机械密封材质

机械密封材质 密封材质 AES机械密封组成材质介绍 Ian Smedley 2001年7月 密封材质 前言 在机械密封制造时采用不同的材质主要取决于具体的现场应用经验，同时以实验性的测试为辅助。 凭借多年来积累的丰富经验，AES工程有限公司拥有最先进和最综合的数据库来选择特定应用情况下或物质时的密封材质。 加工的性质通常能决定材质的选择。这同时包括一些额外的加工处理，如食品和制药工业中的杀菌 CIP处理等。 机械密封的每一个部件执行不同的任务，因此需要根据各自的条件选用不同的材质。可以将组成材 质很清楚地归为3大类，为： 1. 合金 2. 密封环材质 3. 橡胶圈和垫圈 密封部件材质的选择各不相同，取决于密封设计用于的区域和部位。但是在选择材质时需要考虑的 一些主要标准是它是否能承受下列因素： 化学损伤（防腐蚀） 研磨/侵蚀 温度 化学损伤的性质随着各种物质的不同而相差很大，同时和金属暴露在化学介质中的温度极限很有关 系。很多的腐蚀机理属于下列3大类： , 均匀腐蚀 , 局部腐蚀 , 冶金为基础的腐蚀 在极度危险的环境下，也会发现机械密封同时发生不同程度的上述3种腐蚀机理。因此如何选择正 确的材质的根据就是哪种能更好地抵抗这些腐蚀。下面对每种机理略作解释： 不均匀腐蚀 当材质的所有部分或至少是很大部分在加工过程中受到损伤，材质的钝化保护层（见图1）脱落， 导致了不均匀腐蚀。在选择材质时，温度，启动、操作和关闭时的条件等所有可能的综合因素可能 相差非常大。 钝化保护层 化学 下面的材质 由于钝化保护层的脱落而造成的腐蚀 图1 hendrix 组的涡轮刀片的一般腐蚀 在技术上认为产生均匀腐蚀比隔离腐蚀要来的好。有时，如果设计存有大的横截面，发生腐蚀是可 以接受的。但是，就机械密封而言，一些小型横截面的密封部件使得这项原则在操作上是不可行 的，因为这个时候，抵抗均匀腐蚀变得更加重要了。而增加合金的铬、镍和钼的含量可以提高材质 的抗腐蚀能力。但是，如果材质的混合物含量提高同样也会使材质的抗腐蚀能力降低。 如果环境的温度和化学成分保持恒定，那么均匀腐蚀的发生率也会保持不变。这个发生率指得是每 年的厚度损失量，如mm/年。如果材质的腐蚀发生率小于0.1mm/年，则可以认为是抗腐蚀材质。 如果两种不同的金属连接在一起，并存在相同的传导液体，那么发生的均匀腐蚀可能会更典型。根 据经验，越是不贵重的材质，正极所受到的损伤要比负极更严重。图2所示为放在海水中的材质的 电流图。 材质的贵重性 图2：-10%海水的电流级数 有趣的是，导致电流腐蚀的处理方式同样也可以用来保护材质以免受到腐蚀的威胁。牺牲比机械密 封材质更便宜的正极材质可以抵抗腐蚀。这种类型的保护称为‘负极保护法’，广泛应用于海上工 业和海水工业。 除了上述普遍的腐蚀类型外，还可以通过高温下材质直接发生氧化和渗碳作用 引起“额外高温腐 蚀”。但是这是较不常见的，因此在本文献中不作阐述。 局部腐蚀 除了能够抵抗普通的或均匀的腐蚀外，一些材质还必须能抵抗环境中存在的激发局部腐蚀的因子。 如果条件适宜，凹陷和/或裂缝腐蚀都有可能会发生。这种形式的腐蚀经常表现为材质表面出现严 重的不连续的小凹陷。尽管材质的表面也许只出现腐蚀顶层下面的小凹陷，但是腐蚀区域可能很广 泛（同牙齿腐蚀相似）。 这种类型的损伤通常出现于含有游离氯化物离子的中性或酸性溶液。密封溶剂中的游离氯化物离子 加剧了钝化保护层（见图1）的崩溃。如果材质的表面含有杂质，则这种影响更为厉害、明显。材 质中小颗粒的内含物或者甚至是粗糙的研磨裂缝都有可能成为腐蚀的激发部位。一旦这些激发部位 腐蚀，就成为它们自身的电池（见图3）。 钝化保护层的作用 图3 凹陷 暴露的金属成为正极，而钝化保护层则成为负极，因此在反应之后具备了电流腐蚀所必需的各种因 素。 裂缝腐蚀的作用机理和凹陷腐蚀相似，当两个表面紧密接触时，产生了一种很强的毛细管反应，在 这样的情况下，液体无法提供足够的氧化剂来补充钝化保护层，最后产生了另一种形式的凹陷称为 裂缝腐蚀。陷于裂缝中的静态溶剂的局部液体的成分也有可能变得不同于主体液体，这称为‘浓缩 电池’，释放在这些区域中的金属游离子降低了PH值，因而提高了氯化物腐蚀的可能性。这种形式的腐蚀在外观上看起来和凹陷非常相似，因为它们的机理在本质上是相同的。但是裂缝腐蚀通常 很广泛，比凹陷更容易被发现。 氯化物压力腐蚀 这属于一种碎裂失效类型，是在设备压力和腐蚀环境的综合作用下引起的。这种腐蚀在游离氯化物 高的溶剂中更容易发生。但是在高温如高于50摄氏度的条件下，它的效果更为加剧。与裂缝腐蚀 或凹陷不同的是，氯化物腐蚀在浓度相对较低的溶液中也会发生。它通常会引起不可预测的失效类 型。需要注意的是：常见于由和气体中的物质--硫化氢（H2S）水平的提高也会增加氯化物压力腐 蚀的发生率（见下图4为典型代表）。 图4 --氯化物压力腐蚀裂缝 总的来说，316不锈钢的本质是属于钝化金属，因此减少了这种类型的腐蚀的威胁。但是在一些物 质如温热的海水（特别是在海湾等处）或者卤素族中的一些物质如溴化物，lodide等中，真正的威胁可能来自凹陷。添加铬和钼可以防止这种情况，在一些高级别的钢中都添加有铬和钼。 颗粒间的腐蚀 因为大多数的金属是通过主要成分的分布而形成的，材质扩散在颗粒中。使混合物尽可能的均匀对 一个冶金工作者而言是很容易的。但是要使某些钢达到这种程度是非常困难的，如奥氏体钢304不锈钢。因为这种钢在制造过程中暴露于>550摄氏度的高温下,使碳化铬从材质中沉析出来。这些碳 化物的铬含量很高（材质所必需用来防止腐蚀）。这导致接近颗粒边缘的铬不断损耗，从而降低了 材质的抵抗性。据说这会使材质更敏感，使颗粒间的腐蚀更容易发生（如下所列） 钢生产商通过下列几种方法来抵抗颗粒间的腐蚀： , 对溶剂进行退火 , 降低碳含量 , 将材质同钛或铌（加固）进行合金 在大部分情况下，钢都会达到溶剂退火的阶段。这包括提高材质的温度至1000-1200摄氏度，此时碳化铬是可溶性的，继而对它进行迅速冷却，有效地将铬保留在该级的材质内。 这可以有效地延长材质敏感化的发生。钢生产商使碳含量尽可能低的能力就是指，以前在焊接加工 后会敏感化的材质现在可以有能力在焊接时几乎不对周围材质造成敏感化的效果，因此降低了材质 发生颗粒间腐蚀的可能性。 加了钛或铌的不锈钢据说很稳定，这两种材质比铬更倾向于形成碳化物。因此颗粒边缘的铬以碳化 物形式沉析出来的问减少。这反过来保证了材质抵抗颗粒间腐蚀的能力。 但是，一般来讲，高级别的钢的敏感性和易感光性并不是一个很险要的问题。现在的生产商有能力 将碳含量控制到一个很低的百分浓度，使碳化铬几乎不会沉析出来。请看下列颗粒间腐蚀的图示。 研磨/侵蚀 尤其是应用于泥浆时，几乎总会存有一些颗粒对泵和机械密封造成研磨影响。了解泥浆的性质和相 关的机械密封颗粒的相对硬度是很重要的。但是，这也只不过是一部分而已。每一颗粒悬浮于泥浆 中，带有一定的速率，这个速率就是带动这些颗粒运动的泵抽吸液体的传送速度。由此可以推断颗 粒在被材质部分吸收后的能量等级。 研磨颗粒 颗粒碎片 初始能量 剩余的能量 缺口 吸收的能量 解决这种问题的方法有两种。泵和密封的制造商提供可以驱散或转移颗粒的能量的材质，如橡胶。 这可以有效地去除颗粒。 研磨颗粒 能量转移者 初始能量 橡胶内层 反射的能量 下面的金属 或者他们采用够硬的材质来生产密封，这样颗粒的能量就不会损伤设备表面。从密封制造商的立场 出发，采用硬质材质比起使用橡胶内层等去除颗粒更可取些，而一些设计复杂的密封更不可能采用 后者。 下列列出了密封组成中通常使用的材质之间的相对硬度。 材质 硬度 60 Rockwell B 钛 70 Rockwell B 低含量碳钢 75 Rockwell B 合金42 80 Rockwell B 304L不锈钢 80 Rockwell B 316L不锈钢 904L Duplex（W 1.4462） 85 Rockwell B（est） 86 Rockwell B 合金20 90 Rockwell B 合金276 AM 276 95 Rockwell B（退火） Ferralium 255 101 Rockwell B 从上表可以看出一些更“特殊”的材质比316L要硬得多，因此它们抵抗研磨的能力大大得到地提 高。 为什么大惊小怪？ 大型重作业的泵制造商以几毫米为单位有规律地处理横截面。因此泵上发生的腐蚀可能好几年都无 法肉眼可见。但是，在观察机械密封时，就可以看到一些材质同液体接触的横截面有0.5mm左右 的腐蚀，一旦密封发生这种程度的腐蚀，在很短的时间内就会变得非常明显，甚至有可能导致密封 完全失效。因此，必须知道所能预期的腐蚀程度。如果把产品的研磨性质也考虑进去的，这一点就 显得非常重要。 热效应 如果要密封正常地工作，就必须有能力为密封环提供一个可控制的环境。利用密封材质主要的一种 方法是将密封环放到固定器上（通常是316L质的）。但是随着密封温度的升高，不同的材质由于 其不同的膨胀系数会以不同的速率膨胀。下表列出了不同材质的不同热膨胀速率（见图）。 以不同速率膨胀的密封环和固定器 进入系统的热量 动环 静环 材质 热膨胀系数（10-6/0K） 3.0 合金42 4.02 碳化硅 4.42 碳化钨 4.7 石墨 Inconel 718 7.1 8.9 钛 9.2 904L不锈钢 AM350 12.06 16.5 316L不锈钢 17.0 304L不锈钢 可以看出，有一些材质的热膨胀比其它材质要低得多，尤其是合金42跟316L不锈钢相比。 大多数镶装的密封环的设计使常温下的密封环压力能确保密封相互之间保持相对平整。当温度升高 时，不同的材质以不同的速率膨胀。在极端的温度条件下（＞200摄氏度），相对平整度之间的变化就可以用钠光源轻易地测量出来． 为避免这种情况的发生，改变材质，使它的热膨胀系数和密封环的热膨胀系数更接近，这样可以减 少由于密封温度而引起的密封环旋转． 大多数可以使用的合金 如果密封物质不适合使用不锈钢，那么还有很多的'特殊'合金可供选择． ＡＥＳ采用的合金主要有以下几种： ３１６Ｌ不锈钢 合金２０ ９０４Ｌ不锈钢 合金２７６ 钛 ＡＭ３５０ 合金４２ Ｆerralium ２５５ 下面简要地介绍每种材质．但是，只作为指示性的说明，并且都是以３１６Ｌ不锈钢为对照物的． ＊差 ＊＊良好 ＊＊＊好 ＊＊＊＊很好 316L 这是在AES公司应用最广泛的材质，它的机械性能和抗腐蚀能力都超过其它合金如304L不锈钢， 因此是一种非常优秀的抗化学性材质。 名称中的“L”说明这个级别的材质的碳含量很低。如前所述，材质的碳含量降低，会延长材质产 生敏感性的时间，从而提高了材质抵抗颗粒间腐蚀的能力。因此316L是广泛应用于化学和食品工业的理想材质。因为既能对它进行焊接和改造，又不太会导致它将来发生腐蚀现象。 但是316L相对比较的软，因此跟其它合金相比更能耐受研磨性/侵蚀性的环境。不过，这点优势有时也比不上316L所具有的相对较低的成本和易加工的性能所带来的优势。 属性/抵抗性 性能 * 硬度 * 热膨胀 *** 抗氧化性 ** 压力腐蚀裂缝 **** 成本 **** 可加工性 20 合金20最初是由Carpenter研究院开发的一种优秀的全能抗化学性金属。它表现了优秀的抗热硫酸 性能。另外，它的化学抵抗性也比得上不锈钢。但是由于其合金元素，它的成本比不锈钢稍高。 属性/抵抗性 性能 * 硬度 ** 热膨胀 **** 抗氧化性 *** 压力腐蚀裂缝 *** 成本 *** 可加工性 904L 设计的初衷主要是为了提供一种能抵抗高腐蚀的介质。904L所具有的优秀的抗氯化物压力腐蚀性能超过316L和合金20，而且焊接也不会降低其抗颗粒间腐蚀的能力，这两个优点使得904L成为 倍受海上工业欢迎的材质。 典型地应用于海水热交换器和纸浆漂白工厂。作为一种材质，904L相对比较容易加工，但是在加工的过程中可能会变硬。 另外添加的镍降低了这种材质的热膨胀系数，使之差不多达到316L的热膨胀系数的一半。 属性/抵抗性 性能 * 硬度 ** 热膨胀 *** 抗氧化性 **** 压力腐蚀裂缝 *** 成本 *** 可加工性 276 这是一种镍-钼-铬三合金，被认为是性能最优越的抗腐蚀材质之一。合金的组成成分能抵抗颗粒间 腐蚀，因而能很好地应用于强氧化性的环境，如三价铁和二价铜的氯化物。合金276显示了超强的抗硫酸复合物性能，是应用于FGD（暖气管气体硫酸离子）理想材质。 属性/抵抗性 性能 *** 硬度 *** 热膨胀 **** 抗氧化性 **** 压力腐蚀裂缝 * 成本 * 可加工性 钛有很多个级别，但是在AES应用最广泛的是级别T2，虽然在以前也用过级别T7。从密封的角度出发，这些级别之间的区别微乎其微。钛的抗腐蚀性能也非常优越，特别是在富含氯/氯化物的环 境下，如海水等。钛相对于316L的主要优点是它的热膨胀系数极其的低，因而在高温应用中的抵 抗性能非常的强。 AM350 AM350是一种奥氏体不锈钢，在高温下的机械性能非常强。AM350同Carpenter 42一起使用制成了AES工程有限公司的高温波纹管，这两种材质联合使用时所能承受的温度可以高达450摄适度。当产品介质的腐蚀增加时，使用这种材质可能会使波纹管产生腐蚀方面的问题。 42 这是一种含41%镍的铁，它的主要特性是对热膨胀的抵抗性。这种合金的热膨胀系数可以低达 5.4X10-6/?，这么低的热膨胀系数使它能够很理想地应用于高温条件，在高温条件下高温和镶装的 密封环的综合作用很容易产生问题。但是这种合金的的抗化学性能并不是很好，不过这并不是一个 很大的问题，因为合金42大部分情况下都是用于低腐蚀性的介质中（通常是高温矿物油）。然而 在提炼工业，Carpenter 42的硫酸含量必须要低于2%的极限。 属性/抵抗性 性能 ** 硬度 **** 热膨胀 ** 抗氧化性 *** 压力腐蚀裂缝 ** 成本 *** 可加工性 255 合金255是一种高强度、超方不锈钢，它的铬含量远远高于316L不锈钢的铬含量。Alloy 255兼具高机械强度和硬度与优秀的抗腐蚀和侵蚀性能。材质的高硬度确实会增加加工的难度；但是，材质 由于含有大量氯化物或强氧化性物质而具有的明显的优势可以弥补这方面的缺点。 Ferralium已经证明可以很好地应用于存有腐蚀和侵蚀的海洋、海上工业及造纸工业。 属性/抵抗性 性能 **** 硬度 ** 热膨胀 **** 抗氧化性 **** 压力腐蚀裂缝 ** 成本 * 可加工性 不但不同的机械密封金属部件需要不同的材质，而且特定应用条件下所选用的密封环材质也各不相 同。 最普遍的AES密封环材质有以下几种： 石墨 电镀氧化铬 氧化铝陶瓷 碳化钨 碳化硅 密封环组合的选择不但取决于密封的物质而且要依据工作压力和设备的速度而定。 PV PV（压力速率）比值在密封工业中用来指示密封环接触的严重程度及为确保设备工作寿命所允许 的工作范围。P指实际压力，单位为Barg；V指密封的外围速度，单位为m/s。因此一个密封环组合PV值的单位为Barm/s。下列图表说明了平衡型和不平衡型设计的密封对施加的旋转速度和压力 的耐受性。 密封环组合 产品为水 非水产品 非平衡型 平衡型 非平衡型 平衡型 35 210 90 420 石墨 V 陶瓷 70 420 石墨 V 氧化铬 不适用 不适用 70 420 90 1220 石墨 V 碳化钨 90 630 90 1850 石墨 V 硅 45 260 70 420 碳化钨 V 碳化钨 60 360 90 1050 碳化钨 V 碳化硅 从上表可以看出具有最高PV值的是处理非水产品的平衡型密封。碳氢化合物属于这种类型。因此 API工业采用这组密封环组合材质（更好的材质组合是反应烧结碳化硅/石墨）。 在机械密封工业使用的石墨实际上是一种人工制造的产品，是由焦碳、石墨碳和无烟煤制成。通常 使用黏合剂将这三种物质熔合起来，以降低石墨的多孔性。当石墨还是绿色时，它的多孔渗水性大 约为6-8%。通过添加树脂或金属复合物也可以降低材质的多孔性。降低多孔性最常用的两种添加 剂为酚树脂和浸锑石墨。 这两种添加剂中，浸锑变量可以提高抵抗起水泡的能力，特别是在非水产品环境下。除此之外，添 加的金属元素如锑等也会使密封环的硬度相对树脂石墨密封环大约要提高2-5倍。 树脂石墨适用于低于200?的氧化环境，而在非氧化环境可允许的温度低于300?。而浸锑石墨的耐受温度要高得多，在氧化环境可以低于300?，非氧化环境低于600?。 浸锑石墨的抗水泡能力更强，说明它可以理想地应用于石油工业。但是，由于锑具有毒性，所以不 能应用于任何需要FDA或食品质量许可的工业。 在不具“润滑油”的大气中使用石墨时，必须要注意。石墨非常需要水气来提高材质的润滑性。当 材质应用的环境无法提供水气润滑时，如在干燥的氮气中，则需要专门的电镀层和盐添加剂。这些 盐可以充当水气，提高润滑性。如果没有这些润滑剂，只能用于低速的工作环境。下列表格列出了 石墨对碳化硅密封环估略的干转时间。 直径（mm） 轴速（RPM） 刺压力（Barg） PV值 预期寿命（小 时） 25mm 300 2 1.2 70,000 25mm 300 6 2.8 21,000 50mm 300 2 2.4 40,000 50mm 300 4 3.9 9,000 75mm 300 2 1.2 70,000 75mm 100 4 2.0 40,000 100mm 100 2 1.6 60,000 100mm 100 4 1.8 30,000 生产一种抗磨损的材质，最有效的方法是在不锈钢批材质的基础上电镀一层硬的材质。这样可以使 本来就成本有效的大型密封环的造价非常的便宜。 AES在某些密封环上采用这种材质，尤其是使用电镀一层0.020”氧化铬的不锈钢来制造RDS设计 的密封的静环。不锈钢的硬度为250HV，而氧化铬的硬度则为1200HV。这种类型的密封环典型地应用于不会产生干转危险的、低温又干净的液体中。 AlO 23 99.5%或高精度的陶瓷很受AES的“重用”。这是一种纯度很高，而且具有100%的抗化学性能的材质。陶瓷外观呈白色。通过静态压缩和烧结加工，陶瓷能够被融合到非常复杂的密封环设计中 去。根据其固有的物理特性，陶瓷是一种很有效的绝缘体；但是如果在选型时是以热能为首要的考 虑因素的，则它的绝缘性质可能会引起问题。约为2500HV的硬度值使陶瓷可能会发生水泡式的破裂。当发生剧烈的热量或机械的震动装载时，通常会演变为一个问题。 下表所列为99.5%氧化铝陶瓷的典型的物理属性： 属性 属性值 单位 3.89 g/cm 密度 颜色 乳白/白色 晶体结构 六角形 0 % 多孔性% ~6.5 晶体尺寸 微米 375 Gpa Youngs系数 4.0 20?说的破碎韧性Kic 25 Wm-1K-1 热传导性 8.4 热膨胀系数 X 10-6/? 1800 （没有装载时）最高耐受温度 ? 钨在推动器锅炉里和黑烟末进行反应生成钨的碳化物（碳化钨）。同时，碳化钨的硬度不如硅，因 此在密封和设备的存有震动装载问题的时候，碳化钨没有优势。在锅炉里以类似于反应烧结的方式 制造而成的碳化钨，生产出来之后为绿色，形状呈网状。在最后的研磨和磨光之前，需要在真空下 对碳化钨进行烧结。在烧结加工过程中，可以使用镍或cobolt作为黏合材料。其中镍的化学抵抗性更强，但是当PH值小于5时，镍这种黏合材料可能会过滤出来，从而对材质的机械性能造成影 响。 属性 属性值 单位 15.0 g/cm 密度 颜色 金属色泽 0 % 多孔性% 653.6 Gpa Youngs系数 20?时的破碎韧性Kic ？ Wm-1K-1 热传导性 ？ 热膨胀系数 ？ X 10-6/? （没有装载时）最高耐受温度 ？ ? 可行的黏合剂 60%镍 10%镍 碳化硅是除了钻石之外的最硬的密封环材质，它的生产工艺使部件产品的形状可以接近网状，因而 降低了对每个密封环的加工要求。 AES使用的两种主要的碳化硅级别为烧结碳化硅和反应烧结碳化硅，虽然两者在物理性质上非常相 似，但是仍然存有些微的差别，使两种材质的应用可以很不同。 虽然采用的生产工艺和烧结碳化硅极为相似，如在开火之前使硅渗透入未成型的碳化硅绿体，但是 反应烧结碳化硅在加工过程中残留了低于10%的未反应的硅。达到这样的效果后，材质的颗粒结构 精细，而且多孔性非常的低；可见的多孔性水平为0%。反应烧结硅具有非常优秀的热传导性，而 且热膨胀系数低，因此具有极其优良的热震动抵抗性。 如前所述，反应烧结碳化硅优良的热震动抵抗性能力大约是烧结硅的两倍，所以在提炼和石油工业 更多地采用反应烧结碳化硅。 属性 属性值 单位 3.1 g/cm 密度 颜色 灰色 3000 硬度 Hv（500g Load）/kgmm-2 0 % 多孔性% 410 Gpa Youngs系数 740 特定热JKg-1?-1 200 Wm-1K-1 热传导性 4.3 热膨胀系数 X10-6/? 1400 （无装载时）最高适用温度 ? 10%Mass Si 典型组成成分 90%Mass Si 这是AES采用的标准硅级别。同反应烧结硅相似，它的抗化学性能非常的好，特别是在卤素应用 中，如产品为溴时反应烧结材质中的游离硅可能会受到攻击。烧结硅的硬度和反应烧结材质的硬度 差不多。这种材质的热传导性比反应烧结材质稍低，但是却比陶瓷要好上10多倍。 属性 属性值 单位 3.1 g/cm 密度 颜色 灰色 3000 硬度 Hv（500g Load）/kgmm-2 0 % 多孔性% 410 Gpa Youngs系数 670 特定热JKg-1?-1 125 Wm-1K-1 热传导性 4.02 热膨胀系数 X10-6/? 1650 （无装载时）最高适用温度 ? 典型组成成分 100%碳化硅 根据工作条件中不同的主要影响因素，AES决定并采用一系列不同的橡胶圈。不仅着重考虑主要密 封产品的化学组成成分，同时也要顾及其它额外的操作要求如：可能会使用到腐蚀性或酸性化学物 质的CIP（清洁操作）或SIP（无菌操作）。 温度在选择橡胶圈时也是一个非常重要的考虑因素。每种橡胶自己本身就具有一个温度上限和下 限。作为选型程序不可或缺的一部分，密封环产生的热量也必须要考虑进去。 AES有很多中标准橡胶圈材质，除此之外，作为Du-Pont公司的分销商，我们可以随意采用很多种不同的Kalrez级别的材质来对付所有为人所知的化学物质。 可供的材质级别是： Buna-N EPR Viton Aflas Kalrez FEP Buna-NNitrile Buna N或Nitrile是丁二烯和丙烯腈的聚合物。商业产品中的丙烯腈含量是从18%-48%。随着 Nitrile含量的增加，材质抵抗石油为基础的油和碳氢化合物燃料的能力也得到提高，但是在低温下 的弹性会下降。对石油产品具有优秀的抵抗性，能在-65到+275华氏度（-54到+135）温度范围内 工作。 特性 规格 常见的缩写/名称 NBR/Buna-N， Nitrile 化学定义 丁二烯聚丙烯腈 0.98-1.0 密度 -54 最低工作温度（?） 135 最高持续工作温度（?） -25 玻璃转换温度 70 shore A 硬度 是否可供FDA级别 是（不是标准AES产品） 相容物质 不相容物质 矿物油 胺 植物油 制动液体 弱酸 脂 弱碱 卤化溶剂 脂肪糖 酮 非芳香羟石油 高温蒸汽 低温蒸汽 制冷甲基]氯化物 水 制冷氨 EPR EPR，有时也称EPDM，大约是在1961年左右推出市场，那时它还不能很有效地密封热水和热蒸 汽。EPDM尽管价格便宜，但是对侵蚀和臭氧、水和水蒸汽的抵抗能力非常的优秀，同时，在调味 品和一些磷酸脂的液体中表现出了很好的性能。它的低温和高温的范围广，抵抗性强，弹性好。可 供食品质量许可的级别，所以能应用于食品和制药工业中。 但是，EPR在使用时，决不能和矿物液体或DI脂润滑油相接触，因为会引起它过分膨大和老化。 特性 规格 常见的缩写/名称 EPR，EPDM/聚丙乙烯 Ethylene Propylene Diene Co & Terpolymer 化学定义 0.86 密度 -40 最低工作温度（?） 150 最高持续工作温度（?） -50 玻璃转换温度 70 shore A 硬度 是否可供FDA级别 是 EPR 续 相容物质 不相容物质 酒精 碳氢化合物 低温蒸汽 二脂油 弱酸 氯化碳氢化合物 腐蚀性应用 卤化溶剂 弱碱 强氧化剂 脂 LP气体和燃料油 酮 制冷剂 热水 Viton Viton或氟橡胶最初是由Du-Pont Dow公司于20世纪50年代中期推出的（Viton是他们的商标名 称），从那时起Viton就成为密封工业的首选橡胶圈材质。由于其优秀的抗化学性，高温范围及低 压缩量，氟橡胶的面市是近代最突出的单橡胶圈发展。一般认为Viton的工作温度范围是-15到 +400华氏度（-29到+204摄氏度）。AES采用这个材质作为他们所有集装式密封的标准橡胶圈，除 非工况或客户要求其它的材质。 下列表格列出了Viton的主要属性： 特性 规格 常见的缩写/名称 FKM/氟化碳氢化合物 Vinylidiene Fluoride Hexafluoropropylene 化学定义 1.40-1.95 密度 -29 最低工作温度（?） 204 最高持续工作温度（?） 玻璃转换温度 -20? 70 shore A 硬度 是否可供FDA级别 是 相容物质 不相容物质 油<200? 乙醛 水? 浓碱 弱酸 热水>70? 浓酸 蒸汽 有机溶剂 胺 臭氧 脂 动物油&植物油 强性物质（如氢氧化钠） 卤化碳氢化合物 酮 芳香羟石油 制冷氨 Aflas AFLAS橡胶圈是Asahi Glass Corporation公司的商标名称。它起源于1975年，通过改变tetrafluoroethylene和丙烯的聚合物而成。结合了这两种集合物的抗化学性，AFLAS扩大了橡胶圈在热水和热蒸汽中的应用，同时保留了对碳氢化合物、氧化物质和base环境的优良的抵抗性能。由于能够抵抗有机液体的攻击，AFLAS在造纸工业倍受青睐。 常见的缩写/名称 TFE/丙烯 Polytetrafluoruethylene Propylene Copolymer 化学定义 1.61-1.89 密度 -30 最低工作温度（?） 204 最高持续工作温度（?） 玻璃转换温度 -13? 60 shore A 硬度 是否可供FDA级别 否 弱酸 醋酸 酒精 酮 乙醛 脂 碱 有机醋酸盐 动物油&植物油 氟利昂 漂白剂 氯化碳氢化合物 非芳香羟碳氢化合物 芳香羟碳氢化合物 制冷氨 酮 脂 Kalrez Kalrez是一种全氟橡胶圈，是一种经过过氧化物处理的Flouroelastomer， 它结合了Viton的弹性性能与Teflon的抗化学性能。如果产品含有化学物质或者产品的温度超过Viton、Aflas或其它普通橡胶圈的温度极限，则Kalrez是少数可适用的材质之一，而不必非要使用石墨不可。然而，为了适应 特定工作条件，这些FFKM橡胶圈为客户提供了很多种级别的Kalrez。AES库存的标准材质为Kalrez 4079，6375，1050LF，3018，2035，还有其它应用于电子和食品加工的级别。这种型号的橡 胶圈的成本比尺寸相似的FKM橡胶圈要高很多，因为与众不同地在每个O型圈上标上了序列号以便追溯调查。下面介绍Kalrez的一些主要级别。 Kalrez 4079 这个级别是在所有的Kalrez 4079橡胶圈中温度范围最广，可以适用于温度高达316?的条件，也可以在高于此温度下持续地使用。它是一种充了黑烟末的材质，因此外观呈黑色。在有机和无机酸及 乙醛中的膨胀程度低，而且对温度循环反应良好。但是，不适用于极高温的水（>100?），蒸汽或胺中。 特性 规格 Kalrez 常见缩写/名称 Perfluoroealstomer 化学定义 -30 最低工作温度（?） 316 最高持续工作温度（?） -6.7 玻璃转变温度 75 shore A 硬度 压缩力 25% @ 204? 70 小时 相容物质 不相容物质 芳香羟脂肪油 胺 酸 蒸汽 Bases 热水 酒精 乙烯氧化物 脂 湿的硫化氢 脂 酮 制冷氨 脂 Kalrez 6375 6375 Kalrez是最近才加入到Kalrez一族的复合物之一，现在已成为Du-Pont系列产品主要的通用 perflouroelastomer。Du-pont重新设计了这种橡胶圈的加工处理系统，使这个级别的Kalrez具有尽 可能广的化学物质范围。事实上，在所有的Kalrez橡胶圈中它的范围是最广的。然而这么广的范围降低了这种橡胶圈的工作温度，如4079级别的温度为316?，而6375级别的温度为275?。在大 部分的密封应用中，这个温度是橡胶圈密封性能的极端温度，可能要远远高于实际要求的温度。 值得注意的是：在密封某些只有采用非常特殊的Kalrez级别的橡胶圈进行密封的产品如热水和蒸汽及胺时，所体现的优越性。 Kalrez 常见缩写/名称 Perfluoroealstomer 化学定义 -20 最低工作温度（?） 275 最高持续工作温度（?） - 玻璃转变温度 75 shore A 硬度 压缩力 30% @ 204? 70 小时 相容物质 不相容物质 芳香基脂肪油 侵略性的胺 酸 强酸** Bases 酒精 脂 脂 酮 制冷氨 胺 乙烯氧化物 蒸汽 湿的硫化氢 脂 **不如4079 Kalrez 1050LF 这是最早充注黑烟末的Perfluoroelastomers之一。起初是在在加工处理中使用了铅的1050，后来发 展到1050LF（无铅）级别。这个级别性能很齐全，同时它的抵抗范围不广，但也差不多接近4079 或6375。Kalrez 1050LF对胺和蒸汽/热水的抵抗性能确实非常的强，当和这些产品一起使用时，显 示了很强的抗压缩力性能。 特性 规格 Kalrez 常见缩写/名称 Perfluoroealstomer 化学定义 -20 最低工作温度（?） 288 最高持续工作温度（?） -3.1 玻璃转变温度 82 shore A 硬度 压缩力 35% @ 204? 70 小时 相容物质 不相容物质 芳香基脂肪油 乙烯氧化物 酸 强氧化物 Bases 酒精 Ethers Esthers 酮 制冷氨 胺 乙烯氧化物 蒸汽 湿硫化氢 脂 FEP 以Teflon为核心的硅质或Viton O型圈对所有人类所知的化学物质都有很强的抵抗性。但是，由于 其包裹的材质（teflon）的硬度关系，使这些O型圈实际上是没有弹性的。如果要使Viton或硅具 有恢复功能，则要看他们内部的化学键的组成情况。这些O型圈在安装过程中确实有可能会遭到损伤。因此AES并不将这些材质作为首选推荐。通过化学兼容性或客户的要求明确规定，温度的上 限为可达205?，而下限则为-70?。 在上述多种橡胶圈的极限外，还有一种选择。很大一部分的波纹管密封在镶装时将石墨油作为二选 密封材质。这是一种很有效的石墨片，在被压缩到最后时，可以用来密封端面，或者可以作为压盖 垫圈使用。石墨最终产品的密度为1.6g/cm3。但是，更重要的一点是，虽然这个密度的石墨油是经 过充分的碾压而成的，但是它仍然具有一定的弹性反应。可以在低于400?的条件下使用。 O 当应用温度降低，特别是在液态气体时，橡胶圈保持弹性的性能也降低。从上列图表中可以看出大 部分Kalrez橡胶圈的玻璃转变点在-5?左右，但是EPR的玻璃转变点却在-25?。值得注意得上，在这时橡胶圈的反应更近似于固体，而不是橡胶体。因此，恢复是不太可能的。 按AES的使用标准，所知的一种非石棉的材质为AF1。利用在高温高压下合成人造纤维和黏合剂，这种材质的抗溶剂和抗油性能特别的强。它的物理特性如下表所示： 属性 规格 1.7-1.9 密度（g/cm3） 9-15% 压缩性 STM F36， 步骤A >60% 回复ASTM F 36，步骤A <0.1 按照DIN 第四部分标准的密封氮的性能 （cm3/min） 400 最高工作温度（?） 在某些更苛刻的环境下对化学抵抗性的要求非常的高，这时最好采用材质GFT。但是，由于这种材 质的硬化系数低，而且在装载时容易滑动，因此在给垫圈定位时必须要小心，以避免垫圈向外突 出。