Элементами пар трения в торцовых уплотнениях являются неподвижное и вращающееся уплотнительные кольца. Работоспособность элементов пар трения в оборудовании химических производств зависит в основном от физико-механических свойств, коррозионной (химической) стойкости материалов, от качества обработки (шероховатости и плоскостности) поверхностей трения, конструкции узла трения и условий эксплуатации. В зависимости от назначения узла трения и его конструкции, от свойств применяемой среды, ее температуры и давления, от частоты вращения вала и нагрузки в паре трения, от температуры, возникающей в зоне трения, и необходимого ресурса работы применяют различные материалы и их сочетания для изготовления элементов пар трения. 

Материалы, применяемые для пар трения, подразделяются на следующие группы:

Марка материала

ГОСТ, ОСТ, ТУ

Примечание

Коррозионностойкие стали и сплавы:

40Х13

ГОСТ 5632-72

Термообрабатывать до твердости HRCэ 46-51

95Х18

ГОСТ 5632-72

Термообрабатывать до твердости HRCэ 49-53

14Х17Н2

ГОСТ 5632-72

Термообрабатывать до твердости HRCэ 32-37

12Х18Н10Т

ГОСТ 5632-72

Термообработать для снятия внутренних напряжений

10Х17Н13М2Т

ГОСТ 5632-72

Термообработать для снятия внутренних напряжений

10Х17Н13М3Т

ГОСТ 5632-72

Термообработать для снятия внутренних напряжений

06ХН28МДТ

ГОСТ 5632-72

Термообработать для снятия внутренних напряжений

ХН65МВ

ГОСТ 5632-72

Термообработать для снятия внутренних напряжений

Наплавочные материалы:

Стеллит ВЗК

ОСТ 190078-72

Применять в виде наплавок электродами ЦН-2 по ГОСТ 10057-75 на стали и сплавы: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 06ХН28МДТ, 08Х22Н6Т

10Х32Н8

ЧМТУ/ЦНИИЧМ

1249-64

Применять в виде наплавок электродами УОНИ 13/Н1-БК по ГОСТ 10051-75 на стали и сплавы:12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х22Н6Т. Термообрабатывать до твердости HRCэ 46-51

СНГН - 60

ТУ48-19-212-76

Применять в виде наплавок на стали и сплавы: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 06ХН28МДТ, 08Х22Н6Т

ВСНГН - 88

ТУ48-19-212-76

Бронза БрОЦС5-5-5

ГОСТ 613-79

 

Марка материала

ТУ, ТТ

Примечание

Химанит - Т

ТУ 48-0120-17-79

Газонипроницаем

Гоман - В

48-20-31-ТТ-78

Газонипроницаем

2П-1000

ТУ 16-538-252-75

Для обеспечения газонипроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

МНГ ФФ

ТУ 48-20-40-80

Пропитан фенолформальдегидной смолой

МНГ ФФ

ТУ 48-20-40-80

Пропитан фуриловофенолформальдегидной смолой

АО-1500-СО5

ТУ 48-20-3-77

Пропитан сплавом свинца и олова

АО-1500-Б83

ТУ 48-20-3-77

Пропитан баббитом Б-83

АО-1500

ТУ 48-20-4-77

Для обеспечения газонипроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

АГ-1500-СО5

ТУ 48-20-3-77

Пропитан сплавом свинца и олова

АГ-1500-Б83

ТУ 48-20-3-77

Пропитан баббитом Б-83

АГ-1500

ТУ 48-20-4-77

Для обеспечения газонипроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

Марка материала

ТУ, ГОСТ

Примечание

СГ-П (силицированный графит)

ТУ 48-20-89-76

 

СГ-Т (силицированный графит)

ТУ 48-20-89-76

 

БСГ-30 (боросилицированный графит)

ТУ 48-20-72-76

Для обеспечения газонепроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

БСГ-60 (боросилицированный графит)

ТУ 48-20-72-76

 

С-2 (самосвязанный карбид кремния)

ТУ 14-1-2040-77

 

ЦМ-332 (корундовая минералокерамика)

ТУ 48-19-283-77

 

ВК6 (металлокерамика)

ГОСТ 3882-74

 

Марка материала

ТУ, ОСТ

Примечание

Ф-4К20

ТУ 6-05-1412-76

Композиция фторопластовая

Ф-4К15М5

ТУ 6-05-1412-76

Композиция фторопластовая

Ф-4С15

ТУ 6-05-1412-76

Композиция фторопластовая

7В-2А

ОСТ 48-75-73

Графитофторопласт

АФГ-80ВС

ОСТ 48-75-73

Графитофторопласт

АМС-1

ТУ 48-20-45-74

Композиционный полимерный материал на основе углерода

АМС-3

ТУ 48-20-45-74

Композиционный полимерный материал на основе углерода

ЭПАН

ТУ 48-20-103-77

Углеволокнит


Требования к выбору материалов

1. Материалы для изготовления элементов пар трения должны отвечать требованиям соответствующих нормативно-технических документов.

2. Выбор материалов для пар трения производится с учетом их стойкости в условиях воздействия технологической агрессивной среды, физико-механических и антифрикционных свойств, а также с учетом рационального использования и применения дефицитных коррозионностойких сталей и сплавов в тех случаях, когда это вызывается технологической и экономической целесообразностью и когда замена другими материалами не может быть допущена. 

3. Стойкость материалов в агрессивных средах должна отвечать следующим требованиям:
а) Коррозионная стойкость материалов группы "А" должна быть не ниже 5 балла по ГОСТ 13819-68 при отсутствии склонности материалов к межкристаллитной коррозии (испытания по ГОСТ 6032-75), к коррозионному растрескиванию и точечной коррозии.
б) Материалы групп "Б", "В", "Г", должны быть стойкими в агрессивных средах при испытаниях по РД РТМ 26-01-117-79 и ГОСТ 12020-72. 
в) Допускается изменение геометрической формы элементов пар трения под воздействием применяемых сред в пределах поля допусков на данные размеры.

4. Применение элементов пар трения торцовых уплотнений из материалов групп "Б" и "Г" ограничивается предельно допустимыми давлением и температурой в зоне трения.

5. Материалы для элементов пар трения торцовых уплотнений должно быть непроницаемым для рабочей среды.

Требования к конструкции, изготовлению и эксплуатации пар трения

1. Конструкция элементов пар трения должна разрабатываться с учетом условий работы и физико-механических свойств материалов пар трения. 

2. Ширина поверхности трения элемента пары трения из материала с меньшей твердостью должна быть меньше или равна ширине поверхности трения элемента из более твердого материала. 

3. Элементы пар трения из сталей и сплавов, а также металлические детали торцового уплотнения, жестко соединенные с элементами пар трения, должны быть термообработаны для снятия внутренних напряжений. 

4. Пропитку неметаллами материалов из группы "Б" производят после изготовления из них элементов пар трения до окончательной обработки (доводки).

5. Элементы пар трения из материалов групп "Б", "В", "Г" необходимо вклеивать или запрессовывать по наружному диаметру. 

6. Клеящий материал выбирают с учетом особенности работы узла трения (температуры, состава агрессивной среды и т.д.). 

7. Окончательная обработка (доводка) поверхности трения элементов пар трения, закрепляемых в обоймах методом запрессовки или вклеивания, производится после закрепления и проверки мест соединения на газонепроницаемость. 

8. Для окончательной обработки (доводки) поверхностей трения элементов пар трения, изготовленных из материалов групп "Б" и "Г", не допускается применение абразива в виде порошка, пасты и абразивных шкурок.

9. На поверхности трения не допускается наличие внедренных абразивных частиц. 

10. Шероховатость поверхности трения элементов пар трения должна быть в пределах Ra 0.10 - 0.16 мкм по ГОСТ 2789-73.

11. После окончательной обработки (доводки) поверхностей трения механическая обработка (точение, фрезерование, шлифование, сверление, слесарные работы, сварка и пайка) цельных, вклеенных и запрессованных в обоймы пар трения и обойм не допускается. 

12. При применении пары трения из материалов группы "В" отклонение от плоскостности поверхностей трения должно быть не более 0.0006 мм, в остальных случаях - не более 0.0009 мм. 

13. На поверхности трения элементов пар трения не должно быть более двух рисок или раковин на 1 см2 при расстоянии между ними не менее 3 мм.
- допускаются риски длиной не более одной трети ширины поверхности трения узкого кольца, глубиной и шириной не более 0.01 мм, диаметр и глубина раковин не более 0.5 мм.

14. Трещины (более максимально допустимых рисок) и сколы (более максимально допустимых раковин) на поверхности трения элементов пар трения не допускаются.

15. В условиях эксплуатации торцового уплотнения схватывание и заедание материалов пар трения не допускаются. 

16. Не допускается работа пар трения в торцовом уплотнении без контакта с жидкостью (технологической, охлаждающей, запирающей).

17. Работа пары трения торцового уплотнительного устройства в технологических средах, содержащих абразивные частицы, допускается только при условии защиты зоны контакта уплотнительных колец от попадания абразивных частиц и использования для пар трения высокотвердых износостойких материалов.



Допустимые рабочие температуры и давления для различных сочетаний материалов в парах трения

 

 

Материал

 

Допустимые температуры, 0С, не более

Допустимые давления (в паре трения), МПа, не более

Твердые неметаллические и металлокерамические материалы

Металлические материалы

СГ-П, СГ-Т, БСГ-30, БСГ-60, С-2

ЦМ-332

ВК6

Твердость до НВ150

Твердость выше HRCэ40

Химанит-Т

300

6.0

4.0

6.0

1.0

1.0

Гоман-В

300

8.0

4.0

6.0

1.0

1.0

2П-1000

140

3.5

2.0

2.0

-

1.0

АО-1500-СО5

300

2.0

1.0

1.0

-

0.5

АО-1500-Б83

200

1.5

0.7

0.7

-

0.5

АО-1500

140

1.5

1.0

1.0

-

0.5

АГ-1500-СО5

300

1.5

1.0

1.0

0.5

1.0

АГ-1500-Б83

200

1.0

0.7

0.7

0.5

1.0

АГ-1500

140

1.0

0.7

0.7

0.5

1.0

МНГ ФФ

140

1.0

0.7

0.7

0.5

1.0

МНГ ФФФ

140

1.0

0.7

0.7

0.5

1.0

Ф-4К20

120

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Ф-4К15М5

120

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

АФГ-80ВС

120

0.7

0.7

0.7

0.7

0.7

7В-2А

120

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

АМС-1

180

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

АМС-3

180

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

ЭПАН

140

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

СГ-П

400

3.0

-

-

-

-

СГ-Т

400

3.0

-

-

-

-

БСГ-30

140

3.0

-

-

-

-

БСГ-60

400

3.0

-

-

-

-

С-2

400

3.0

-

-

-

-

ЦМ-332

200

-

1.5

-

-

-

ВК6

400

-

-

2.0

-

-