對碳素機械密封性材料的應用研究

齊學舜

（吉林炭素集團有限公司，吉林 吉林 132002）

對碳素機械密封性材料的應用研究

齊學舜

（吉林炭素集團有限公司，吉林 吉林 132002）

本文介紹了碳素材料的獨特之處，并對碳素材料的性能和碳素材料的應用以及發展情況進行了簡單的研究。

碳素材料；密封性；性能

碳素機械密封性材料具有許多獨特的性能，而這些獨特的性能，使得碳素機械密封性材料在密封應用方面擁有巨大的潛力。目前，工業產品上所使用的密封性材料，都出現了不同程度的問題，嚴重阻礙了企業的發展。密封性材料在密封性能上無法達到要求，所以才導致慘重的損失。因此，研究碳素機械性密封性材料的結構、性能，對于材料的推廣使用具有相當重要的價值。

1　碳素材料的獨特之處

傳統裝置中所使用的密封件，大多是由金屬材料制成的，這些金屬材料中的一些化學物質會在密封過程中對密封件進行侵蝕，日久天長，密封件的一些功能就會嚴重下降，甚至缺失。不僅縮短了密封件的使用期限，還大大降低了密封性能。經過不斷研究，發現碳素機械密封性材料能很好的解決上述存在的問題。碳素機械密封性材料主要具有耐高溫、密封性強、耐深冷、抗腐蝕、抗輻照性、抗氧化性、耐磨損性能和化學穩定性等特點。這些性能使碳素機械密封性材料在替代了一些傳統材料的同時，保證了機械密封裝置中的密封環正常運轉和相關設備的運行效率，效果十分明顯。

2　碳素材料的性能

2.1強有力的耐腐蝕性

碳素材料開始氧化的溫度應根據熱處理的溫度而定。氧化的溫度會隨著熱處理溫度的不斷升高而升高，例如，石墨在450℃左右開始輕微氧化。碳素材料的抗氧化性能也會隨著純度的升高而升高。這種材料有良好的化學穩定性，在腐蝕劑酸、堿、鹽及氧化性不強的介質中基本上不受腐蝕。為了更全面地掌握碳素材料的耐腐蝕性能，將以試驗來進行認證。在本次的試驗中，為了保證試驗的可靠性和說服力度，選取三種基體進行測試，分別是焦碳石墨基（以石油焦碳為主）、天然鱗片石墨基（以鱗片石墨為主）和碳黑石墨基（以噴霧碳黑為主）。確定好基體后，保證三種基體都處在常溫條件下，將這三種基體分別放置在已經配置好的濃度不同的酸（濃度為96%～98%）、鹽、堿（含量適中的氫氧化鈉試劑）和強氧化劑（含量適中的重鉻酸鉀溶液）中，對它們進行腐蝕。之后，對腐蝕期間的變化進行記錄，詳細記錄發生不同變化的時間，經過數天腐蝕之后，要做一個性能測試。具體做法：將取出的樣品用開水煮沸，并重復煮沸過程5～7次，直到檢測到樣品的pH值穩定在7左右，對樣品進行烘干之后開始進行性能測試，確定樣品的耐腐蝕能力。經過性能測試實驗，雖然經歷了被強酸、堿、鹽及強化劑等試劑的強化性腐蝕，但是，碳素機械密封性材料依然沒有出現太大程度的損傷，經進一步檢測，碳素機械密封性材料的性能依然完好，沒有多大改變。即使是處在強酸、堿、鹽及強化劑等試劑的環境下，碳素機械密封性材料的性能也不會受太大的干擾。經過對比之后，選取三種樣品對強酸、堿、鹽及強化劑等試劑的耐腐蝕性能存在一定的差異。從測試結果來看，耐腐蝕性能最強的是碳黑石墨基材料，耐腐蝕性能最差的是天然鱗片石墨基材料，耐腐蝕性能處于兩者之間的則是焦炭石墨基材料。在無數次測試后，筆者發現，如果對碳素機械密封性材料再做進一步的浸漬處理，會大幅度提高碳素機械密封性材料的機械強度和耐磨性，同時，不會掩蓋碳素機械密封性材料的基本特性。不僅克服了碳素機械密封性材料易脆的缺點，還增強了碳素機械密封性材料的耐腐蝕性能。如今，這一方法已經被廣泛的應用到實際生產中，收到了很好的反饋效果。

2.2具有超強的耐高溫性

在化工、石油和機械等行業內，不僅要求碳素機械密封性材料具有相當可觀的耐腐蝕性能，還要求碳素機械密封性材料具有一定的耐高溫能力。為了進一步研究材料的耐高溫能力，選取了三種樣品，將這三種樣品分別放置在不同溫度下，經過一段時間后，筆者對三種樣品的耐高溫性能進行了詳細測試。為了進一步提高碳素機械密封性材料的耐高溫能力，增加機械的強度和不透性能，分別對三種樣品進行了浸漬。結果發現，這三種碳素機械密封性材料在經過不同溫度的處理之后，性能都沒有太大的變化，隨著溫度的提高，三種樣品的性能也沒有太大的變化，耐高溫性能正常，而且摩擦系數非常小，效果十分可觀。筆者又對三種樣品在同一溫度下的耐高溫性能進行了測試，發現不同的碳素機械密封性材料在同一溫度下的耐腐蝕性大都不同，碳素機械密封性材料可以達到使用溫度范圍在300℃～500℃。如果繼續對碳素機械密封性材料進行改進，一些碳素機械密封性材料的使用溫度是可以達到540℃的。迄今為止，沒有哪一種材料能夠達到這么高的使用溫度和這么廣泛的使用范圍，所以，在耐高溫方面，碳素機械密封性材料是具有相當實力的。采用不同的浸漬制品對碳素機械密封性材料的耐高溫和耐腐蝕能力也有不可低估的作用，所以，在浸漬制品的選擇上，要選取一些效果顯著的浸漬制品，使碳素機械密封性材料的性能發揮的更好。

3　碳素材料的應用和發展

碳素機械密封性材料具有許多其他材料無法匹及的優良性能，尤其是擁有超高的耐腐蝕性能和超強的耐高溫性能，使碳素機械密封性材料在眾多材料中脫穎而出，并被廣泛應用在化工業、石油業和機械行業。在這些行業中，有的碳素機械密封性材料被當做密封填料，用在了各種泵、閥門、反應釜等器械上，有的碳素機械密封性材料被當做墊片，用在各種管道法蘭上，也有一些被用在了壓縮機、反應釜等器械上，成了作用顯著的動密封。目前，我國正在對具有耐高溫、耐腐蝕性性能的碳素機械密封性材料進行大力開發，已經能夠替代進口材料并滿足各行業的需求，提供全方位的服務。

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