球閥密封材料的發(fā)展和應(yīng)用
PTFE的發(fā)明對(duì)球閥的發(fā)展起著很大的作用,沒有它恐怕不會(huì)有球閥的巨大發(fā)展。但隨著時(shí)間的推進(jìn),PTFE在具有許多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)逐漸顯露出一些缺點(diǎn),如前面提到的“冷流”和熱膨脹,以及壓力—溫度使用等級(jí)的限制。因此,有必要討論密封材料的發(fā)展以及它們的適用范圍。
密封材料就大范圍而言可以分為兩類,一類是高分子材料PTFE及其他聚合物,能保障可靠的密封;第二類是金屬,一般情況只能保障低泄漏率,金屬密封材料將在金屬密封球閥中討論,本文只介紹高分子材料聚合物的軟密封材料。
某些聚合物密封的球閥,工廠試驗(yàn)可以達(dá)到無可見氣泡泄漏,即“零”泄漏。而且在許多場(chǎng)合,在使用的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持這一性能。影響密封性能重要的因素是使用的介質(zhì),如果閥門的使用條件十分嚴(yán)峻,如腐蝕性介質(zhì),極端高溫、高壓等則密封性能會(huì)受很大影響。
密封性能的壽命受下列因素影響:壓力、溫度、壓力的波動(dòng)程度,介質(zhì)流速,閥門操作速度與啟閉頻率。在實(shí)際使用中,這些因素是交叉影響。因此,要獲得長(zhǎng)期的使用壽命和嚴(yán)酷的工況,就要發(fā)展密封材料。
1、聚四氟乙烯(PTFE)純的PTFE是球閥最基本的密封材料,它既具有一定的耐溫范圍,從低溫至最高350℉(177℃),又具有優(yōu)良的抗化學(xué)穩(wěn)定性和自潤(rùn)滑特性,適用范圍較廣。
2、填充PTFE 填充的或者增強(qiáng)的PTFE塑料,實(shí)際上具有純PTFE的一切特性,而其溫度的適用范圍增大,對(duì)4in以下的球閥可擴(kuò)大至400。F(205℃)。填充的材料一般是玻璃纖維、碳、石墨等。
3、金屬增強(qiáng)的PTFE 填充的材料銅粉或其他金屬粉末,設(shè)計(jì)這種密封材料是專門用于較強(qiáng)的壓力波動(dòng)的場(chǎng)合,主要用于紙漿廠蒸煮器的放料系統(tǒng)。
4、特種尼龍 特種尼龍密封座適用于PTFE不能適應(yīng)的更高壓力的場(chǎng)合,根據(jù)閥門的類型和尺寸大小最高可以達(dá)到4500psi,但它的抗化學(xué)穩(wěn)定性較低,廣泛用于高壓液體、空氣及其他氣體(不包括氧氣)的系統(tǒng)中。
5、旦林 是聚甲醛的商品名稱,具有類似金屬的硬度、強(qiáng)度和剛性。較寬的溫度和濕度下有很好的自潤(rùn)滑性,摩擦因數(shù)低,富有彈性,對(duì)大多數(shù)溶劑有較好的耐蝕性,其缺點(diǎn)是對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)氧化劑敏感。適用溫度-40~116℃,抗拉強(qiáng)度為69MPa,剪切強(qiáng)度65MPa,彎曲強(qiáng)度97MPa,線脹系數(shù)為(9.6~12.8)X10-5·℃,成形方法為注塑,最高壓力可達(dá)2400lbf/in2,覆蓋600級(jí)的壓力額定值。
6、PEEK化學(xué)名稱是聚醚醚酮,是含有酮基團(tuán)的芳香族聚合物。具有良好的高溫性能,耐有機(jī)、無機(jī)化學(xué)品和長(zhǎng)時(shí)間耐熱水分解性。在200~260℃范圍內(nèi)可保持其強(qiáng)度和韌性。可進(jìn)行注塑、擠出和壓塑加工。相對(duì)密度1.51,拉伸強(qiáng)度156MPa,彎曲強(qiáng)度250MPa,線脹系數(shù)1.2×10-5℃-1?捎行У赜糜谡羝到y(tǒng),對(duì)于½~2in的球閥,在475lbf/in2的壓力下的飽和蒸汽可達(dá)到可靠的密封。在其他場(chǎng)合,可用于溫度550℉(280℃)并具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性。
7、聚乙烯UHMW這是一種高分子的聚乙烯材料,PTFE不能用于高放射性的場(chǎng)合,大于104rad[1rad(拉德)=10mGy(毫戈)]就需要采用聚乙烯作材料,其適用的輻射級(jí)的劑量可達(dá)2×107rad。這種材料也可用于PTFE禁止使用的場(chǎng)合,如煙草工業(yè)中。
8、聚酰亞胺是一種高性能的塑料,具有很高的耐熱性、尺寸穩(wěn)定性,阻燃性、抗輻射性、抗紫外線和耐堿較差。其抗拉強(qiáng)度為95MPa,彎曲強(qiáng)度為170MPa,線脹系數(shù)為(3.5~4)×10-5℃-1;摩擦因數(shù)為0.15~0.2?捎糜谳^高的溫度(至250℃),加工方式:模壓或注塑?捎糜跓岬臍怏w、油及熱媒介質(zhì),并可用于高磅級(jí)的閥門。但應(yīng)注意,不適用于含水和蒸汽介質(zhì)。