Bahan penyegel memainkan peran penting dalam katup bola trunnion kriogenik, yang dapat mencegah kebocoran media dan memastikan pengoperasian katup yang aman. Kinerjanya secara langsung memengaruhi keandalan penyegelan, masa pakai, dan stabilitas pengoperasian katup di lingkungan bersuhu sangat-rendah. Fungsi utama dan prinsip pemilihannya diuraikan di bawah ini:
I. Fungsi Utama Fungsi Bahan Penyegel
Penyegelan Kriogenik: Pada suhu -196 derajat (misalnya nitrogen cair) atau lebih rendah, bahan penyegel harus tetap elastis dan fleksibel untuk mencegah kebocoran karena peningkatan rongga permukaan penyegelan akibat pengerasan atau penyusutan bahan. Karet biasa, misalnya, dapat menjadi rapuh pada suhu rendah, sedangkan bahan penyegel kriogenik khusus (misalnya PTFE yang dimodifikasi (PTFE)) masih dapat mempertahankan tekanan penyegelan.
Media Ketahanan korosi: Media kriogenik (misalnya gas alam cair, oksigen cair) mungkin sangat korosif atau reaktif secara kimia. Bahan penyegel harus stabil secara kimia untuk mencegah reaksi dengan media yang menyebabkan kegagalan segel. Misalnya, dalam aplikasi oksigen cair, bahan yang mengandung minyak atau zat yang mudah teroksidasi harus dihindari untuk mencegah risiko pembakaran.
Ketahanan terhadap abrasi dan korosi: Selama pembukaan dan penutupan katup, gesekan antara bola dan penutup segel dapat menyebabkan keausan, terutama di bawah perbedaan tekanan tekanan tinggi, erosi media dapat mempercepat kerusakan pada permukaan penyegelan. Bahan penyegel harus memiliki kekerasan-yang tinggi dan dapat melumasi dirinya sendiri untuk mengurangi keausan dan memperpanjang masa pakai.
Kompensasi Ekspansi dan Kontraksi Termal: Pada suhu rendah, logam badan katup menyusut lebih banyak daripada bahan penyegel, yang dapat menyebabkan distribusi tekanan yang tidak merata pada permukaan penyegelan. Bahan penyegel harus mengkompensasi perbedaan penyusutan ini dengan deformasi elastis untuk mempertahankan tekanan kontak segel.
Resistensi adhesi: Setelah lama tidak aktif, permukaan penyegelan mungkin sulit dibuka dan ditutup karena kristalisasi atau adhesi media. Bahan penyegel harus memiliki energi permukaan yang rendah untuk mencegah adhesi media dan memastikan pengoperasian katup yang fleksibel.
II. Prinsip Pemilihan Sealant
1. Kemampuan Beradaptasi Suhu
Batas Kriogenik: Pilih material berdasarkan suhu pengoperasian minimum untuk memastikan suhu transisi gelas (Tg) berada di bawah suhu kerja.
Misalnya:PTFE (PTFE): Suhu yang berlaku turun hingga -200 derajat, namun diperlukan perbaikan untuk meningkatkan ketahanan terhadap abrasi.
PI (polimida): Cocok untuk -269 derajat (mendekati nol mutlak) tetapi mahal.
Grafit Fleksibel: Berlaku untuk suhu tinggi -200 derajat, tetapi harus menghindari kontak dengan media pengoksidasi kuat.
2. Kompatibilitas Media
Sifat Kimia: Bahan tahan korosi dipilih berdasarkan jenis media (misalnya hidrokarbon, oksigen cair, nitrogen cair). Misalnya, penggunaan bahan berbasis minyak-dalam aplikasi oksigen cair dilarang; PTFE atau segel logam (misalnya baja tahan karat + grafit fleksibel) lebih disukai.
Untuk media partikulat, diperlukan bahan tahan abrasi (misalnya PTFE yang diperkuat silikon karbida).
3. Sifat Mekanik
Tingkat pantulan kompresi: Material harus cepat berubah bentuk setelah kompresi untuk mengimbangi relaksasi selama-penggunaan jangka panjang. Grafit fleksibel, misalnya, memiliki rebound kompresi lebih dari 40%.
Kekakuan dan kekuatan:-Aplikasi bertekanan tinggi memerlukan-bahan dengan kekerasan tinggi (misalnya, semen karbida), namun fleksibilitas harus seimbang untuk menghindari kerapuhan.
4. Pencocokan Jenis Segel
Segel lunak: cocok untuk tekanan rendah, media bersih, kinerja penyegelan baik, tetapi ketahanan abrasi buruk
Segel keras: cocok untuk media partikel bertekanan tinggi; segel dicapai melalui kontak dengan logam
Penyegelan gabungan: Menggabungkan keunggulan segel lunak dan keras seperti cincin PTFE yang tertanam di dudukan katup logam untuk menyeimbangkan ketahanan abrasi dan kinerja penyegelan.
