Уплотнения из карбида кремния К100

Пришлите техзадание с эскизом.

Карбид кремния (SiC) — один из наиболее эффективных керамических материалов для механических уплотнений в промышленности благодаря сочетанию твердости, химической инертности и термической стабильности. Марка К100 относится к реакционно-связанному карбиду кремния (RB-SiC), широко применяемому в уплотнениях для насосов, компрессоров и оборудования в экстремальных условиях

Физико-механические свойства

• Твердость и износостойкость:
  • Твердость по Виккерсу: 2500–2800 HV.
  • Высокая стойкость к абразивному износу в суспензиях.
• Плотность: 3.10–3.15 г/см³.
• Прочность на изгиб: 350–420 МПа.
• Модуль упругости: 400 ГПа.

Термические характеристики

• Теплопроводность: 120–140 Вт/(м·К).
• Термостойкость: до 1350°C в инертной атмосфере, до 350°C в воздухе.
• Устойчивость к термическому удару: до ΔT = 500°C.
• Коэффициент теплового расширения: 4.0 × 10⁻⁶ К⁻¹.

Химическая стойкость

• Устойчив к кислотам (HCl, H₂SO₄) и щелочам (NaOH) в диапазоне pH 1–13.
• Не взаимодействует с растворителями.
• Чувствителен к концентрированной HF и горячим щелочам при T >100°C.

Типы карбида кремния в уплотнениях

Реакционно-связанный карбид кремния (RB-SiC)

• Характеристики:
  • Плотность: 3.10–3.15 г/см³.
  • Остаточный кремний: 8–12%.
  • Минимальная пористость.
• Преимущества:
  • Экономичность.
  • Хорошая термическая стабильность.
• Ограничения:
  • Сниженная химическая стойкость из-за свободного кремния.

Спеченный карбид кремния (SSiC)

• Характеристики:
  • Плотность: 3.15–3.20 г/см³.
  • Отсутствие свободного кремния.
  • Прочность на сжатие: до 2000 МПа.
• Преимущества:
  • Высокая коррозионная стойкость.
  • Улучшенная износостойкость.
• Ограничения:
  • Высокая стоимость.

Производственные преимущества

Эксплуатационные характеристики

1. Долговечность:
   • Срок службы в 3–4 раза дольше графитовых уплотнений.
2. Снижение затрат:
   • Сокращение расходов на обслуживание до 60%.
3. Надежность:
   • Стабильная работа при высоких давлениях (до 10 МПа) и температурах.

Технологические особенности

• Обработка поверхности:
  • Полировка до Ra <0.03 мкм, коэффициент трения 0.05–0.1.
  • Точность размеров: допуски <2 мкм.
• Геометрическая стабильность при нагреве.

Области применения

Промышленные секторы

Химическая промышленность: уплотнения для насосов с кислотами и щелочами.

Нефтепереработка: работа в высокотемпературных средах (до 350°C).

Энергетика: уплотнения турбин и подшипников.

Водоочистка: обработка абразивных шламов.

Специализированные условия

• Абразивные среды: суспензии, шламы.
• Химически агрессивные среды: кислоты, щелочи.
• Высокие давления: до 10 МПа.

Технические спецификации К100

Механические характеристики

• Плотность: 3.10–3.15 г/см³.
• Прочность на изгиб: 350–420 МПа.
• Модуль упругости: 400 ГПа.
• Коэффициент Пуассона: 0.15.

Термофизические свойства

• Коэффициент теплового расширения: 4.0 × 10⁻⁶ К⁻¹.
• Теплоемкость: 650 Дж/(кг·К).
• Рабочая температура: до 1350°C (инертная среда).

Технология производства

Процесс изготовления

Подготовка сырья: высокочистый α-SiC и углеродные добавки.

Формование: изостатическое прессование.

Спекание: инфильтрация кремнием при 1450–1550°C.

Обработка: шлифовка алмазными инструментами.

Экономическая эффективность

Сравнительный анализ

• Снижение замен в 3–4 раза по сравнению с графитом.
• Уменьшение простоев на 50–70%.
• Экономия на ТО: до 60%.

Экономический эффект

• Стоимость: дороже на порядок графита.
• Срок службы: 3–4 года.
• ROI: окупаемость за 1–1.5 года.

SiC К100 — надежный материал для уплотнений в экстремальных условиях. Его твердость, химическая и термическая стойкость делают его оптимальным для химической, нефтегазовой и энергетической отраслей.