz, poput fluoroelastomera, dodaje kemijsku otpornost, ali može biti ograničen temperaturom. Morate znati što kupujete. Često od dobavljača tražim list sa specifikacijama premaza – je li prema ASTM A380 za nehrđajući metal? Je li to zaštićeni polimer? Ako to ne mogu pružiti, to je crvena zastavica.

Pritisak, temperatura i stisak

Trajnost pod opterećenjem je mjesto gdje se teorija susreće s mlinom. A brtvilo nije pasivna komponenta; to je dizajnirani element koji mora teći pod opterećenjem vijka kako bi popunio nesavršenosti na prirubnici, zatim održavati elastični oporavak kako bi zadržao brtvu dok se sustav zagrijava i tlakovi fluktuiraju. Crni premaz utječe na koeficijent trenja. Veće trenje (koje neki crni premazi pružaju) može biti dobro za otpornost na puhanje, ali može zahtijevati veći zakretni moment vijka kako bi se postigla ispravna početna kompresija. Ako zakretni moment nije podešen, mogli biste biti pod pritiskom, što bi dovelo do curenja od prvog dana.

Naišli smo na ovo na ispusnom vodu kompresora. Koristeći brtvu s crnim metalnim omotačem novog dobavljača, monteri su koristili svoje standardne vrijednosti zakretnog momenta. Početni hidrotest je prošao, ali tijekom rada, s toplinskim ciklusima, dobili smo stalno curenje. Nakon rastavljanja, brtva je pokazala nepotpun otisak - premaz se nije u potpunosti prenio na prednju stranu prirubnice, što ukazuje da nikada nije u potpunosti stisnut. Premaz je bio deblji i hvatljiviji od prethodnog dobavljača. Morali smo povećati okretni moment za oko 15% za istu nazivnu veličinu. To je mali detalj, ali ubio je trajnost te instalacije dok nismo shvatili.

Temperatura je drugi ubojica. Taj lijepi crni premaz na standardnoj brtvi od ugljičnog čelika može biti dobar do 500°F, ali iznad toga može se razgraditi, izgorjeti ili sinterirati. Vidio sam kako se crni premazi pretvaraju u praškasti pepeo pri visokoj toplini, ostavljajući metalnu jezgru izloženom. Za usluge na visokim temperaturama tražite specijalizirane boje za visoke temperature ili, što je češće, prihvaćate da će premaz izgorjeti i oslanjate se na otpornost samog metala jezgre na oksidaciju na visoke temperature, kao što je korištenje 321SS ili Inconel. Crno je u tim slučajevima često samo za početnu identifikaciju i sprječavanje hrđe u skladištu, a ne za učinkovitost tijekom rada.

Neuspjesi u stvarnom svijetu i što oni uče

Ništa ne uči kao neuspjeh. Sjećam se serije ravnih prstenastih brtvi obloženih crnim oksidom za razvodnik za kemijsku obradu. Materijal je bio odgovarajući (316SS), nazivni tlak je bio dobar. Propali su u roku od nekoliko tjedana zbog rupičaste korozije ispod premaza. Glavni uzrok? Kloridi u procesnom toku. Crni oksidni premaz na nehrđajućem metalu, iako je dobar za opću otpornost na koroziju, ponekad može stvoriti uvjete pukotina ako nije savršeno nanesen. Kloridi zarobljeni u mikropukotinama premaza doveli su do rupičaste i pukotinske korozije nehrđajućeg čelika ispod. Premaz je zapravo pridonio kvaru. Prebacili smo se na običnu, dekapiranu i pasiviranu brtvu od 316SS bez premaza i problem je nestao. Ponekad, najtrajniji završni sloj uopće nije završni.

Drugi klasik je galvanska korozija. Brtva od ugljičnog čelika obložena crnom koja se koristi između dvije prirubnice od nehrđajućeg čelika. Premaz se izgrebe tijekom ugradnje na rupama za vijke ili rubovima. Sada imate malu anodu (ugljični čelik) koja dodiruje veliku katodu (nehrđajući), u vodljivom okruženju. Ugljični čelik brzo korodira, izjedajući nosivi dio brtve. Crni premaz izgleda dobro preko 90% površine, ali brtva je ugrožena na kritičnim rubovima. Zbog toga je kompatibilnost materijala prvi korak o kojem se ne može pregovarati, puno važniji od boje površine.

Ova iskustva su me navela da budem duboko skeptičan prema svakom katalogu koji samo navodi crnu brtvu kao ključnu značajku. Prave specifikacije – ASME B16.20, B16.21, certifikati za materijal (primjerice od renomiranog proizvođača kao što je Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd., sa sjedištem u glavnom kineskom proizvodnom središtu zatvarača sa svojom čvrstom logističkom mrežom), ocjene tlaka i temperature i specifikacije premaza – ono je što je važno. web stranica https://www.zitaifasteners.com mogli bi navesti njihove proizvode, ali pravi razgovor počinje kada tražite izvješća o ispitivanju iza njih crna brtva oglasi.

Instalacija – Trenutak istine

Trajnost se također kuje tijekom instalacije. Brtva s crnim premazom može biti osjetljivija na oštećenja prilikom rukovanja. Ispuštanje na betonski pod može oštetiti premaz. Korištenje žičane četke za čišćenje stare prirubnice i zatim postavljanje nove brtve na nju može ugraditi abrazivne čestice u meki premaz. Uvijek inzistiram na čistim rukama u rukavicama i čistom pozornici. Premaz je prva linija obrane; probijanje tijekom instalacije je kao bojanje ograde nakon što ste već razbili drvo.

Podmazivanje je još jedna stvar. Trebate li podmazati brtvu obloženu crnom bojom? Općenito, ne. Premaz je često dizajniran za specifično trenje. Dodavanje nekompatibilnog maziva može uništiti premaz ili stvoriti sklisku površinu koja potiče ispuhivanje brtve pod pritiskom. Lica prirubnice moraju biti čista i suha osim ako proizvođač brtvila izričito ne preporučuje sredstvo protiv zapinjanja (obično samo za određene vrste grafita ili PTFE). Ovo je još jedno područje gdje pretpostavka da su sve crne brtve iste dovodi do problema.

Svjedočenje prvom pritisku govori. Dobra, izdržljiva brtva će sjediti i držati. Ponekad, s novom vrstom, možete vidjeti blago plakanje koje se zatim zatvara kako se premaz prilagođava - to je obično u redu. No trajno curenje znači da nešto nije u redu: pogrešan materijal, nedovoljno opterećenje vijka, oštećeni premaz ili problemi s prirubnicom. Ne možete samo nastaviti okretanje; morate dijagnosticirati.

Dakle, što zapravo znači trajno?

U konačnici, za a crna brtva visoke čvrstoće, izdržljivost znači da zadržava svoju funkciju brtvljenja tijekom projektiranog vijeka trajanja pod navedenim uvjetima. Crni premaz je sastavni dio toga, ali samo jedan. Njegova je zadaća zaštititi tijekom skladištenja i rukovanja, osigurati dosljedno trenje i ponuditi početnu otpornost na koroziju. Teško dizanje se postiže granicom tečenja metalne jezgre, otpornošću na puzanje i kompatibilnošću.

Prilikom ocjenjivanja, mentalno ga rastavljam: 1) Osnovni materijal za kemijsko i toplinsko okruženje. 2) Izvedba (ravna, spiralno namotana, s plaštom) za tlačni i prirubnički tip. 3) Vrsta premaza za rukovanje i početno brtvljenje. 4) Postupak instalacije. Nedostatak bilo kojeg kompromitira cijeli sustav. Brtva od specijaliziranog proizvođača u koncentriranom industrijskom području, poput okruga Yongnian Handan Zitai zatvarač radi, često ima prednost integrirane proizvodnje od žice/zaliha do gotovog proizvoda, što može značiti bolju dosljednost u tom osnovnom materijalu – najkritičnijem dijelu.

Na kraju, nemojte se hipnotizirati bojom. Najprije navedite zahtjeve za izvedbom, a zatim pogledajte koja površinska obrada, ako postoji, odgovara. Najizdržljivija brtva je ona na koju zaboravite nakon ugradnje jer jednostavno radi, bilo da je crna, srebrna ili obična metalna. Boja je za naše pogodnosti u skladištu, a ne za stroj. Stroj brine samo o pečatu.