Por que as vedações mecânicas de carboneto de silício falham? 5 causas comuns e soluções.

O carboneto de silício possui alta resistência ao desgaste, à corrosão e a altas temperaturas. É amplamente utilizado em selos mecânicos para aplicações petroquímicas, metalúrgicas, de bombas e válvulas. Os selos mecânicos de carboneto de silício são uma linha de defesa crítica para garantir a operação contínua e estável dos equipamentos.

Na prática, muitas fábricas enfrentam problemas de falha de vedação. Isso não só aumenta os custos de operação e manutenção, como também representa riscos de vazamento e paralisação das atividades. Este artigo aborda 5 falhas comuns e suas causas. selos mecânicos de carboneto de silício e fornece soluções de melhoria para ajudar as equipes de operação e manutenção industrial a resolver desafios de vedação de forma eficiente.

Vazamento

O vazamento é o problema mais comum em selos mecânicos de carboneto de silício. Ele leva à infiltração do fluido e pode causar acidentes.

Existem 5 causas principais de vazamento. Para facilitar a visualização nesta seção, a coluna da esquerda representa as causas e a coluna da direita representa as soluções.

Falha por atrito e desgaste

Atrito e desgaste são duas das principais causas de degradação e redução da vida útil em vedações mecânicas de carboneto de silício.

Causas

Quando expostas a condições de trabalho de alta velocidade, o atrito entre as faces das vedações mecânicas acabará por causar desgaste ou arranhões na superfície, reduzindo a eficácia da vedação.

Quando a câmara de vedação não contém fluido de vedação, o par de fricção sofre atrito seco. Nessa condição, o anel rotativo de SiC sofre desgaste severo, enquanto o anel estacionário fica propenso a fissuras térmicas.

Além disso, as partículas sólidas presentes no meio filtrante impactam continuamente as superfícies de vedação. Esse desgaste é significativamente intensificado em meios particulados.

Soluções

Para equipamentos de baixa potência, uma combinação de cerâmica de carbeto de silício e grafite pode ser usada para reduzir o atrito e o desgaste.

Caso seja necessário o uso de carboneto de silício, você pode utilizar componentes produzidos por sinterização sem pressão ou sinterização reativa.

Além disso, assegure-se de que haja fluido lubrificante suficiente na câmara de vedação para evitar atrito a seco. Você pode usar dispositivos de monitoramento de lubrificação para adicionar fluido lubrificante no momento certo.

Em condições de trabalho com partículas sólidas, você pode adicionar anéis de proteção contra areia para interceptar impurezas. Você também pode otimizar o sistema de lubrificação da face de vedação utilizando lubrificação com água ou lubrificação sólida. Isso ajuda a formar uma película lubrificante de baixa resistência ao cisalhamento, mantendo o coeficiente de atrito dentro de uma faixa aceitável.

Falha por superaquecimento e corrosão

O sobreaquecimento e a corrosão atuam sempre em conjunto para acelerar a falha das vedações mecânicas de SiC.

Causas

A maioria dos casos de superaquecimento resulta de lubrificação e materiais de vedação incorretos, ou da incapacidade de dissipar o calor gerado pelo atrito em tempo hábil. Isso também acelera o envelhecimento dos anéis de vedação, comprometendo a estrutura de vedação.

Meios corrosivos como ácidos fortes, álcalis fortes e solventes orgânicos corroem as peças de vedação de carboneto de silício. Em um ambiente fortemente oxidante, a corrosão aumenta significativamente se for utilizado SiC com pureza insuficiente.

Além disso, em um ambiente com oxigênio insuficiente, o SiC é oxidado, produzindo pó de SiO solto em vez de filme de SiO2. Isso agrava o desgaste corrosivo.

Soluções

Para evitar o superaquecimento, otimize seu sistema de resfriamento. Dependendo da carga térmica, o resfriamento natural, o resfriamento por circulação interna ou o resfriamento externo por lavagem devem ser utilizados para controlar a temperatura da vedação. O resfriamento por lavagem também pode prevenir o acúmulo de impurezas.

Selecione os materiais de SiC apropriados com base na corrosividade do fluido. Para fluidos fortemente oxidantes, o carbeto de silício sinterizado sem pressão ou prensado a quente é preferível. Em condições corrosivas, utilize revestimentos na superfície dos anéis de vedação para reforçar sua resistência à corrosão. Não se esqueça de inspecionar a composição do fluido e substituir os fluidos degradados em tempo hábil.

Crise de par de fricção

Essa falha geralmente ocorre em máquinas com baixa potência e baixo torque de partida, como bombas centrífugas. O travamento das peças de vedação impede a partida da máquina.

Causas

A principal razão é a combinação inadequada dos materiais do par de fricção. Por exemplo, ao usar uma combinação de vedação de grafite e carbeto de silício, o anel estacionário de SiC pode aderir à grafite, criando resistência à aderência.

Uma incompatibilidade entre a seleção da vedação e a potência do equipamento ou as condições de operação também pode levar a falhas frequentes de travamento.

Soluções

Selecione os componentes de vedação adequados estritamente de acordo com a potência do equipamento e as condições de operação. Para o pareamento de materiais de fricção, priorize pares com características complementares.

Além disso, a manutenção contínua das vedações mecânicas de carboneto de silício é necessária. Limpe os pares de fricção regularmente para remover grafite aderido ou impurezas.

Verifique o par de fricção antes de ligar o equipamento. Se houver algum travamento, desmonte e limpe-o para evitar danos ao equipamento causados por partida forçada.

Danos na vedação e instalação inadequada

A cerâmica de carbeto de silício é frágil. Sua instalação exige extrema precisão. A instalação inadequada é o principal fator humano que leva a danos na vedação, sendo necessária a sua substituição.

Causas

A instalação irregular do anel fixo causa vibração entre os anéis rotativo e fixo. Se isso persistir, poderá causar lascamento ou quebra dos anéis de vedação.

Soluções

Inspecione a vedação antes da instalação. Remova rebarbas e manchas da superfície para garantir que as faces de vedação estejam limpas.

Durante a instalação, deve-se fornecer uma estrutura guia para os anéis de vedação, a fim de evitar arranhões. Controle rigorosamente o nivelamento do anel fixo para reduzir a vibração durante a operação.

Conclusão

A falha de selos mecânicos de carboneto de silício não é aleatória, mas sim atribuída a certos detalhes que têm sido ignorados. Compreender os padrões de falha dos selos mecânicos de carboneto de silício e suas soluções é uma maneira eficaz de prolongar a vida útil desses componentes de vedação.

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Obrigado pela leitura. Espero que este artigo tenha sido útil.

Perguntas frequentes

1. Qual é melhor, um selo mecânico de carboneto de silício ou de carboneto de tungstênio?

O carboneto de silício é mais adequado para ambientes corrosivos e de alta temperatura. O carboneto de tungstênio é mais resistente, sendo melhor para aplicações de alta pressão.

2. Quais são os dois principais tipos de selos mecânicos?

Vedações de componentes e vedações de cartucho. As vedações de componentes requerem alinhamento manual para instalação. As vedações de cartucho são pré-montadas, simplificando a instalação.

3. Um selo mecânico pode funcionar a seco?

Não. O atrito seco causa desgaste e fissuras térmicas.

4. Devo lubrificar uma vedação mecânica?

Sim. É essencial formar uma película protetora que reduza o atrito e o desgaste.

5. O que devo fazer antes de instalar um novo selo mecânico?

Primeiramente, inspecione a vedação em busca de danos. Limpe as superfícies para remover rebarbas ou manchas. Certifique-se de que todos os fixadores e anéis de vedação sejam compatíveis com o seu fluido específico.

6. Qual deve ser a pressão ideal de uma vedação mecânica?

Os fixadores devem ser apertados para evitar que se soltem. Mas evite aplicar pressão excessiva nas superfícies de cerâmica frágeis.

7. Que tipo de óleo você usa para vedações mecânicas?

Depende do fluido e da temperatura de operação. Utilize um fluido ou lubrificante de barreira limpo e compatível. Frequentemente, utiliza-se um óleo hidráulico de baixa viscosidade ou um lubrificante sintético especializado.

Referência

[1] Chen, CY, Wu, BH, Chung, CJ, Li, WL, Chien, CW, Wu, PH, & Cheng, CW (2013). Características de baixo atrito de superfícies nanoestruturadas em carbeto de silício para vedações lubrificadas a água. Cartas de Tribologia, 51(1), 127-133.

[2] Mayer, E. (2013). Selos mecânicos. Butterworth-Heinemann.

[3] Sharma, SK, Kumar, B., & Kim, YW (2016). Comportamento tribológico de cerâmicas de carbeto de silício - uma revisão. Revista da Sociedade Coreana de Cerâmica, 53(6), 581-596.

[4] Zhao, X., Liu, Y., Wen, Q., & Wang, Y. (2014). Desempenho de fricção do carbeto de silício sob diferentes condições de lubrificação. Atrito, 2(1), 58-63.