对碳素机械密封性材料的应用研究

齐学舜

（吉林炭素集团有限公司，吉林 吉林 132002）

对碳素机械密封性材料的应用研究

齐学舜

（吉林炭素集团有限公司，吉林 吉林 132002）

本文介绍了碳素材料的独特之处，并对碳素材料的性能和碳素材料的应用以及发展情况进行了简单的研究。

碳素材料；密封性；性能

碳素机械密封性材料具有许多独特的性能，而这些独特的性能，使得碳素机械密封性材料在密封应用方面拥有巨大的潜力。目前，工业产品上所使用的密封性材料，都出现了不同程度的问题，严重阻碍了企业的发展。密封性材料在密封性能上无法达到要求，所以才导致惨重的损失。因此，研究碳素机械性密封性材料的结构、性能，对于材料的推广使用具有相当重要的价值。

1　碳素材料的独特之处

传统装置中所使用的密封件，大多是由金属材料制成的，这些金属材料中的一些化学物质会在密封过程中对密封件进行侵蚀，日久天长，密封件的一些功能就会严重下降，甚至缺失。不仅缩短了密封件的使用期限，还大大降低了密封性能。经过不断研究，发现碳素机械密封性材料能很好的解决上述存在的问题。碳素机械密封性材料主要具有耐高温、密封性强、耐深冷、抗腐蚀、抗辐照性、抗氧化性、耐磨损性能和化学稳定性等特点。这些性能使碳素机械密封性材料在替代了一些传统材料的同时，保证了机械密封装置中的密封环正常运转和相关设备的运行效率，效果十分明显。

2　碳素材料的性能

2.1强有力的耐腐蚀性

碳素材料开始氧化的温度应根据热处理的温度而定。氧化的温度会随着热处理温度的不断升高而升高，例如，石墨在450℃左右开始轻微氧化。碳素材料的抗氧化性能也会随着纯度的升高而升高。这种材料有良好的化学稳定性，在腐蚀剂酸、碱、盐及氧化性不强的介质中基本上不受腐蚀。为了更全面地掌握碳素材料的耐腐蚀性能，将以试验来进行认证。在本次的试验中，为了保证试验的可靠性和说服力度，选取三种基体进行测试，分别是焦碳石墨基（以石油焦碳为主）、天然鳞片石墨基（以鳞片石墨为主）和碳黑石墨基（以喷雾碳黑为主）。确定好基体后，保证三种基体都处在常温条件下，将这三种基体分别放置在已经配置好的浓度不同的酸（浓度为96%～98%）、盐、碱（含量适中的氢氧化钠试剂）和强氧化剂（含量适中的重铬酸钾溶液）中，对它们进行腐蚀。之后，对腐蚀期间的变化进行记录，详细记录发生不同变化的时间，经过数天腐蚀之后，要做一个性能测试。具体做法：将取出的样品用开水煮沸，并重复煮沸过程5～7次，直到检测到样品的pH值稳定在7左右，对样品进行烘干之后开始进行性能测试，确定样品的耐腐蚀能力。经过性能测试实验，虽然经历了被强酸、碱、盐及强化剂等试剂的强化性腐蚀，但是，碳素机械密封性材料依然没有出现太大程度的损伤，经进一步检测，碳素机械密封性材料的性能依然完好，没有多大改变。即使是处在强酸、碱、盐及强化剂等试剂的环境下，碳素机械密封性材料的性能也不会受太大的干扰。经过对比之后，选取三种样品对强酸、碱、盐及强化剂等试剂的耐腐蚀性能存在一定的差异。从测试结果来看，耐腐蚀性能最强的是碳黑石墨基材料，耐腐蚀性能最差的是天然鳞片石墨基材料，耐腐蚀性能处于两者之间的则是焦炭石墨基材料。在无数次测试后，笔者发现，如果对碳素机械密封性材料再做进一步的浸渍处理，会大幅度提高碳素机械密封性材料的机械强度和耐磨性，同时，不会掩盖碳素机械密封性材料的基本特性。不仅克服了碳素机械密封性材料易脆的缺点，还增强了碳素机械密封性材料的耐腐蚀性能。如今，这一方法已经被广泛的应用到实际生产中，收到了很好的反馈效果。

2.2具有超强的耐高温性

在化工、石油和机械等行业内，不仅要求碳素机械密封性材料具有相当可观的耐腐蚀性能，还要求碳素机械密封性材料具有一定的耐高温能力。为了进一步研究材料的耐高温能力，选取了三种样品，将这三种样品分别放置在不同温度下，经过一段时间后，笔者对三种样品的耐高温性能进行了详细测试。为了进一步提高碳素机械密封性材料的耐高温能力，增加机械的强度和不透性能，分别对三种样品进行了浸渍。结果发现，这三种碳素机械密封性材料在经过不同温度的处理之后，性能都没有太大的变化，随着温度的提高，三种样品的性能也没有太大的变化，耐高温性能正常，而且摩擦系数非常小，效果十分可观。笔者又对三种样品在同一温度下的耐高温性能进行了测试，发现不同的碳素机械密封性材料在同一温度下的耐腐蚀性大都不同，碳素机械密封性材料可以达到使用温度范围在300℃～500℃。如果继续对碳素机械密封性材料进行改进，一些碳素机械密封性材料的使用温度是可以达到540℃的。迄今为止，没有哪一种材料能够达到这么高的使用温度和这么广泛的使用范围，所以，在耐高温方面，碳素机械密封性材料是具有相当实力的。采用不同的浸渍制品对碳素机械密封性材料的耐高温和耐腐蚀能力也有不可低估的作用，所以，在浸渍制品的选择上，要选取一些效果显著的浸渍制品，使碳素机械密封性材料的性能发挥的更好。

3　碳素材料的应用和发展

碳素机械密封性材料具有许多其他材料无法匹及的优良性能，尤其是拥有超高的耐腐蚀性能和超强的耐高温性能，使碳素机械密封性材料在众多材料中脱颖而出，并被广泛应用在化工业、石油业和机械行业。在这些行业中，有的碳素机械密封性材料被当做密封填料，用在了各种泵、阀门、反应釜等器械上，有的碳素机械密封性材料被当做垫片，用在各种管道法兰上，也有一些被用在了压缩机、反应釜等器械上，成了作用显著的动密封。目前，我国正在对具有耐高温、耐腐蚀性性能的碳素机械密封性材料进行大力开发，已经能够替代进口材料并满足各行业的需求，提供全方位的服务。

The Application Research about Machinery Seal of Carbon Materials

QI Xue-shun
（Jilin Carbon Group Co.Ltd.，Jilin 132002，China）

This paper introduces the unique characteristics of carbon materials，and the properties of carbon materials and the application and development ofcarbon materials were studied.

Carbon materials；Sealing；Performance

TB33

B

1674-8646（2015）07-0155-01