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2023年4月3日

完美匹配:如何評估材料的耐化學性與流體相容性

作者:西瑪·甘加蒂爾卡

為應用選擇合適的彈性體是確保O型環最佳性能與降低過早失效的關鍵。 其中關鍵考量因素在於對工藝流體的耐受性。不同類型的彈性體對各類流體的耐受程度各異,因此材料選擇對密封設計至關重要。若密封材料與特定介質不相容,可能導致密封件膨脹,或引發硬度變化、抗拉強度與伸長率等物理性能劣化等效應,進而造成密封件過早失效。  

溫度同樣會影響彈性體抵抗化學侵蝕的能力。隨著溫度升高,彈性體在工藝流體中維持其性能的能力可能衰退。某種彈性體在低溫下可能展現出優異的耐化學性,但在高溫環境下表現卻可能不盡理想。因此,在選材時考量溫度效應至關重要,以確保材料能在流體環境中維持其性能。

浸漬測試透過特定溫度與持續時間,用以評估特定材料對某類流體的抗性。以下為理解特定材料在熱水環境中表現的測試程序範例:

取一個物理特性為-214的O型環,將其浸入攝氏250度(華氏250度)的蒸餾水中,持續三天。從容器中取出後,測量O型環的尺寸以了解材料在熱水浸泡期間的變化。通常會測量以下性質的變化: 

  • 硬度 
  • 抗拉強度 
  • 伸長率
  • 體積變化

評估彈性體耐化學性的一種慣例方法是測定體積變化百分比,並據此賦予評級。在此方法中,若暴露後測得體積變化低於10%,則該材料被視為適用於該溫度下的該流體。體積膨脹率介於10%至20%之間通常亦屬適用範圍。 體積膨脹率介於20%至40%的材料在特定情況下仍可能適用,但選材前建議與應用工程師商討。若彈性體在該流體中的膨脹率達40%或以上,則不被視為理想的材料選項。

另一種測定耐化學性方法除體積膨脹外,亦考量抗拉強度的變化。在此情況下,若彈性體體積膨脹低於15%且抗拉強度變化小於15%,則判定其與測試流體具有優異相容性。當體積與抗拉強度變化介於15%至30%之間時,表示該彈性體與浸漬流體產生輕微化學反應。 若體積或抗拉強度變化超過30%,則表示發生中度化學侵蝕。

透過檢視彈性體在特定製程流體中的物理特性變化(包括溫度影響),可推薦合適的材料以確保最佳密封性能。  

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