Руководство по маркам углеродного графита: значения кодов пропитки и выбор марки по условиям эксплуатации

1. Как формируется марка углеродного графита

Марка углеродного графитового уплотнительного материала обычно состоит из двух частей: базового графита и кода пропитки. Например, M106D: M106 — это мелкозернистый углеродный графит, D — пропитка сурьмой. Запечённый графит выходит из печи с пористостью 10–20% и должен быть пропитан, чтобы закрыть поры (до менее 2% после пропитки), прежде чем он станет уплотнительным материалом — поэтому пропитка во многом определяет температурный, коррозионный и прочностной класс марки.

Правила кодирования пропиток Huahao Sealing:

• F = фенольная смола: общая коррозионная стойкость, самая низкая стоимость, рассчитана примерно на 180°C
• H = эпоксидная смола: класс аналогичен фенольной, устойчива к воде, маслам, слабым кислотам и щелочам, рассчитана примерно на 180°C
• K = фурановая смола: более широкий спектр кислотно-щелочной стойкости; марки с пищевой пропиткой (например, M106K) соответствуют гигиеническим требованиям FDA, рассчитаны примерно на 220°C
• D = сурьма: металлическая пропитка, рассчитана на 500°C, с заметно повышенной прочностью и твердостью

Одинаковая база с разными пропитками даёт разные марки: разница между M106H и M106D — не в графите, а в материале, заполняющем его поры.

2. Реальные марки и данные по характеристикам

Следующие данные взяты из технической таблицы Huahao Sealing и могут использоваться напрямую для сравнительного выбора.

2.1 M106H (пропитка эпоксидной смолой)

• 180°C, максимальное давление среды 1,5 МПа, максимальная периферийная скорость 25 м/с
• Прочность на сжатие 92 МПа, на изгиб 38 МПа, теплопроводность 45 Вт/(м·К)
• Применение: уплотнительные кольца и втулки для торцевых уплотнений центробежных, химических и чисто водяных насосов в воде, масле и слабых кислотах/щелочах при температуре ниже 180°C

2.2 M106D (пропитка сурьмой)

• 500°C, максимальное давление среды 2,0 МПа, максимальная периферийная скорость 25 м/с
• Измеренная плотность 2,20 г/см³, прочность на сжатие 190 МПа, на изгиб 72 МПа, твердость по Шору 92 HS (тестирование сторонней лабораторией), теплопроводность 70 Вт/(м·К)
• Применение: высокотемпературные насосы для термального масла, насосы для расплавленных солей, паровые клапаны, втулки конвейеров печей высокой температуры, рабочий диапазон 220-500°C

2.3 M106K (пропитка пищевой смолой)

• 220°C, максимальное давление среды 1,5 МПа, максимальная периферийная скорость 20 м/с
• Прочность на сжатие 90 МПа, на изгиб 36 МПа, теплопроводность 42 Вт/(м·К)
• Соответствует требованиям FDA и ЕС для контакта с пищевыми продуктами, полностью безмасляный самосмазывающийся материал; используется в шоколадных миксерах, упаковочных машинах и валах фармацевтических мешалок

2.4 M191T (карбонизированный)

• 600°C, максимальное давление среды 2,5 МПа, максимальная периферийная скорость 20 м/с
• Прочность на сжатие 100 МПа, на изгиб 40 МПа, теплопроводность 55 Вт/(м·К)
• Работает при 500-600°C без металлической пропитки; применяется в солнечно-тепловых насосах для расплавленных солей и подшипниках металлургических печей

2.5 204B и 59U

• 204B: специальная коррозионностойкая пропитка, устойчива к гальванической коррозии морской воды, сертифицирована DNV, 200°C и 95 МПа на сжатие, используется в уплотнениях кормовых валов судов и втулках насосов охлаждения морской водой
• 59U: структура с вкраплениями баббита, компенсирующая биение вала, 180°C, 88 МПа на сжатие, максимальная скорость 15 м/с, для уплотнений химических насосов и мешалок при колебаниях давления

Общая справочная база углеродного графита: содержание углерода 99,9%, объемная плотность 1,75-1,85 г/см³, твердость по Шору 78-82 HS, зола 0,002%, коэффициент теплового расширения 4,0-5,0×10⁻⁶/°C, пористость до пропитки 10-15%, испытания при 600°C в инертной атмосфере.

3. Четырёхэтапный метод выбора по условиям эксплуатации

3.1 Шаг 1: Химическая совместимость с рабочей средой

Сначала исключают среды, разрушающие и пропитку, и графит: сильные окислители (концентрированная азотная кислота, хромовая кислота, дымящаяся серная кислота) исключают обычные смоляные и металлические пропитки. Морская вода и среды с хлоридами требуют 204B. В сероводородсодержащих углеводородных газах база графита не повреждается, но пропитка проверяется по каждому компоненту. Для пищевой и фармацевтической продукции применяют пищевые марки, например M106K.

3.2 Шаг 2: Максимальная температура

• До 180°C: достаточно M106H
• 180-220°C: M106K или коррозионностойкие пропитанные марки
• 220-500°C: M106D
• 500-600°C: M191T
• Разделяйте работу на воздухе и в инертной атмосфере: углеродный графит начинает окисляться в воздухе примерно с 450°C, а температурные характеристики марки относятся к неокисляющим средам или защитной атмосфере

3.3 Шаг 3: Давление среды и конструкция

Максимальное давление среды для марки (1,0-2,5 МПа) — граничное значение, рассчитанное по нагрузке на торцевую поверхность. При давлении выше 1,5 МПа используют сбалансированное торцевое уплотнение для снижения давления на поверхность; при больших давлениях или сильных колебаниях давления (мешалки, поршневые компрессоры) предпочтительны конструкции с вкраплениями, такие как 59U, компенсирующие биение вала.

3.4 Шаг 4: Проверка значения P-V

Произведение давления на поверхность P (МПа) и скорости скольжения V (м/с) определяет тепловую нагрузку от трения. Максимальная скорость марки 15-25 м/с и максимальное давление связаны ограничениями — нельзя одновременно использовать оба параметра на пределе. При высокой тепловой нагрузке предпочтительны марки с большей теплопроводностью: M106D с 70 Вт/(м·К) превосходит M106H с 45 Вт/(м·К), применяется вместе с системами промывки или охлаждения.

4. Итог

Ключ к пониманию марки — вторая часть: код пропитки задаёт температурный и коррозионный класс. Семейство смол F/H/K покрывает общие химические условия до 180-220°C, D (сурьма) — высокотемпературные и высокопрочные условия 220-500°C, а специальные обработки (карбонизация M191T, коррозионностойкая пропитка 204B) закрывают крайние диапазоны: 600°C экстремального нагрева и морскую коррозию. Порядок выбора фиксирован: сначала среда, затем температура, затем давление, затем значение P-V — марка утверждается только после прохождения всех четырёх этапов. Таблицы марок дают типичные значения; для реального проекта отправляйте производителю состав среды, температуру, давление, диаметр и скорость вала для проверки — это надёжнее, чем подбор по таблицам.