Vysoká odolnosť čierneho tesnenia? 

Keď počujete vysokopevnostné čierne tesnenie, čo vám napadne? Mnohým hneď napadne farba – ten matný alebo niekedy jemne lesklý čierny povrch – a prirovnajú si to k vynikajúcemu výkonu. Ale to je prvá pasca. Farba je len povrchová úprava, často fosfátový alebo oxidový povlak, niekedy elastomérový povlak pre špecifické tesnenia. Skutočná otázka trvanlivosti sa netýka farby; ide o to, či vysoká pevnosť materiál jadra v kombinácii s týmto povrchom odolá špecifickému prostrediu, do ktorého sa hodí. Videl som príliš veľa projektov, kde tím špecifikoval čierne tesnenie pre vysokotlakovú prírubu, ukolísaný robustným vzhľadom, len aby čelil predčasnému zlyhaniu, pretože sa zamerali skôr na estetiku než na skladovanie materiálu a servisné podmienky.

Jadro za farbou

Odstránime to späť. Vysoká pevnosť sa zvyčajne vzťahuje na kovové jadro. Často hovoríme o pružinovej oceli (ako nehrdzavejúca 301/304/316), uhlíkovej oceli alebo niekedy zliatinách medi a niklu. Proces černenia, podobne ako povlak zinkofosfátu na uhlíkovej oceli, poskytuje predovšetkým odolnosť proti korózii a trochu povrchového trenia pre lepšiu priľnavosť. Nepremení nekvalitný materiál na vysoko výkonný. Sila pochádza z tvrdosti a hrúbky kovu. Bežným nedodržaním je špecifikácia hrúbky bez zohľadnenia rozloženia zaťaženia. Sčernené tesnenie 304SS s hrúbkou 1,5 mm môže vyzerať ako súčasť, ale pri vysokom zaťažení skrutiek v nerovnomernej prírube sa môže podvoliť alebo posunúť a stratiť svoju tesniacu silu. Čierny povlak môže byť stále neporušený, čo dáva falošný pocit bezpečia, zatiaľ čo tesnenie už zlyhalo.

Spomínam si na prípad dodatočnej montáže výmenníka tepla. Klient trval na špirálovo vinutom tesnení z uhlíkovej ocele potiahnutej čiernym oxidom pre vedenie prehriatej pary, pričom uviedol úspešné použitie vo vodovodnom potrubí v minulosti. Teplotné cykly a chemický kondenzát v parnej prevádzke napadli jadro z uhlíkovej ocele pod povlakom. Samotný povlak vydržal, ale už po ôsmich mesiacoch sme zistili praskanie korózie pod napätím v kovových záhyboch. Trvanlivosť čierneho povrchu bol úplný červený sleď. Prešli sme na grafitom plnený, čierno potiahnutý nerezový špirálový vinutý 316L, ktorý to vyriešil. Poučenie? Prostredie – teplota, médium, pH, tlakové cykly – určuje materiál jadra. Farba je náhodná.

Ďalšou nuansou je vlastná integrita povlaku. Nie všetky čierne nátery sú rovnaké. Lacný tenký fosfátový povlak sa môže počas inštalácie alebo pri menšom pohybe príruby opotrebovať a vystaviť holý kov hrdzi. Robustnejší čierny elastomérový povlak, ako je fluórový elastomér, dodáva chemickú odolnosť, ale môže byť teplotne obmedzený. Musíte vedieť, čo kupujete. Často žiadam dodávateľov o špecifikáciu náteru – je to podľa ASTM A380 pre nerez? Je to patentovaný polymér? Ak to nemôžu poskytnúť, je to červená vlajka.

Tlak, teplota a stlačenie

Odolnosť pri zaťažení je tam, kde sa teória stretáva s brúskou. A tesnenie nie je pasívnou súčasťou; je to navrhnutý prvok, ktorý musí prúdiť pri zaťažení skrutkou, aby vyplnil nedokonalosti príruby, a potom si zachováva elastické zotavenie, aby udržal tesnenie, keď sa systém zahrieva a tlaky kolíšu. Čierny povlak ovplyvňuje koeficient trenia. Vyššie trenie (ktoré poskytujú niektoré čierne povlaky) môže byť dobré na odolnosť proti prasknutiu, ale môže vyžadovať vyšší krútiaci moment skrutky na dosiahnutie správnej počiatočnej kompresie. Ak krútiaci moment nie je nastavený, môžete podhustiť, čo vedie k úniku od prvého dňa.

Narazili sme na to na výtlačnom potrubí kompresora. Použitím čierneho kovového oplášteného tesnenia od nového dodávateľa montéri použili svoje štandardné hodnoty krútiaceho momentu. Počiatočná hydroskúška prebehla, ale v prevádzke s tepelným cyklovaním sme zaznamenali pretrvávajúci únik. Po demontáži tesnenie vykazovalo neúplnú stopu - povlak sa úplne nepreniesol na čelo príruby, čo naznačuje, že nebolo nikdy úplne stlačené. Povlak bol hrubší a priľnavejší ako u predchádzajúceho dodávateľa. Pri rovnakej menovitej veľkosti sme museli zvýšiť krútiaci moment o približne 15 %. Je to malý detail, ale zabil to trvanlivosť tej inštalácie, kým sme na to neprišli.

Druhým zabijakom je teplota. Ten pekný čierny povlak na štandardnom tesnení z uhlíkovej ocele môže byť jemný až do 500 °F, ale nad tým sa môže zhoršiť, zhorieť alebo spekať. Videl som, ako sa čierne povlaky pri vysokoteplotných aplikáciách menia na práškový popol, pričom kovové jadro zostáva odkryté. Pre vysokoteplotné služby hľadáte špecializované vysokoteplotné farby alebo, čo je bežnejšie, akceptujete, že povlak vyhorí, a spoliehate sa na odolnosť samotného jadrového kovu proti oxidácii pri vysokej teplote, ako je použitie 321SS alebo Inconel. Čierna farba v týchto prípadoch často slúži len na počiatočnú identifikáciu a ochranu proti hrdzi pri skladovaní, nie na prevádzkový výkon.

Zlyhania skutočného sveta a čo učia

Nič neučí tak ako zlyhanie. Spomínam si na šaržu plochých krúžkových tesnení potiahnutých čiernym oxidom pre rozdeľovač na chemické spracovanie. Materiál bol správny (316SS), tlaková trieda bola v poriadku. Zlyhali v priebehu týždňov s jamkovou koróziou pod povlakom. Hlavná príčina? Chloridy v procesnom toku. Povlak čierneho oxidu na nehrdzavejúcej oceli, hoci je dobrý pre všeobecnú odolnosť proti korózii, môže niekedy vytvoriť trhliny, ak nie je dokonale aplikovaný. Chloridy zachytené v mikroštrbinách povlaku viedli k jamkovej a štrbinovej korózii nehrdzavejúcej ocele pod ňou. Povlak v skutočnosti prispel k zlyhaniu. Prešli sme na obyčajné, morené a pasivované tesnenie 316SS bez povlaku a problém zmizol. Niekedy je najodolnejšia povrchová úprava vôbec žiadna.

Ďalšou klasikou je galvanická korózia. Tesnenie z uhlíkovej ocele s čiernym povlakom používané medzi dvoma prírubami z nehrdzavejúcej ocele. Povlak sa počas inštalácie poškriabe v otvoroch pre skrutky alebo okrajoch. Teraz máte malú anódu (uhlíková oceľ), ktorá sa dotýka veľkej katódy (nerez), vo vodivom prostredí. Uhlíková oceľ rýchlo koroduje a ničí nosnú časť tesnenia. Čierny povlak vyzerá dobre na 90 % povrchu, ale tesnenie je na kritických hranách narušené. To je dôvod, prečo je materiálová kompatibilita prvým krokom, o ktorom sa nedá vyjednávať, oveľa dôležitejším ako farba povrchu.

Tieto skúsenosti ma vedú k tomu, že som hlboko skeptický voči akémukoľvek katalógu, ktorý ako kľúčovú vlastnosť uvádza len čierne tesnenie. Skutočné špecifikácie – ASME B16.20, B16.21, materiálové certifikáty (ako od renomovaného výrobcu ako napr. Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd.so sídlom v hlavnom čínskom centre výroby spojovacích materiálov so svojou solídnou logistickou sieťou), tlakovo-teplotné hodnotenia a špecifikácie povrchovej úpravy – sú to, na čom záleží. Webová stránka https://www.zitaifasteners.com môžu uvádzať svoje produkty, ale skutočná konverzácia sa začína, keď sa spýtate na správy o testoch čierne tesnenie výpisy.

Inštalácia – Moment pravdy

Trvanlivosť je tiež kovaná počas inštalácie. Tesnenie s čiernym povlakom môže byť náchylnejšie na poškodenie pri manipulácii. Pád na betónovú podlahu môže odštiepiť povlak. Pomocou drôtenej kefy na vyčistenie starej príruby a položením nového tesnenia na ňu môžete do mäkkého povlaku vložiť abrazívne častice. Vždy trvám na čistých rukách v rukaviciach a na čistom mieste konania. Povlak je prvou obrannou líniou; jej porušenie počas inštalácie je ako natieranie plotu po tom, čo ste už drevo popraskali.

Ďalším bodom je mazanie. Mali by ste namazať čierne tesnenie? Vo všeobecnosti nie. Povlak je často navrhnutý pre špecifické trenie. Pridanie nekompatibilného maziva môže narušiť povlak alebo vytvoriť klzký povrch, ktorý podporuje vyfukovanie tesnenia pod tlakom. Čelá prírub by mali byť čisté a suché, pokiaľ výrobca tesnenia výslovne neodporúča ochranu proti zadretiu (zvyčajne len pre určité typy grafitu alebo PTFE). Toto je ďalšia oblasť, kde za predpokladu, že všetky čierne tesnenia sú rovnaké, vedie k problémom.

Svedok prvého natlakovania je výrečný. Dobré, odolné tesnenie bude sedieť a držať. Niekedy pri novom type môžete vidieť mierny plač, ktorý sa potom utesní, keď sa povlak prispôsobí – to je zvyčajne v poriadku. Pretrvávajúci únik však znamená, že niečo nie je v poriadku: nesprávny materiál, nedostatočné zaťaženie skrutiek, poškodený povlak alebo problémy s čelnou plochou príruby. Nemôžete len tak krútiť; musíte diagnostikovať.

Čo teda trvanlivý skutočne znamená?

V konečnom dôsledku pre a Čierne tesnenie vysokej pevnostitrvanlivosť znamená, že si zachováva svoju tesniacu funkciu počas projektovanej životnosti za špecifikovaných podmienok. Čierny povlak je toho súčasťou, ale iba jedným. Jeho úlohou je chrániť počas skladovania a manipulácie, poskytovať konzistentné trenie a ponúkať určitú počiatočnú odolnosť proti korózii. Ťažké zdvíhanie sa vykonáva pomocou medze klzu, odolnosti proti tečeniu a kompatibility základného kovu.

Pri hodnotení to v duchu rozbíjam: 1) Materiál jadra do chemického a tepelného prostredia. 2) Prevedenie (ploché, špirálovo vinuté, opláštené) pre tlakový a prírubový typ. 3) Typ náteru pre manipuláciu a počiatočné utesnenie. 4) Postup inštalácie. Ak niektorá chýba, ohrozí to celý systém. Tesnenie od špecializovaného výrobcu v koncentrovanej priemyselnej oblasti, ako je okres Yongnian, kde Zapínanie Handan Zitai funguje, má často výhodu integrovanej výroby od drôtu/zásoby až po hotový výrobok, čo môže znamenať lepšiu konzistenciu v tomto jadrovom materiáli – najkritickejšej časti.

Nakoniec sa nenechajte zhypnotizovať farbou. Najprv špecifikujte požiadavky na výkon a potom zistite, aká povrchová úprava je vhodná. Najodolnejšie tesnenie je také, na ktoré po inštalácii zabudnete, pretože jednoducho funguje, či už je čierne, strieborné alebo obyčajné kovové. Farba je pre naše pohodlie v sklade, nie pre stroj. Stroj sa stará len o tesnenie.