Độ bền gioăng đen cường độ cao? 

Khi bạn nghe thấy miếng đệm màu đen có độ bền cao, bạn nghĩ đến điều gì? Nhiều người ngay lập tức nghĩ đến màu sắc – lớp hoàn thiện đen mờ hoặc đôi khi hơi bóng – và đánh đồng nó với hiệu suất vượt trội. Nhưng đó là cái bẫy đầu tiên. Màu sắc chỉ là xử lý bề mặt, thường là lớp phủ phốt phát hoặc oxit, đôi khi là lớp phủ đàn hồi cho các con dấu cụ thể. Câu hỏi về độ bền thực sự không phải là về khả năng giữ màu; đó là về việc liệu cường độ cao vật liệu cốt lõi, kết hợp với bề mặt đó, có thể chịu được môi trường cụ thể mà nó được đưa vào. Tôi đã thấy quá nhiều dự án trong đó một nhóm chỉ định một miếng đệm màu đen cho mặt bích áp suất cao, bị ru ngủ bởi vẻ ngoài chắc chắn, nhưng lại sớm phải đối mặt với thất bại vì họ tập trung vào tính thẩm mỹ hơn là chất lượng vật liệu và điều kiện sử dụng.

Cốt lõi đằng sau màu sắc

Hãy lột nó ra. Độ bền cao thường đề cập đến lõi kim loại. Chúng ta thường nói về thép lò xo (như thép không gỉ 301/304/316), thép carbon hoặc đôi khi là hợp kim đồng-niken. Quá trình làm đen, giống như lớp phủ kẽm photphat trên thép carbon, chủ yếu mang lại khả năng chống ăn mòn và một chút ma sát bề mặt để có độ bám tốt hơn. Nó không biến vật liệu cấp thấp thành vật liệu có hiệu suất cao một cách kỳ diệu. Sức mạnh đến từ nhiệt độ và độ dày của kim loại. Một sai lầm phổ biến là chỉ định độ dày mà không xem xét phân bổ tải trọng. Miếng đệm 304SS màu đen, dày 1,5mm có thể trông giống bộ phận này, nhưng dưới tải trọng bu-lông cao trên mặt bích không bằng phẳng, nó có thể bị cong hoặc dão, mất lực bịt kín. Lớp phủ màu đen có thể vẫn còn nguyên vẹn, tạo cảm giác an toàn giả tạo trong khi lớp niêm phong đã bị hỏng.

Tôi nhớ lại một trường hợp trang bị thêm bộ trao đổi nhiệt. Khách hàng yêu cầu một miếng đệm vết thương xoắn ốc bằng thép cacbon phủ oxit màu đen cho đường dẫn hơi nước quá nhiệt, với lý do đã từng sử dụng thành công đường dẫn nước. Chu trình nhiệt độ và sự ngưng tụ hóa học trong dịch vụ hơi nước đã tấn công lõi thép cacbon bên dưới lớp phủ. Bản thân lớp phủ vẫn giữ được nhưng chúng tôi nhận thấy vết nứt do ăn mòn do ứng suất ở các nếp gấp kim loại chỉ sau tám tháng. Độ bền của bề mặt màu đen hoàn toàn là cá trích đỏ. Chúng tôi đã chuyển sang sử dụng dây quấn xoắn ốc không gỉ 316L phủ than chì và phủ màu đen, điều này đã giải quyết được vấn đề. Bài học? Môi trường – nhiệt độ, môi trường, độ pH, chu kỳ áp suất – quyết định vật liệu cốt lõi. Màu sắc là ngẫu nhiên.

Một sắc thái khác là tính toàn vẹn của lớp phủ. Không phải tất cả các lớp phủ màu đen đều như nhau. Lớp phủ phốt phát mỏng, rẻ tiền có thể bị mòn trong quá trình lắp đặt hoặc do chuyển động nhỏ của mặt bích, khiến kim loại trần bị rỉ sét. Lớp phủ đàn hồi màu đen chắc chắn hơn, giống như chất đàn hồi huỳnh quang, tăng thêm khả năng kháng hóa chất nhưng có thể bị giới hạn về nhiệt độ. Bạn phải biết bạn đang mua gì. Tôi thường hỏi các nhà cung cấp về bảng thông số lớp phủ – nó có đạt tiêu chuẩn ASTM A380 cho thép không gỉ không? Nó có phải là một loại polymer độc quyền không? Nếu họ không thể cung cấp thì đó là một lá cờ đỏ.

Áp suất, nhiệt độ và lực ép

Độ bền dưới tải là nơi lý thuyết đáp ứng được máy mài. A miếng đệm không phải là thành phần thụ động; đó là một bộ phận được thiết kế phải chảy dưới tải trọng của bu lông để lấp đầy các khuyết điểm của mặt bích, sau đó duy trì khả năng phục hồi đàn hồi để giữ kín khi hệ thống nóng lên và áp suất dao động. Lớp phủ màu đen ảnh hưởng đến hệ số ma sát. Ma sát cao hơn (mà một số lớp phủ màu đen cung cấp) có thể tốt để chống lại hiện tượng nổ tung nhưng có thể yêu cầu mô-men xoắn bu-lông cao hơn để đạt được lực nén ban đầu thích hợp. Nếu mô-men xoắn không được điều chỉnh, bạn có thể nén dưới mức, dẫn đến rò rỉ ngay từ ngày đầu tiên.

Chúng tôi gặp phải vấn đề này trên đường xả của máy nén. Sử dụng miếng đệm bọc kim loại phủ màu đen của nhà cung cấp mới, những người thợ lắp đã sử dụng các giá trị mô-men xoắn tiêu chuẩn của họ. Thử nghiệm thủy điện ban đầu đã thành công, nhưng trong quá trình vận hành, với chu kỳ nhiệt, chúng tôi đã gặp phải hiện tượng rò rỉ dai dẳng. Sau khi tháo rời, miếng đệm có dấu vết không hoàn chỉnh – lớp phủ chưa chuyển hoàn toàn sang mặt mặt bích, cho thấy nó chưa bao giờ được nén hoàn toàn. Lớp phủ dày hơn và bám chắc hơn so với lớp phủ của nhà cung cấp trước đó. Chúng tôi đã phải tăng mô-men xoắn lên khoảng 15% cho cùng một kích thước danh nghĩa. Đó là một chi tiết nhỏ nhưng nó đã giết chết độ bền của quá trình cài đặt đó cho đến khi chúng tôi tìm ra nó.

Nhiệt độ là kẻ giết người khác. Lớp phủ màu đen đẹp đẽ đó trên miếng đệm bằng thép cacbon tiêu chuẩn có thể chịu được nhiệt độ lên tới 500°F, nhưng trên mức đó, nó có thể xuống cấp, cháy rụi hoặc thiêu kết. Tôi đã thấy lớp phủ màu đen chuyển sang dạng bột tro trong các ứng dụng ở nhiệt độ cao, khiến lõi kim loại lộ ra ngoài. Đối với các dịch vụ nhiệt độ cao, bạn đang xem xét các loại sơn nhiệt độ cao chuyên dụng hoặc phổ biến hơn là chấp nhận rằng lớp phủ sẽ bị cháy và dựa vào khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao của chính kim loại lõi, như sử dụng 321SS hoặc Inconel. Màu đen trong những trường hợp này thường chỉ dùng để nhận biết ban đầu và chống rỉ sét khi bảo quản chứ không dùng để sử dụng.

Những thất bại trong thế giới thực và những điều chúng dạy

Không có gì dạy như một sự thất bại. Tôi nhớ một lô vòng đệm phẳng được phủ oxit đen dành cho ống góp xử lý hóa chất. Vật liệu phù hợp (316SS), mức áp suất ổn. Chúng bị hỏng trong vòng vài tuần do bị ăn mòn rỗ dưới lớp phủ. Nguyên nhân sâu xa? Clorua trong dòng quy trình. Lớp phủ oxit đen trên thép không gỉ, mặc dù có khả năng chống ăn mòn nói chung tốt nhưng đôi khi có thể tạo ra các kẽ hở nếu nó không được áp dụng hoàn hảo. Clorua bị mắc kẹt trong các kẽ hở siêu nhỏ của lớp phủ dẫn đến ăn mòn rỗ và kẽ hở lớp thép không gỉ bên dưới. Lớp phủ thực sự đã góp phần gây ra sự thất bại. Chúng tôi chuyển sang sử dụng miếng đệm 316SS đơn giản, được ngâm và thụ động, không có lớp phủ và vấn đề đã biến mất. Đôi khi, lớp hoàn thiện bền nhất lại là không có lớp hoàn thiện nào cả.

Một cổ điển khác là ăn mòn điện. Một miếng đệm bằng thép carbon phủ màu đen được sử dụng giữa hai mặt bích bằng thép không gỉ. Lớp phủ bị trầy xước trong quá trình lắp đặt tại các lỗ hoặc cạnh bu lông. Bây giờ bạn có một cực dương nhỏ (thép carbon) chạm vào cực âm lớn (không gỉ), trong môi trường dẫn điện. Thép cacbon bị ăn mòn nhanh chóng, ăn mòn phần chịu lực của miếng đệm. Lớp phủ màu đen trông đẹp trên 90% bề mặt, nhưng miếng đệm bị hỏng ở các cạnh quan trọng. Đây là lý do tại sao khả năng tương thích của vật liệu là bước đầu tiên không thể thương lượng, quan trọng hơn nhiều so với màu sắc bề mặt.

Những trải nghiệm này khiến tôi vô cùng nghi ngờ về bất kỳ danh mục nào chỉ liệt kê miếng đệm màu đen là tính năng chính. Thông số kỹ thuật thực – ASME B16.20, B16.21, chứng chỉ vật liệu (như từ nhà sản xuất có uy tín như Công ty TNHH Sản xuất Fastener Handan Zitai., có trụ sở tại trung tâm sản xuất dây buộc lớn của Trung Quốc với mạng lưới hậu cần vững chắc), xếp hạng áp suất-nhiệt độ và thông số kỹ thuật lớp phủ – mới là những vấn đề quan trọng. Trang web https://www.zitaifasteners.com có thể liệt kê các sản phẩm của họ, nhưng cuộc trò chuyện thực sự bắt đầu khi bạn yêu cầu báo cáo thử nghiệm đằng sau những sản phẩm đó miếng đệm màu đen danh sách.

Sắp đặt – Khoảnh khắc của sự thật

Độ bền cũng được rèn trong quá trình cài đặt. Miếng đệm được phủ màu đen có thể dễ bị hư hỏng hơn khi xử lý. Làm rơi nó xuống sàn bê tông có thể làm bong tróc lớp phủ. Sử dụng bàn chải dây để làm sạch mặt bích cũ và sau đó đặt miếng đệm mới lên đó có thể nhúng các hạt mài mòn vào lớp phủ mềm. Tôi luôn nhấn mạnh vào việc phải đeo găng tay sạch sẽ và khu vực dàn dựng sạch sẽ. Lớp phủ là tuyến phòng thủ đầu tiên; vi phạm nó trong quá trình lắp đặt cũng giống như sơn hàng rào sau khi bạn đã làm nứt gỗ.

Bôi trơn là một điểm khác. Bạn có nên bôi trơn một miếng đệm phủ màu đen? Nói chung là không. Lớp phủ thường được thiết kế cho một lực ma sát cụ thể. Việc thêm chất bôi trơn không tương thích có thể phá vỡ lớp phủ hoặc tạo ra bề mặt trơn trượt khiến miếng đệm bị bung ra dưới áp lực. Các mặt mặt bích phải sạch và khô trừ khi nhà sản xuất miếng đệm khuyến nghị cụ thể về chất chống kẹt (thường chỉ dành cho một số loại than chì hoặc PTFE nhất định). Đây là một lĩnh vực khác mà việc cho rằng tất cả các miếng đệm màu đen đều giống nhau sẽ dẫn đến rắc rối.

Chứng kiến áp lực đầu tiên là điều đáng nói. Một miếng đệm tốt, bền sẽ ngồi và giữ chặt. Đôi khi, với loại mới, bạn có thể thấy một vết rỉ nhẹ sau đó sẽ kín lại khi lớp phủ phù hợp - điều đó thường không sao. Nhưng rò rỉ liên tục có nghĩa là có điều gì đó không ổn: vật liệu sai, tải trọng bu lông không đủ, lớp phủ bị hỏng hoặc các vấn đề về mặt mặt bích. Bạn không thể tiếp tục giảm tốc độ; bạn phải chẩn đoán.

Vì vậy, độ bền thực sự có nghĩa là gì?

Cuối cùng, đối với một miếng đệm màu đen cường độ cao, độ bền có nghĩa là nó duy trì chức năng bịt kín trong thời gian sử dụng được thiết kế trong các điều kiện quy định. Lớp phủ màu đen là một thành phần trong đó, nhưng chỉ có một. Nhiệm vụ của nó là bảo vệ trong quá trình lưu trữ và xử lý, tạo ra ma sát ổn định và mang lại khả năng chống ăn mòn ban đầu. Việc nâng vật nặng được thực hiện nhờ cường độ chảy, khả năng chống rão và khả năng tương thích của kim loại lõi.

Khi đánh giá, tôi chia nhỏ nó ra: 1) Vật liệu cốt lõi cho môi trường hóa học và nhiệt. 2) Thiết kế (phẳng, xoắn ốc, có vỏ bọc) cho loại chịu áp và mặt bích. 3) Loại lớp phủ để xử lý và làm kín ban đầu. 4) Quy trình cài đặt. Thiếu bất kỳ một cái nào sẽ làm tổn hại đến toàn bộ hệ thống. Một miếng đệm của một nhà sản xuất chuyên biệt ở khu công nghiệp tập trung, như quận Yongnian, nơi Chốt Handan Zitai hoạt động, thường có lợi thế về sản xuất tích hợp từ dây/kho đến thành phẩm, điều này có nghĩa là tính nhất quán tốt hơn trong vật liệu cốt lõi đó - phần quan trọng nhất.

Cuối cùng, đừng để màu sắc thôi miên. Trước tiên hãy chỉ định các yêu cầu về hiệu suất, sau đó xem cách xử lý bề mặt nào phù hợp, nếu có. Miếng đệm bền nhất là thứ bạn quên sau khi lắp đặt vì nó vẫn hoạt động, cho dù đó là kim loại màu đen, bạc hay trơn. Màu sắc là để thuận tiện cho chúng ta trong kho chứ không phải cho máy móc. Máy chỉ quan tâm đến seal thôi.