Руководство по выбору уплотнительных колец из нитрильного каучука (NBR) и фторуглеродного эластомера (FKM) для распространённых промышленных машин

Нитрильный каучук (NBR), коммерчески известный как Буна-Н, и фторуглеродный эластомер (FKM) являются базовыми материалами в области промышленного уплотнения. Их правильный выбор имеет решающее значение для обеспечения надёжности и эффективности работы оборудования в таких отраслях, как машиностроение, автомобильная промышленность и тяжёлое оборудование. NBR представляет собой сополимер акрилонитрила и бутадиена, причём его стойкость к маслам прямо пропорциональна содержанию акрилонитрила —обычно составляющему от 18 % до 50 %. Такая структура обеспечивает ему превосходную стойкость к нефтепродуктам, маслам, смазкам, топливам и гидравлическим жидкостям (согласно классификации ASTM D1418). Рабочий температурный диапазон составляет, как правило, от −40 °°C до +120 °C, хотя специально разработанные марки могут расширить этот диапазон. NBR также обеспечивает хорошую прочность на разрыв, стойкость к остаточной деформации при сжатии и износостойкость, что делает его экономически выгодным универсальным уплотнением для насосов, цилиндров, штоков клапанов и гидравлических систем.

FKM, напротив, представляет собой фторсодержащий углеводородный полимер. Его превосходные углерод-фторные связи обеспечивают исключительную стойкость к высоким температурам (непрерывная эксплуатация до 200 °C, кратковременно — до 230 °C), широкому спектру химических веществ (включая кислоты, топливо и агрессивные смазочные материалы), а также превосходную стойкость к озону и ультрафиолетовому излучению. Распространённые типы FKM включают марки A, B, F и GLT, каждая из которых адаптирована под конкретные требования совместимости с рабочими средами и гибкости при низких температурах.

Процесс выбора между NBR и FKM представляет собой структурированное дерево решений:

1. Совместимость с рабочей средой: обратитесь к таблицам химической стойкости. NBR набухает в некоторых эфирах и кетонах; FKM, как правило, инертен по отношению к углеводородам и многим органическим соединениям, однако может разрушаться под действием горячей воды, пара и некоторых аминов.

2. Температурный профиль: Учитывайте как непрерывную рабочую температуру, так и термоциклирование. Применение FKM обязательно для длительной эксплуатации при высоких температурах.

3. Давление и динамическая нагрузка: Оба материала хорошо зарекомендовали себя как в статических, так и в динамических условиях, однако FKM обладает лучшей устойчивостью к остаточной деформации сжатия при высоких температурах.

4. Стандартизация: Стандарты, такие как AS568, определяют размеры, а стандарты материалов, например SAE J515 (AS326 — для определённых композиций FKM, AS018 — для NBR), задают свойства компаундов. Набор уплотнительных колец, организованный по номерам AS568 («dash numbers») и содержащий как уплотнения из NBR, так и из FKM, является важнейшим инструментом технического обслуживания.

На практике гидравлическая система на заводе по производству в США может использовать уплотнения из NBR для контуров с минеральным маслом, но перейти на FKM для контура теплоносителя с высокой температурой. В Индии и Индонезии, где температура окружающей среды и влажность высоки, журналы технического обслуживания оборудования показывают, что замена уплотнений критически важных насосов с NBR на FKM позволяет увеличить интервалы между техническим обслуживанием на 300 %, что значительно снижает совокупную стоимость владения, несмотря на более высокую цену единицы уплотнений FKM. Правильный дизайн уплотнительной канавки —обеспечение достаточной степени сжатия (обычно 15–25 %), достаточного объёма заполнения и гладкой поверхности —столь же важно, как и выбор материала, чтобы предотвратить выдавливание, подгрызание или спиральное разрушение.