:導入$ポンプとバルブのシール不良の100億のコスト
メカニカルシールは、世界中の回転機器およびバルブシステムで最も一般的な故障箇所です。油圧研究所とapiからの業界データはそれを示していますシール不良は、すべてのポンプメンテナンス事象の約40 ~ 60%を占めています全世界の推定コストを表しています$年間10 ~ 15億ドル計画外のダウンタイム、製品の損失、環境のクリーンアップ、および交換コンポーネント。
ほとんどのシール不良の根本的な原因はここにありますシールフェイスインターフェースの極端な動作環境pv値が15 mpa・m/sを超える、摺動速度が30 m/sまで、極低温から300°c +までのプロセス温度、腐食性化学物質、研磨スラリー、高圧ガスとの接触。従来のシール面材料(カーボングラファイト、タングステンカーバイド、アルミナ、反応結合sic)には、要求の厳しいサービスにおいて予測可能な故障モードにつながる基本的な制限があります。
窒化ケイ素(Si₃N₄)陶磁器シールフェイステクノロジーの革新的な進歩を表しています。そのユニークな組み合わせで最高破壊靭性(kIC6 ~ 8メガパスカル・m½)、自己潤滑トライボフィルム形成、優れた耐薬品性、熱衝撃耐性Si₃N₄により、機械印机离开这里mean-time-between-failure (MTBF)で改善努力の3 ~ 5×world's最も要求の厳しいポンプおよびバルブサービス。本技術ガイド、完全な工学場合Si₃N₄陶磁器の印。
何でSi₃₄ポンプやバルブアザラシ?
機械的なseal's性能は基本的にシール面の材質によって決まります。四と₃N₄は同利点性能評価に必要な勝負どころに立つたびな性能次元を越えて信頼できる封印の元へ:
最高陶器,ほんとうに頭が下がる
KIC6 ~ 8メガパスカル・m½
Seal-Grade硬度
GPaを采HVスーパー・スキンズ」
無給油スライド
μ= 0.05-0.15 (tribofilm)
■耐薬品性
pH追い越され|最も溶剤| Most solvents
Si₃N₄靭性利用
シール面材料は日常的に経験します圧力サージ、ドライランニング、および粒子摂取による衝撃荷重。SiCアル・₂O₃(KIC3 ~ 5メガパスカル・m½このような状態では致命的に骨折する。Si₃N₄'s2×高く,ほんとうに頭が下がる圧力過渡、ウォーターハンマー、および他のセラミックシール面を破壊する偶発的な乾燥走行にも耐えることができます。
こと润滑剤映画
スライド確信に連絡環境下で、Si₃N₄水と反応すると細いを形成し二酸化ケイ素(sio soso2) -二酸化ケイ素の化合物。シール面のインターフェースですこの自己生成潤滑層は、摩擦を低減しますμ≈0.05-0.15-起動時、シャットダウン時、潤滑限界時でも低摩耗動作を可能にします。
国璽機械印面勤务时间の-力学Si₃N₄印连络
理解tribology国璽の印面インターフェース何でSi₃₄鑑賞には欠かせない資料国璽の全ての他機性能印面。以下の図、クリティカル・連絡力学Si₃N₄機械の営業条件:
図1:Si₃対面してN₄機械印-力学断面
流体力学フィルム
適切に設計されたメカニカルシールでは、回転リングが薄くなります流体力学液フィルム(~ 0.3-1.0μm)シール面のインターフェースですこの膜は荷重を運び、面間の直接の固体接触を防ぎます。Si₃N₄'s鏡(Ra < 0.1μm)、終えることtribofilmこの映画安定限界润滑環境の中でも防止顔延長印生命体コンタクトだった。
PV値能力
pv値(接触圧力×摺動速度)は、シール面材料の主要な性能指標です。Si₃N₄をpv限界は12 ~ 15 mpa・m/s- sic (6 - 8 mpa・m/s)より約2×、炭素グラファイトやタングステンカーバイドより3 ~ 5×高い。これにより、Si₃N₄印を確実に運営して高圧、高速サービス他の材料が熱亀裂や壊滅的な破壊を受ける場所。
封印Si₃N₄键埋め込め
| 財産 | 典型的な値 | 無関係封印 | 試験標準 |
|---|---|---|---|
| 骨折靭性を分担(KIC) | 6 ~ 8メガパスカル・m½ | 圧力の急上昇、乾燥走行、粒子の衝撃に耐えます | ASTM C1421 |
| 硬度(ヴィッカーズから) | GPaを采HVスーパー・スキンズ」 | プロセス粒子からの研磨摩耗に抵抗します | ASTM C1327 |
| 屈曲力 | 700-1000 MPa | スプリングの負荷と圧力差に耐えます | ASTM C1161 |
| 摩擦係数(μ) | 0.05-0.15 | シール面界面での低発熱 | ASTM G99 |
| 熱伝導率 | 20 ~ 30 W / m・K | シール面からの摩擦熱を放散します | ASTM C408 |
| ワインを | 320×10⁻⁶/°C | 試合金属住宅、顔の反りを維持 | ASTM E228 |
| 熱ショック抵抗 | ΔT > 800°C | 熱いシールへの冷たい液体注入に耐えられます | ASTM C1525 |
| マックスサービス温度 | 1400°C(不活性) | 高温炭化水素サービスを可能にします | - |
| シール面仕上げ | Ra <、0.1μm | 流体力学的なフィルム形成を可能にします | ISO 4287 |
すべての値のGPS行/ヒップのSi₃N₄。特性は、特定のシール用途向けの微細構造エンジニアリングによって調整することができます。
封印の工程をSi₃N₄指輪
生産seal-grade Si₃N₄指輪はほん微视的支配、例外的密度、仕上面あらさ。製造チェーンには6つの重要な段階があります:
粉ブレンド
高純度α-Si₃N₄(> 99.5%) + Y₂O₃/アル₂O₃添加/但しball-milled 24-48h。
CIP形成
200 ~ 300 mpaの冷間静水圧プレスでシールリング緑色の形状に成形します。
GPS /ヒップ焼成
1750-1900°C、10メガパスカルN₂。TD 99.5%を>ます。β制御-grain成長です
CNC研磨
ダイヤモンドホイール(80→800メッシュ)。倒れる/ ID顔面研磨±5μm。
岩浜&ポーランド
SiC /うちよせるダイヤモンド。最終Ra <、0.1μm。flatness <1 light band。
QC検
光学フラットテスト。Ra profilometry。100%ビジュアル+寸法チェック。
フラットネス- seal'最臨界次元
シール面の平坦性が測定されます光帯域フラットな光と単色の光を使います1つも光が帯域≈0.3μmずれが発生している。達成Seal-grade Si₃N₄顔<1光バンド平坦性シール幅全体にわたって-これは、連続的な流体流体膜を維持し、漏れ経路を防止するために不可欠です。偏差があると、直接面と接触し、急速な摩耗、漏れが発生します。
シールリングのためのgps対ヒップ
印アプリケーションについては、ヒップ焼成(100-200 mpa arでの高温等圧)が推奨されます。hipは>99.9%の理論密度を達成しますゼロ残差多孔质-シール面を通る流体の浸透を防止し、密封面を確保するために不可欠。hipはまた、予測可能なラッピング動作のためのより均一な粒度を生成します。
天武天皇10年(681 Si₃N₄印構成- API標準手配
Si₃N₄印指輪に応じて複数の構成で指定することができる、峻烈サービス安全要件、環境規制を以下の図は、4つの主要なapi 682シール配置を、その典型的な工業用途にマッピングしています。
図2:Si₃N₄印構成- API & 682を配置しましたアプリケーション
拡張された知識我々の幸せがモートケイリンからラストハースまで拡がり₃N₄/炭素vs Si₃N₄/ Si₃N₄ペア:ため確信サービス、Si₃N₄回転antimony-impregnatedのついた指轮でペアてcarbon-graphite静止顔最低摩擦最高のdry-run能力を提供する。ため非潤滑溶剤、高温炭化水素、または腐食性スラリー₃N₄/ i₃両面ため好まれN個の₄対から利益を得るtribofilm無給油機構が襲わ化学的とも顔してるわよhuacijuliは両方の構成を提供します。
Si₃N₄印アプリケーション-業界工业
业界についてプレゼントそれぞれ独特のことSi₃N₄封印挑戦の究明に最適なアドレス:
化学処理
印課題です硫酸(98%)、hcl、naoh、有機溶媒、混合酸サービス。pH範囲ましょう、リッチー
Si₃N₄の利点:Near-universal■耐薬品性。Si₃N₄/ Si₃N個の₄対するAPI 682ダブル配置印5年MTBF強酸性サービスの従来のsic /カーボンペアのvs 6-12ヶ月。
石油&ガス/精製
印課題です炭酸水素塩、炭酸水素塩、炭酸水素塩、炭酸水素塩、炭酸水素塩、炭酸水素塩、炭酸水素塩。
Si₃N₄の利点:nace mr0175 sour serviceに重要なhの耐性、ガス減圧時の熱衝撃耐性、高圧ガスシールのための高いpv能力。
鉱業&鉱物処理
印課題です研磨剤鉱石スラリー(30-60%固体)、テーリングポンプ、高速粒子の影響。
Si₃N₄の利点:hv「スーパー・スキンズ」 gpa硬度は研磨溝加工に耐性があります。破壊靭性(6 ~ 8 mpa・m½)大型粒子による衝撃チッピングを防止します。シール寿命が3 ~ 5倍長くなりましたスラリーサービスにおける対タングステンカーバイド。
発電
印課題ですfgd石灰岩スラリー、250°cのボイラー給水、凝縮ポンプ、冷却水。
Si₃N₄の利点:耐熱衝撃性プラントの起動/停止時の急激な温度変化に対応します。Si₃N₄印とFGDモルタルポンプ18カ月+カ月vs従来のシールの場合は4 ~ 6ヶ月。
パルプ&紙
印課題です二酸化塩素(clo)、過酸化水素(h)、黒液、苛性白液。
Si₃N₄の利点:金属およびカーボングラファイト面を攻撃する積極的な酸化剤に対する免疫。Si₃N₄植物解消ポンプ印シーツと漂白剤#1パルプ工場における計画外ダウンタイムの原因。
制薬&日清食品
印課題です衛生要件、140°cでのcip / sip滅菌、製品汚染ゼロ。
Si₃N₄の利点:生体適合性、非毒性、fda / uspクラスvi準拠。蒸気滅菌サイクルを繰り返しても耐えられます。製品のカーボン粒子汚染はありません。
拡張知識-逃亡排出ガスコンプライアンス:環境規制(epa法21、eu ied、atex)では、vocを取り扱うポンプは維持する必要があります排気量は100 ppm以下。Si₃N₄達成一貫して二重と牽制印<、ppm排出量= 10これにより、プラントは高価な蒸気回収システムなしで最も厳しい環境基準を満たすことができます。
印鑑顔材质比較:螺纹种类:Si₃N₄vs代案
| 財産 | Si₃N₄ | SiC (SSiC) | アル₂O₃ | WC-Co | Carbon-Graphite | Stellite 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 骨折靭性を分担(MPa・m½) | 6 ~ 8★ | 3 ~ 5 | 3 ~ 5 | 10 ~ 15 | - | - |
| 硬度(GPa) | 「スーパー・スキンズ」 | 労苦★ | 15 ~ 20 | 13-17 | 1 ~ 3 | 7 |
| 水に(μの摩擦) | 0.05-0.15★ | 0.1-0.3 | 0.2-0.5 | 0.2-0.4 | 0.05-0.2 | 0.3-0.6 |
| PV制限(MPa・m / s) | 15日まで★ | 6-8 | 3 ~ 5 | 3-5 | 4 | 2 ~ 3 |
| 腐食(pH範囲) | 追い越され★ | て | 3-12 | (Coリーチ) | 限定 | 良い |
| 熱ショック | 優秀な★ | 良い | 適度な | 良い | 貧しい | 良い |
| 全体印点数 | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ | ★★☆☆☆ |
★カテゴリで最高。総合シールスコアは、ポンプ/バルブシール用途の靭性、摩耗、摩擦、腐食、および熱衝撃の総合性能を評価します。
見識によって- Si₃N₄vs SiC決定:sicは、多くの場合、"として指定されています。しかし、SiC's低い破壊靭性(3-5 vs 6-8 mpa・m½)これは、圧力サージ、粒子の衝撃、およびドライランの下での致命的な故障に対して脆弱です。これは、実際のポンプ運転で発生する条件です。Si₃N₄'s 2×高い靭性が提供します安全マージンこれにより、このような致命的な障害を防ぐことができ、初期コストが若干高くなっているにもかかわらず、クリティカルサービスにとって優れた選択肢となっています。
何でパートナーHUACIJULIとSi₃₄ポンプ&バルブ印か?
Seal-Grade専門知識
数十年来のSi₃N₄研究している国璽精密印面製造hello,最適化された機械シール微视的具体的jersey。
Sub-0.1μm仕上面あらさ
岩浜独自目標を達成する精米過程Ra < 0.05μm・み细工< 1バンド一貫して全国生産bones。
API 682コンプライアンス
api 682、iso 21049、およびen 12756寸法規格に準拠して製造されたシールリング。標準サイズ20 ~ 200mmシャフト径+フルカスタム機能。
100%制定された計量検査
出荷前にすべてのシール面が平坦性(光学フラット)、表面粗さ(プロファイロメーター)、寸法(cmm)、および視覚的欠陥を検査します。
ポンプシール不良を排除する準備ができましたか?
御社の過程の条件を-を分かち合い印工兵隊に最適なSi₃N₄推薦を行う予定而这構成不知是申请ありがとうございます。
huacijuliシール技術チームに連絡してくださいよくある質問(faq)
q1:ポンプやバルブのシールに窒化ケイ素が使用されるのはなぜですか?
Si₃N₄一意に結合最高破壊靭性(kIC6 ~ 8メガパスカル・m½)工学陶磁器の中では、無給油スライドtribofilm形成(μ0.05-0.15)、普遍的■耐薬品性(pH追い越され)感と安定熱夸1400°C。これにより、Si₃N、シールを完全₄生き残る圧力に直面しているサージ走るが乾いて粒子衝撃と腐食流体だそれは従来の印資料を滅ぼす
Q2:何種類のSi₃N₄印成分がありますか。
私たちは製造回転シール面、固定シールリング、シャフトスリーブ、スロットルブッシュ、および完全なシール面ペア標準サイズ(20 ~ 200mmシャフト径)およびapi 682、iso 21049、およびen 12756規格を満たすカスタム構成で。Si₃N₄/ Si₃の両方N₄、Si₃N₄/ carbon-graphiteペアを利用することができる。
q3:メカニカルシール面にはどのような面仕上げが必要ですか?
Seal-grade Si₃N₄顔必要Ra <、0.1μm(典型的には0.02-0.05μm)終える鏡との反り<たもので、1バンド(~ 0.3μm)シール幅を横切って。この精度は、徐々に微細化するダイヤモンド/ sic研磨剤を用いた多段ラッピング、そして最終的な研磨によって達成されます。仕上げにより、流体力学的な流体膜形成が保証され、漏れ経路が防止されます。
Q4:から産業が最も利益Si₃N₄印?
化学処理(酸/アルカリポンプ)油類&のガス(サワーガス、h炭酸ガス)鉱業(研磨剤モルタルポンプ)発電(FGD、ボイラー用)パルプ&紙(化学品として用いられるものに限る。)漂白し製薬(衛生的なcipポンプ)、および半導体(超純化学転送)。Si₃Nどこ印顔秀でた₄腐食性の成绩书のみ人でと熱自転車条件ということです。
Q5: Si₃はどうやってN₄SiCを封印面のアプリケーションと比べると?
sicは硬度が高い(22-28 gpa vs 13-17 gpa)低い破壊靭性(3-5 vs 6-8 mpa・m½)。サービスとともに篆刻现実圧力サージ粒子影響、病に苦しむのは経緯やdry-running、SiC顔だけ壊滅的な生き残る骨折Si₃N₄顔がもろくなってるSi₃N₄からも低摩擦(μ0.05-0.15 vsフェルナンド・アギラールアマ0.1-0.3)トライボフィルムの形成と2倍のpv能力(12-15 vs 6-8 mpa・m/s)により、クリティカルおよび高重大度サービスに優れています。
