Твердосплавные уплотнительные кольца являются ключевыми компонентами в промышленных системах уплотнения, широко используемыми в таких областях, как насосы и клапаны, механические уплотнения, водохозяйственное оборудование и химические реакционные котлы. Их производительность напрямую определяет эффективность уплотнения, срок службы и эксплуатационную стабильность. Основные характеристики уплотнительных колец зависят от используемых материалов. В настоящее время основными материалами для твердосплавных уплотнительных колец на рынке являются твердый сплав серии YG, твердый сплав серии YN и карбид кремния (SiC). В то же время различные марки одного и того же материала (например, YG8, YG10, YN10 и т. д.) имеют значительные различия в производительности из-за различных соотношений компонентов. В этой статье простым языком, в сочетании со списками и таблицами, будет четко проанализированы различия между этими материалами и марками, что поможет специалистам отрасли быстро понять основную логику выбора материала.
1. Прежде всего, уточним основные сравниваемые материалы: основные определения YG, YN и карбида кремния
Прежде чем понять различия, давайте сначала уточним основные свойства этих трех основных материалов, чтобы избежать путаницы:
- Твердый сплав серии YG: Относится к твердому сплаву вольфрам-кобальт, основными компонентами которого являются карбид вольфрама (WC) и связующий кобальт (Co). «YG» — это аббревиатура пиньинь от «Ying Gu» (твердый кобальт). Разница в содержании кобальта является ключом к различению разных марок. Чем выше содержание кобальта, тем лучше прочность материала, но твердость и износостойкость немного снизятся.
- Твердый сплав серии YN: Относится к твердому сплаву вольфрам-кобальт-азот, который основан на серии YG с добавлением нитридов (таких как TiN, TaN и т. д.). «YN» — это аббревиатура пиньинь от «Ying Dan» (твердый азот). Добавление нитридов в основном предназначено для улучшения твердости, термостойкости и стойкости к окислению материала, что делает его пригодным для более суровых высокотемпературных рабочих условий.
- Карбид кремния (SiC): Не является материалом из карбида вольфрама, а является неорганическим неметаллическим материалом. Общие типы включают реакционно-спеченный карбид кремния (RBSiC) и бесспрессовый спеченный карбид кремния (SSiC). Его самые большие характеристики — чрезвычайно высокая термостойкость и коррозионная стойкость, а также высокая твердость, но его прочность относительно слабее, чем у материалов из карбида вольфрама.
2. Основные различия: всестороннее сравнение материалов YG, YN и карбида кремния
Эти три материала являются основным выбором для твердосплавных уплотнительных колец, имеющих существенные различия в применимых сценариях. Ниже приводится подробное сравнение по трем ключевым параметрам: ключевые характеристики, применимые рабочие условия и преимущества/недостатки, представленное более наглядно в виде таблицы:
| Параметр сравнения |
Твердый сплав серии YG |
Твердый сплав серии YN |
Карбид кремния (SiC) |
| Основная твердость (HRA) |
89-92 |
91-94 |
92-95 |
| Износостойкость |
Отличная, подходит для средних и низких нагрузок и обычных условий износа |
Превосходная, на 15%-30% выше, чем у серии YG, подходит для условий повышенного износа |
Чрезвычайно высокая, более износостойкая, чем материалы из карбида вольфрама, особенно подходит для высокоскоростных фрикционных сценариев |
| Термостойкость |
Общая, длительная рабочая температура ≤600℃, легко окисляется при превышении |
Хорошая, длительная рабочая температура ≤800℃, лучшая стойкость к окислению, чем у серии YG |
Отличная, длительная рабочая температура до 1200℃, высокая термостойкость |
| Коррозионная стойкость |
Хорошая, устойчива к коррозии обычными средами, такими как кислоты, щелочи и соли, но не устойчива к сильным окислителям |
Хорошая, немного лучшая коррозионная стойкость, чем у серии YG, с устойчивостью к некоторым окислителям |
Чрезвычайно высокая, устойчива к коррозии большинством кислот, щелочей, солей и сильных окислителей, практически не подвержена эрозии химическими средами |
| Прочность (ударопрочность) |
Хорошая, лучшая прочность среди материалов из карбида вольфрама, выдерживает определенную ударную нагрузку |
Общая, из-за добавления нитридов прочность немного ниже, чем у серии YG, а ударопрочность немного слабее |
Плохая, хрупкая, не устойчива к сильным ударам, легко трескается при ударе |
| Применимые рабочие условия |
Сценарии уплотнения с обычной температурой (≤600℃), средней и низкой нагрузкой и отсутствием сильных ударов, такие как уплотнения обычных водяных насосов и механических передач |
Сценарии уплотнения со средней и высокой температурой (≤800℃), высоким износом и незначительной коррозией, такие как уплотнения высокотемпературных масляных насосов и оборудование для транспортировки химических промежуточных продуктов |
Сценарии уплотнения с высокой температурой (≤1200℃), сильной коррозией и высокоскоростным трением, такие как уплотнения реакционных котлов с сильными кислотами и щелочами, уплотнения высокотемпературных котлов и оборудование для атомной энергетики |
| Преимущества |
Хорошая прочность, высокая экономичность, низкая сложность обработки и широкий спектр применения |
Высокая термостойкость, отличная износостойкость, высокая стойкость к окислению и определенная прочность |
Чрезвычайно высокая термостойкость, коррозионная стойкость и износостойкость, длительный срок службы |
| Недостатки |
Ограниченная термостойкость и износостойкость, не подходит для условий сильной коррозии |
Несколько плохая прочность, цена на 20%-40% выше, чем у серии YG, и немного более высокая сложность обработки |
Хрупкий, плохая ударопрочность, высокая цена (в 2-3 раза выше, чем у серии YG) и высокие требования к точности обработки |
3. Различия между разными марками одного и того же материала: внутренние различия серий YG и YN
В дополнение к различиям между разными материалами, уплотнительные кольца разных марок одного и того же материала также имеют различия в производительности из-за разных соотношений компонентов. Основным влияющим фактором является содержание связующего (содержание кобальта для серии YG, общее содержание кобальта + нитрида для серии YN). Ниже объясняются различия между основными марками серий YG и YN соответственно:
3.1 Различия между основными марками серии YG (Основное различие: содержание кобальта)
Число в марке серии YG представляет собой процентное содержание кобальта. Например, YG8 означает, что содержание кобальта составляет 8%, а остальное — карбид вольфрама. Чем выше содержание кобальта, тем лучше прочность, но твердость и износостойкость немного снизятся, а цена также увеличится с увеличением содержания кобальта.
| Марка |
Содержание кобальта |
Основные характеристики производительности |
Применимые рабочие условия |
| YG6 |
6% |
Наивысшая твердость (HRA≥91), лучшая износостойкость, но худшая прочность и слабая ударопрочность |
Сценарии статического уплотнения с низкой ударной нагрузкой и высоким износом, такие как фиксированные уплотнительные кольца и уплотнения низкоскоростного оборудования |
| YG8 |
8% |
Наилучший баланс между твердостью (HRA≥90) и прочностью, наиболее широко используемая марка в серии YG |
Сценарии динамического уплотнения с обычной скоростью и средней и низкой нагрузкой, такие как обычные водяные насосы, вентиляторы и уплотнения гидравлического оборудования (основной выбор на рынке) |
| YG10 |
10% |
Лучшая прочность, чем YG8, высокая ударопрочность, но немного более низкая твердость (HRA≥89) и износостойкость |
Сценарии уплотнения с определенной ударной нагрузкой и средней и высокой скоростью, такие как оборудование для транспортировки сред, содержащих небольшое количество примесей, и уплотнения горнодобывающей техники |
| YG15 |
15% |
Лучшая прочность, чрезвычайно высокая ударопрочность, но самая низкая твердость (HRA≥88) и износостойкость |
Сценарии уплотнения с высокой ударной нагрузкой и высокой нагрузкой, такие как большие шламовые насосы, дробилки и другие уплотнения оборудования для сред, содержащих много примесей |
3.2 Различия между основными марками серии YN (Основное различие: содержание нитрида)
Число в марке серии YN представляет общее содержание кобальта + нитридов. Добавление нитридов (в основном TiN) в основном предназначено для улучшения термостойкости и стойкости к окислению. Общие марки включают YN6, YN10, YN12 и т. д., среди которых YN10 является наиболее широко используемой маркой.
| Марка |
Общее содержание кобальта + нитрида |
Основные характеристики производительности |
Применимые рабочие условия |
| YN6 |
6% |
Высокое содержание нитрида, наивысшая твердость (HRA≥93), лучшая термостойкость (длительная ≤850℃), но плохая прочность |
Высокотемпературные, низкоударные, высокоизносные сценарии уплотнения, такие как уплотнения высокотемпературных печей для теплоносителя и оборудование для транспортировки расплавленных солей |
| YN10 |
10% |
Наилучший баланс между термостойкостью (длительная ≤800℃) и прочностью, высокая стойкость к окислению, основная марка серии YN |
Средне-высокая температура, средний и высокий износ, незначительные сценарии коррозионного уплотнения, такие как уплотнения высокотемпературных химических насосов, уплотнения паропроводов и оборудование для транспортировки горячего масла |
| YN12 |
12% |
Лучшая прочность, чем YN10, высокая ударопрочность, немного более низкая термостойкость (длительная ≤750℃) |
Средне-высокая температура, определенные сценарии ударного уплотнения, такие как уплотнения высокотемпературных шламовых насосов, уплотнения высокотемпературных вентиляторов и другое высокотемпературное оборудование, содержащее небольшое количество примесей |
4. Руководство по выбору материала: быстрое сопоставление рабочих условий с материалами/марками
После понимания различий между разными материалами и марками вы можете быстро выбрать подходящее твердосплавное уплотнительное кольцо в соответствии с рабочими условиями вашего оборудования. Ниже приведена простая логика выбора:
- Если рабочие условия — нормальная температура, отсутствие коррозии, средняя и низкая нагрузка и отсутствие ударов: приоритет отдается YG8 (наилучшая экономичность, широкое применение); если износ небольшой, можно выбрать YG6 для улучшения износостойкости; если есть небольшие удары, можно выбрать YG10.
- Если рабочие условия — средне-высокая температура (600-800℃), незначительная коррозия и высокий износ: приоритет отдается YN10 (балансирует термостойкость и прочность); если температура выше (≤850℃) и нет ударов, выбирается YN6; если есть удары, выбирается YN12.
- Если рабочие условия — высокая температура (>800℃), сильная коррозия (сильные кислоты и щелочи) и высокоскоростное трение: приоритет отдается карбиду кремния (SiC). Следует обратить внимание на избежание сильных ударов по оборудованию, и при необходимости следует предусмотреть буферные конструкции.
- Если рабочие условия — средняя и низкая температура с примесями и высокой ударной нагрузкой: приоритет отдается YG10 или YG15 (высокое содержание кобальта, хорошая прочность), а серий YN и карбида кремния с высокой хрупкостью следует избегать.
5. Дополнительные примечания: меры предосторожности при использовании
- Хотя уплотнительные кольца из карбида кремния обладают отличными характеристиками, с ними следует обращаться осторожно во время установки, чтобы избежать столкновений, в противном случае они легко трескаются; в то же время следует обеспечить плоскостность уплотнительной поверхности, в противном случае это повлияет на эффект уплотнения.
- При использовании уплотнительных колец серии YG, если температура среды превышает 600℃, следует принять меры по охлаждению, в противном случае уплотнительная поверхность выйдет из строя из-за окисления.
- Рекомендуется выбирать материалы с соответствующими характеристиками для уплотнительной пары (вращающееся кольцо + неподвижное кольцо) одного и того же оборудования, например, вращающееся кольцо YG8, соответствующее неподвижному кольцу YG8, или вращающееся кольцо из карбида кремния, соответствующее неподвижному кольцу из карбида кремния, чтобы избежать быстрого износа, вызванного чрезмерной разницей в твердости.
- С точки зрения цены: карбид кремния ＞ серия YN ＞ серия YG. Среди одних и тех же материалов марки с высоким содержанием связующего имеют более высокие цены. При выборе следует всесторонне учитывать рабочие условия и затраты, и более высокие характеристики не обязательно лучше.
Резюме: суть выбора — «соответствие рабочим условиям»
Различия между разными материалами (YG, YN, карбид кремния) и разными марками одного и того же материала твердосплавных уплотнительных колец в основном заключаются в различиях в акценте на производительность — серия YG превосходит по прочности и экономичности, серия YN сильна в термостойкости и износостойкости, а карбид кремния хорош в термостойкости и коррозионной стойкости. Нет необходимости слепо стремиться к высоким характеристикам при выборе. Ключом является соответствие соответствующих материалов и марок в соответствии с рабочими условиями вашего оборудования, такими как температура, коррозия среды, степень износа, ударная нагрузка и т. д., чтобы обеспечить эффект уплотнения, контролировать затраты и продлить срок службы.
Как практикующий специалист в индустрии твердосплавной промышленной продукции, мы можем настроить подходящий план материала и марки уплотнительного кольца для вас в соответствии с вашими конкретными рабочими условиями (например, тип среды, температура, скорость, давление и т. д.). Если у вас есть конкретные потребности в уплотнении оборудования, пожалуйста, свяжитесь с нами для получения более точных рекомендаций по выбору!
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!
Russian
