لماذا تتعطل موانع التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون؟ 5 أسباب شائعة وحلولها

يتميز كربيد السيليكون بمقاومة عالية للتآكل والتآكل الكيميائي ودرجات الحرارة المرتفعة. ويُستخدم على نطاق واسع في موانع التسرب السطحية لتطبيقات البتروكيماويات والمعادن والمضخات والصمامات. تُشكل موانع التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون خط دفاع أساسي لضمان التشغيل المستمر والمستقر للمعدات.

في التطبيقات العملية، تواجه العديد من المصانع مشاكل في مانعات التسرب. لا يقتصر الأمر على زيادة تكاليف التشغيل والصيانة فحسب، بل يشكل أيضًا مخاطر تتعلق بالسلامة نتيجة التسرب وتوقف العمل. تركز هذه المقالة على 5 أعطال شائعة وأسبابها. موانع تسرب ميكانيكية من كربيد السيليكون ويوفر حلولاً تحسينية لمساعدة فرق التشغيل والصيانة الصناعية على حل تحديات منع التسرب بكفاءة.

تسرب

يُعدّ التسريب المشكلة الأكثر شيوعاً في موانع التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون. ويؤدي ذلك إلى تسرب المواد وقد يتسبب في حوادث تتعلق بالسلامة.

هناك خمسة أسباب رئيسية للتسرب. ولتسهيل العرض في هذا الجزء، يمثل العمود الأيسر الأسباب، بينما يمثل العمود الأيمن الحلول.

فشل الاحتكاك والتآكل

يُعد الاحتكاك والتآكل سببين رئيسيين لتدهور وتقصير عمر الأختام الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون.

الأسباب

عند تعرضها لظروف عمل عالية السرعة، فإن الاحتكاك بين أسطح الأختام الميكانيكية سيؤدي في النهاية إلى تآكل السطح أو خدشه، مما يقلل من فعالية منع التسرب.

عندما تفتقر حجرة منع التسرب إلى سائل التبريد، يتعرض زوج الاحتكاك للاحتكاك الجاف. في هذه الحالة، تتعرض الحلقة الدوارة المصنوعة من كربيد السيليكون لتآكل شديد، بينما تكون الحلقة الثابتة عرضة للتشقق الحراري.

بالإضافة إلى ذلك، ستؤثر الجسيمات الصلبة الموجودة في الوسط باستمرار على أسطح منع التسرب. ويزداد هذا التآكل بشكل ملحوظ في الأوساط المحتوية على جسيمات.

الحلول

بالنسبة للمعدات منخفضة الطاقة، يمكن استخدام مزيج من سيراميك كربيد السيليكون والجرافيت لتقليل الاحتكاك والتآكل.

إذا كان استخدام كربيد السيليكون ضروريًا، فيمكنك استخدام المكونات المنتجة عن طريق التلبيد بدون ضغط أو التلبيد التفاعلي.

علاوة على ذلك، تأكد من وجود كمية كافية من مادة التشحيم في حجرة مانع التسرب لتجنب الاحتكاك الجاف. يمكنك استخدام أجهزة مراقبة التشحيم لإضافة مادة التشحيم في الوقت المناسب.

في ظروف التشغيل التي تتضمن جسيمات صلبة، يُمكن إضافة حلقات واقية من الرمل لاعتراض الشوائب. كما يُمكن تحسين نظام تزييت سطح منع التسرب باستخدام التزييت المائي أو التزييت الصلب. يُساعد ذلك على تكوين طبقة تزييت ذات مقاومة قص منخفضة، مما يُحافظ على معامل الاحتكاك ضمن النطاق المقبول.

فشل ناتج عن ارتفاع درجة الحرارة والتآكل

يؤدي ارتفاع درجة الحرارة والتآكل دائمًا إلى تسريع فشل الأختام الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون.

الأسباب

ينجم معظم ارتفاع درجة الحرارة عن استخدام مواد تشحيم ومانعات تسرب غير مناسبة، أو عن عدم القدرة على تبديد الحرارة الناتجة عن الاحتكاك في الوقت المناسب. كما أنه يُسرّع من تلف حلقات منع التسرب، مما يُضعف بنيتها المانعة للتسرب.

تؤدي المواد المسببة للتآكل، مثل الأحماض القوية والقلويات القوية والمذيبات العضوية، إلى تآكل أجزاء منع التسرب المصنوعة من كربيد السيليكون. وفي بيئة مؤكسدة قوية، يزداد التآكل بشكل ملحوظ عند استخدام كربيد سيليكون ذي نقاء غير كافٍ.

علاوة على ذلك، في بيئة تفتقر إلى الأكسجين، يتأكسد كربيد السيليكون لينتج مسحوق ثاني أكسيد السيليكون المفكك بدلاً من طبقة رقيقة منه، مما يزيد من التآكل الناتج عن الأكسدة.

الحلول

في حالة ارتفاع درجة الحرارة، يُنصح بتحسين نظام التبريد. وبحسب الحمل الحراري، يُمكن استخدام التبريد الطبيعي، أو التبريد الداخلي، أو التبريد الخارجي بالتدفق للتحكم في درجة حرارة مانع التسرب. كما يُساعد التبريد بالتدفق على منع تراكم الشوائب.

اختر مواد كربيد السيليكون المناسبة بناءً على درجة تآكل الوسط. في حالة الأوساط المؤكسدة بشدة، يُفضل استخدام كربيد السيليكون المُلبّد بدون ضغط أو المُشكّل بالضغط الساخن. في الظروف المُسببة للتآكل، استخدم طلاءات على سطح حلقات منع التسرب لتعزيز قدرتها على مقاومة التآكل. لا تنسَ فحص تركيبة الوسط واستبدال الوسط المتدهور في الوقت المناسب.

نوبة احتكاك الزوج

يحدث هذا العطل عادةً في الآلات ذات القدرة المنخفضة وعزم الدوران المنخفض عند بدء التشغيل، مثل المضخات الطاردة المركزية. ويؤدي تعطل أجزاء منع التسرب إلى استحالة بدء تشغيل هذه الآلات.

الأسباب

السبب الرئيسي هو عدم التوافق الصحيح بين مواد الاحتكاك. على سبيل المثال، عند استخدام مزيج من الجرافيت وكربيد السيليكون في مانع التسرب، قد تلتصق حلقة كربيد السيليكون الثابتة بالجرافيت، مما يؤدي إلى مقاومة التآكل.

كما أن عدم التوافق بين اختيار مانع التسرب وقوة المعدات أو ظروف التشغيل يمكن أن يؤدي إلى أعطال متكررة.

الحلول

اختر مكونات منع التسرب المناسبة بدقة وفقًا لقدرة المعدات وظروف التشغيل. عند اختيار مواد أزواج الاحتكاك، أعطِ الأولوية للأزواج ذات الخصائص المادية المتكاملة.

علاوة على ذلك، يلزم إجراء صيانة دورية للأختام الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون. يجب تنظيف أسطح الاحتكاك بانتظام لإزالة الجرافيت أو الشوائب المتراكمة.

افحص مجموعة الاحتكاك قبل تشغيل الجهاز. في حال وجود أي عطل، قم بتفكيكها وتنظيفها لتجنب تلف الجهاز نتيجة التشغيل القسري.

تلف الختم والتركيب غير الصحيح

سيراميك كربيد السيليكون هشّ، ويتطلب تركيبه دقة عالية. يُعدّ التركيب غير الصحيح السبب الرئيسي لتلف مانع التسرب، ويجب استبداله.

الأسباب

يؤدي تركيب الحلقة الثابتة بشكل غير متساوٍ إلى اهتزاز بين الحلقتين الدوارة والثابتة. وإذا استمر هذا الوضع، فسيتسبب في تشقق أو كسر حلقات منع التسرب.

الحلول

افحص مادة منع التسرب قبل التركيب. أزل النتوءات والبقع السطحية للتأكد من نظافة أسطح منع التسرب.

أثناء التركيب، يجب توفير هيكل توجيهي للحلقات المطاطية لتجنب خدشها. يجب التحكم بدقة في مستوى الحلقة الثابتة لتقليل الاهتزاز أثناء التشغيل.

خاتمة

لا يحدث عطل في موانع التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون صدفةً، بل يُعزى إلى تفاصيل معينة تم تجاهلها. ويُعدّ فهم أنماط عطل موانع التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون وإيجاد حلول لها وسيلة فعّالة لإطالة عمر مكونات منع التسرب.

هل تحتاج إلى مزيد من المعلومات حول موانع التسرب الميكانيكية المصنوعة من كربيد السيليكون واستخداماتها العملية؟ لا تتردد في الاتصال بنا. نيو ثينك مواد جديدة. نيو ثينك شركة رائدة في تصنيع السيراميك المتقدم، تتمتع بخبرة تزيد عن 14 عامًا. نقدم مجموعة متنوعة من المنتجات. موانع تسرب ميكانيكية من كربيد السيليكون لضمان التشغيل المستقر للمعدات في جميع القطاعات الصناعية الرئيسية.

شكراً لقراءتكم. نأمل أن يكون هذا المقال مفيداً.

الأسئلة الشائعة

1. أيهما أفضل، مانع التسرب الميكانيكي المصنوع من كربيد السيليكون أم كربيد التنجستن؟

يُعدّ كربيد السيليكون أفضل للبيئات ذات درجات الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل. أما كربيد التنجستن فهو أكثر صلابة، وأفضل للتطبيقات ذات الضغط العالي.

2. ما هما النوعان الرئيسيان من الأختام الميكانيكية؟

أختام المكونات وأختام الخراطيش. تتطلب أختام المكونات محاذاة يدوية للتركيب. أما أختام الخراطيش فهي مُجمّعة مسبقًا، مما يُسهّل عملية التركيب.

3. هل يمكن أن يجف مانع التسرب الميكانيكي؟

لا. الاحتكاك الجاف يسبب التآكل والتشقق الحراري.

4. هل يجب عليّ تزييت مانع التسرب الميكانيكي؟

نعم. من الضروري تكوين طبقة واقية تقلل الاحتكاك والتآكل.

5. ما الذي يجب علي فعله قبل تركيب مانع تسرب ميكانيكي جديد؟

افحص مانع التسرب بحثًا عن أي تلف أولًا. نظّف الأسطح لإزالة أي نتوءات أو بقع. تأكد من توافق جميع المثبتات والحلقات المطاطية مع الوسائط المستخدمة.

6. ما مدى إحكام مانع التسرب الميكانيكي المطلوب؟

يجب إحكام ربط المثبتات لمنع ارتخائها. ولكن تجنب الضغط المفرط على الأسطح الخزفية الهشة.

7. ما نوع الزيت الذي تستخدمه للأختام الميكانيكية؟

يعتمد ذلك على نوع المادة ودرجة حرارة التشغيل. استخدم سائلاً حاجزياً أو مادة تشحيم نظيفة ومتوافقة. غالباً ما يُستخدم زيت هيدروليكي منخفض اللزوجة أو مادة تشحيم اصطناعية متخصصة.

مرجع

[1] تشين، سي واي، وو، بي إتش، تشونغ، سي جيه، لي، دبليو إل، تشين، سي دبليو، وو، بي إتش، وتشينغ، سي دبليو (2013). خصائص الاحتكاك المنخفض للأسطح النانوية على كربيد السيليكون للأختام المشحمة بالماء. رسائل علم الاحتكاك, 51(1), 127-133.

[2] ماير، إي. (2013). الأختام الميكانيكية. Butterworth-Heinemann.

[3] شارما، إس كيه، كومار، بي، وكيم، واي دبليو (2016). السلوك الاحتكاكي لسيراميك كربيد السيليكون - مراجعة. مجلة الجمعية الكورية للخزف, 53(6), 581-596.

[4] Zhao, X., Liu, Y., Wen, Q., & Wang, Y. (2014). الأداء الاحتكاكي لكربيد السيليكون في ظل ظروف التشحيم المختلفة. احتكاك, 2(1), 58-63.