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2023년 4월 3일

완벽한 매칭: 재료의 내화학성 및 유체 호환성을 평가하는 방법

작성자:시마 강가티르카르

오링의 최적의 성능을 보장하고 조기 고장을 완화하기 위해서는 용도에 적합한 엘라스토머를 선택하는 것이 중요합니다. 고려해야 할 중요한 요소 중 하나는 공정 유체에 대한 저항성입니다. 엘라스토머 유형에 따라 다양한 유체에 대한 저항성이 다르기 때문에 재료 선택은 씰 설계에 매우 중요합니다. 씰 재료가 특정 유체와 호환되지 않으면 씰이 팽창하거나 경도 변화 또는 인장 강도 및 연신율과 같은 물리적 특성의 저하와 같은 다른 영향을 받아 씰이 조기에 파손될 수 있습니다.  

온도는 엘라스토머가 화학적 공격에 저항하는 능력에도 영향을 미칩니다. 온도가 상승하면 공정 유체 내에서 엘라스토머의 특성을 유지하는 능력이 저하될 수 있습니다. 낮은 온도에서 우수한 내화학성을 보이는 엘라스토머도 높은 온도에서는 성능이 떨어질 수 있습니다. 따라서 소재를 선택할 때 유체 내에서 특성을 유지할 수 있는지 확인하기 위해 온도의 영향을 고려하는 것이 중요합니다.

특정 온도와 시간에서의 침수 테스트는 특정 소재가 여러 유체군에 대해 얼마나 저항력이 있는지 평가하는 데 사용됩니다. 특정 소재가 온수 환경에서 어떻게 작동하는지 이해하기 위한 테스트 절차의 예는 다음과 같습니다:

214 O-링의 물리적 특성을 측정하기 위해 250°F의 증류수에 3일 동안 담급니다. 용기에서 꺼낸 후 뜨거운 물에 노출되는 동안 재료가 어떻게 변했는지 파악하기 위해 오링 측정을 수행합니다. 일반적으로 다음과 같은 특성의 변화가 측정됩니다: 

  • 경도 
  • 인장 강도 
  • 신장
  • 볼륨 변경

엘라스토머의 내화학성을 평가하는 한 가지 관례는 부피 변화율을 결정한 다음 그 변화에 따라 등급을 지정하는 것입니다. 이 방법론에서는 노출 후 부피 변화가 10% 이하로 측정되면 해당 소재가 해당 온도에서 해당 유체에 사용하기에 적합한 것으로 간주합니다. 일반적으로 부피 팽창이 10~20% 사이로 측정되는 것이 적합합니다. 특정 상황에서는 20~40%의 부피 팽창이 측정되는 소재도 적합할 수 있지만, 소재를 선택하기 전에 애플리케이션 엔지니어와 상의하는 것이 좋습니다. 엘라스토머가 40% 이상 팽창하면 해당 유체에서 좋은 소재 후보로 간주되지 않습니다.

내화학성을 결정하는 또 다른 방법은 부피 팽창과 더불어 인장 강도 변화를 고려하는 것입니다. 이 경우 부피 팽창이 15% 미만이고 인장 강도 변화가 15% 미만인 엘라스토머는 테스트한 유체와의 호환성이 우수한 것으로 판단할 수 있습니다. 부피와 인장 강도가 15%에서 30% 사이로 변화하면 탄성 중합체가 침지 유체와 가벼운 화학 반응성을 경험했음을 나타냅니다. 부피 또는 인장 강도가 30% 이상 변화하면 중간 정도의 화학적 공격이 발생했음을 나타냅니다.

온도에 따른 영향을 포함하여 특정 공정 유체에서 엘라스토머의 물리적 특성 변화를 검토하여 최적의 씰 성능을 보장하는 데 적합한 소재를 추천할 수 있습니다.  

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