مکانیکال سیل تنگستن کارباید

تنگستن کارباید (WC) یک ترکیب شیمیایی (سرامیکی فلزی یا سرمت) است که از اتم‌های تنگستن و کربن تشکیل شده. این ماده به روش متالورژی پودر (فشردن و حرارت دادن پودرهای تنگستن و کربن در کنار یک ماده چسباننده یا بایندر) تولید می‌شود.

مهم‌ترین ویژگی تنگستن کارباید که آن را برای ساخت مکانیکال سیل ایده‌آل می‌کند، سختی فوق‌العاده بالای آن است. سختی تنگستن کارباید در مقیاس موس (Mohs) حدود 9 تا 9.5 است که بسیار نزدیک به سختی الماس (که 10 است) قرار می‌گیرد! این یعنی مقاومت بی‌نظیر در برابر خراشیدگی و سایش.

ویژگی‌ها و مزایا :

• مقاومت افسانه‌ای در برابر سایش: ایده‌آل برای سیالات حاوی ذرات جامد، شن، ماسه، دوغاب و مواد ساینده.
• سختی بالا: حفظ تیزی و صافی سطوح آب‌بندی در طول زمان.
• تحمل فشار بالا: مناسب برای کاربردهای با فشار کاری بالا.
• هدایت حرارتی خوب: کمک به دفع سریع‌تر گرما و جلوگیری از آسیب حرارتی.
• مقاومت عالی در برابر تغییر شکل (Deformation): پایداری ابعادی خوب تحت فشار و بار.
• طول عمر باورنکردنی: کاهش چشمگیر هزینه‌های تعمیرات، نگهداری و توقف‌های ناخواسته.

آیا سیل تنگستنی معایبی هم دارد؟ (نگاهی واقع‌بینانه):

• قیمت نسبتاً بالاتر: هزینه اولیه بیشتر که با طول عمر بالا جبران می‌شود.
• شکنندگی بیشتر نسبت به فلزات: نیاز به دقت بیشتر در حمل، نصب و راه‌اندازی.
• حساسیت به خوردگی (بسته به نوع بایندر): مقاومت به خوردگی به ماده چسباننده (کبالت یا نیکل) بستگی دارد.
• وزن بیشتر: چگالی بالا و سنگین‌تر بودن نسبت به کربن یا سرامیک.

1. تحلیل سیال
   میزان سایندگی، خورندگی، ویسکوزیته و دمای سیال را بررسی کنید.
2. انتخاب بایندربر اساس خورندگی سیال، باین
   در نیکل یا کبالت را انتخاب کنید (نیکل برای خورندگی بیشتر).
3. انتخاب جفت
   بر اساس سیال و شرایط کاری، جنس سطح مقابل (TC, Carbon, SiC) را انتخاب کنید.
4. انتخاب الاستومر
   الاستومر مناسب با توجه به دما و سازگاری شیمیایی با سیال را انتخاب کنید.
5. شرایط کاری
   فشار، دما و سرعت دورانی را در نظر بگیرید.
6. ابعاد
   مطمئن شوید ابعاد سیل با شفت و محفظه پمپ مطابقت دارد.

با توجه به مقاومت بی‌نظیر در برابر سایش و فشار، مکانیکال سیل تنگستن کارباید در صنایع و کاربردهای سخت و پرچالش زیر، بهترین عملکرد را دارد:

• صنایع نفت، گاز و پتروشیمی: پمپ‌های انتقال نفت خام، پمپ‌های فرآیندی حاوی کاتالیست‌ها یا ذرات جامد، کمپرسورها.
• صنایع معدنی: پمپ‌های دوغاب (Slurry Pumps) که با مواد ساینده مانند سنگ معدن خرد شده، شن و ماسه سر و کار دارند.
• صنایع شیمیایی: پمپ‌های انتقال مواد شیمیایی (به شرط انتخاب گرید مناسب WC با مقاومت شیمیایی خوب).
• صنایع کاغذ و خمیر کاغذ: پمپ‌های انتقال خمیر کاغذ که حاوی الیاف و ذرات ساینده است.
• تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب: پمپ‌های لجن و فاضلاب که حاوی مواد جامد و ساینده هستند.
• نیروگاه‌ها: پمپ‌های تغذیه دیگ بخار، پمپ‌های آب خنک‌کننده.
• و به طور کلی، هر کاربردی که نیاز به آب‌بندی مطمئن در شرایط سایش بالا، فشار زیاد و طول عمر طولانی دارد.

وقتی صحبت از “انواع” مکانیکال سیل تنگستن کارباید می‌شود، منظور بیشتر گریدهای مختلف خود ماده WC و همچنین طراحی‌های مختلف سیل است که از WC در سطوح آب‌بندی خود استفاده می‌کنند.

گریدهای مختلف تنگستن کارباید:

مهم‌ترین تفاوت بین گریدهای مختلف WC، نوع ماده چسباننده (Binder) است:

• کبالت (Cobalt – Co): رایج‌ترین و سخت‌ترین گرید (WC-Co). مقاومت سایشی فوق‌العاده، اما حساس‌تر به برخی مواد خورنده (اسیدها).
• نیکل (Nickel – Ni): مقاومت به خوردگی بهتر نسبت به کبالت (WC-Ni)، اما سختی کمی پایین‌تر. مناسب‌تر برای کاربردهای شیمیایی.

نکته مهم: انتخاب گرید مناسب WC (نوع بایندر) بر اساس نوع سیال اهمیت حیاتی دارد.

طراحی‌های مختلف سیل:

تنگستن کارباید به عنوان جنس سطح آب‌بندی در انواع مختلف طراحی‌های مکانیکال سیل قابل استفاده است:

• سیل‌های کارتریجی
• سیل‌های تک‌فنره و چندفنره
• سیل‌های متعادل و نامتعادل
• سیل‌های بیلوز دار (فلزی)
• …

مدل‌ها و کدها:

اغلب، “مدل” یا “کد” یک مکانیکال سیل تنگستن کارباید به کد تعریف شده توسط برند سازنده اشاره دارد. شما می‌توانید بسیاری از مدل‌های استاندارد را با سطوح آب‌بندی از جنس تنگستن کارباید سفارش دهید.

هنگام بررسی یا سفارش آب بند مکانیکی تنگستن کارباید، به این مشخصات فنی توجه ویژه داشته باشید:

• جنس رینگ ثابت و دوار: WC-Co، WC-Ni، یا ترکیباتی مانند WC در مقابل سیلیکون کارباید (SiC)، WC در مقابل کربن.
• نوع بایندر: کبالت یا نیکل (یا سایر بایندرهای خاص).
• جنس آب‌بندهای ثانویه (O-ring, Bellows): باید با دما و نوع سیال سازگار باشد (Viton, EPDM, Kalrez, PTFE و…).
• محدوده فشار کاری مجاز.
• محدوده دمای کاری مجاز.
• محدوده سرعت دورانی مجاز شفت.
• ابعاد دقیق: قطر شفت، قطر نشیمنگاه سیل در محفظه پمپ.

خوشبختانه، برندهای معتبر زیادی در دنیا مکانیکال سیل تنگستن کارباید با کیفیت بالا تولید می‌کنند. برندهایی مانند:

• John Crane (جان کرین)
• EagleBurgmann (ایگل بورگمن)
• Flowserve (فلوسرو)
• AESSEAL (ای‌اس‌سیل)
• Chesterton (چسترتون)
• Garlock (گارلاک)
• Flex-A-Seal (فلکس-ا-سیل)
• TRISUN (تریسان)
• و …

سابقه درخشانی در ارائه این نوع سیل‌ها دارند و می‌توانید با اطمینان بیشتری از آن‌ها خرید کنید.

آیا مکانیکال سیل تنگستن کارباید در برابر شوک حرارتی مقاوم است؟

تنگستن کارباید مقاومت متوسطی در برابر شوک حرارتی دارد، بهتر از سرامیک است اما به خوبی سیلیکون کارباید نیست. تغییرات ناگهانی و شدید دما می‌تواند باعث ترک خوردن آن شود.

تفاوت اصلی بین تنگستن کارباید و سیلیکون کارباید در کاربرد سیل چیست؟

TC چقرمگی (مقاومت به ضربه) بیشتری دارد و برای کاربردهای سایشی با احتمال ضربه مناسب‌تر است. SiC سختی بالاتر، مقاومت شیمیایی بهتر و مقاومت دمایی بالاتری دارد اما شکننده‌تر است. انتخاب بین این دو به اولویت‌بندی این خواص بستگی دارد.

آیا می‌توان سطوح تنگستن کارباید را دوباره لپینگ (سنگ‌زنی و پرداخت) کرد؟

بله، اگر آسیب سطحی باشد (مانند خراش‌های ریز یا سایش جزئی)، می‌توان سطوح TC را توسط متخصصین با تجهیزات لپینگ دقیق، دوباره پرداخت کرد. اما ترک‌ها و لب پریدگی‌های عمیق قابل تعمیر نیستند.

آیا تنگستن کارباید مغناطیسی است؟

نوع با بایندر کبالت کمی خاصیت مغناطیسی دارد. نوع با بایندر نیکل معمولاً غیرمغناطیسی در نظر گرفته می‌شود.

حداکثر دمای کاری برای سیل‌های تنگستن کارباید چقدر است؟

خود تنگستن کارباید می‌تواند دماهای بالا را تحمل کند، اما محدودیت اصلی معمولاً از جانب الاستومرها (اورینگ‌ها) و تا حدی بایندر فلزی اعمال می‌شود. بسته به نوع الاستومر و طراحی کلی، معمولاً تا حدود 200-250 درجه سانتی‌گراد قابل استفاده هستند.

آیا سیل‌های TC/TC (هر دو سطح تنگستن کارباید) انتخاب خوبی هستند؟

برای کاربردهای بسیار سایشی و فشار بالا بله، اما نیاز به روانکاری عالی دارند و گرمای زیادی تولید می‌کنند. اگر روانکاری ضعیف باشد، ریسک خرابی بالا می‌رود.

در چه مواردی باید از تنگستن کارباید با بایندر نیکل استفاده کرد؟

زمانی که سیال فرآیند خورندگی قابل توجهی دارد (مانند برخی اسیدها، آب دریا یا محیط‌های قلیایی) که می‌تواند به بایندر کبالت حمله کند.

آیا تنگستن کارباید سنگین است؟

بله، تنگستن کارباید ماده‌ای با چگالی بالا و نسبتاً سنگین است.

مهم‌ترین نکته برای افزایش طول عمر سیل تنگستن کارباید چیست؟

اطمینان از روانکاری و خنک‌کاری مناسب سطوح آب‌بندی و جلوگیری از کارکرد خشک. همچنین انتخاب صحیح مواد (به خصوص بایندر و الاستومر) متناسب با سیال و شرایط کاری بسیار مهم است.

“Heat Checking” روی سطح تنگستن کارباید به چه معناست؟

به ترک‌های بسیار ریز و سطحی گفته می‌شود که معمولاً به صورت شبکه‌ای روی سطح آب‌بندی ایجاد می‌شوند. این پدیده ناشی از تنش‌های حرارتی بالا به دلیل گرم شدن و سرد شدن سریع و مکرر سطح است که اغلب به دلیل روانکاری ناکافی یا از دست رفتن فیلم مایع بین سطوح رخ می‌دهد.