机械密封用碳石墨环现状与展望.pdf

40
FLUID MACHINERY
Vol.40,No.3.2012
文章编号:1005-0329(2012)03-0040-04
技术进展
机械密封用碳石墨环现状与展望
朱斌,朱路,林建华,涂丽婵
(福建省闽旋科技股份有限公同,福建泉州362000)
摘要:介绍了碳石墨材料的分类、特点以及国内外碳石墨材料的生产概况,结合旋转接头用碳石墨环制造应用,提出
了对现行机械密封用碳石墨环技术标准的补充修订建议,针对国内碳石墨材料存在问题的现状,向行业主管部门提出了
攻关愿望,结合国内碳石墨材料的技术进展和发展趋势进行了展望。
关键词:碳石墨;机械密封;旋转接头;生产概况;展望
中图分类号:TH136
文献标识码:A
doi:10.3969/j.issn.1005-0329.2012.03.009
Current Situation and Prospect of Carbon Graphite Ring for Mechanical Seal
ZHU Bin, ZHU Lu, LIN Jian-hua. TU
( Fujian Minxuan Technology Co, Ltd, Quanzhou 362000, China)
Abstract: The classification, feature and production overview in domestic and foreign of carbon graphite material were intro
duced, combineing with the manufacturing application of carbon graphite ring in rotary joints, it was propose supplement and a
mendment to the current standard of specification for carbon graphite ring for mechanical seals, in the light of current situation that
in domestic arbon graphie mae al exist problems, it was propse to industry department to research, look ahead the technical
progress and development trend of current carbon graphite material
Key words carbon graphite; mechanical seal; rotary joint; production overview; prospect
前言
和科研单位,而且也有了行业管理机构和相关产
品的技术标准,促进了碳制品生产的科学性、先进
碳石墨环因具有优良的耐高温性、自润滑性、性和实用性。但由于资金,设备,体制等众多因素
低摩擦系数、耐麾损性、耐化学介质腐蚀性和良好的影响,目前我国的高性能碳制品质量,较国外发
的导热性、热膨胀系数小、对高低温交变性能的适达国家的先进技术水平,仍有较大差距。
应性以及材料的物理力学性能,作为机械密封应
用领域中的关键部件已有两千多年的历史,并广2机械密封用碳石盟材料的分类及特点
泛应用于造纸、纺织、医药、军工等各工业部
碳石墨材料的生产,是按照骨料粒径,配方组
由于材料性能优良,制造原材料又多来源于成与内部结构不同分类的,基本上可分为毫米级
炼油化工副产品,所以价格适宜,应用行业广泛,(1~10m)、忽米级(0.1~1mm)、丝米级(0.01
因此碳石墨制品制造在我国得到了快速发展。从~0.1m)和微米级(0.001~0.0lmm)4类,通称
195年前苏联授建哈尔滨电碳厂、1966年四川自为粗、中粗、细、超细结构碳石墨制品。其制造和
贡东新电碳厂成立等几家企业,发展到目前的性能特点分别为
300多家电碳制造相关企业,不仅有了高等院校
(1)毫米级结构碳石墨制品,通常用2
收稿日期:2012-02-27修稿日期:2012-03-03
2012年第40卷第3期
流体机械
41
10mm粒径焦炭或无烟煤作为骨架结构,空隙处久,我国科技工作者曾先后对前苏联,德国,法国,
用60%~70%的细粉填充形成。制品规格越大,英国,美国,日本等发达国家碳石墨材料的生产、
选用的骨料粒径越粗,通常是用揽混均匀的热料应用、发展动向,概况做过介绍“?。他们生产的
糊挤压或振动成型,制成品表面较粗糙。用相同种类比较齐全,大致分为焙烧的碳石墨材料,石墨
工艺生产的产品较细颗粒结构的制品强度低,气化的碳石墨材料,浸树脂和浸金属的碳石墨材料,
孔孔径分布范围广。显著特点是所用原材料比表树脂粘结的碳石墨材料,氟化石墨材料与渗硅石
面低,含粘合剂少,焙烧容易,石墨化、热处理过程墨材料等,从骨料到相关原材料、工艺、设备,直至
不易开裂,不适于做高质量不透性机械密封制品。碳石墨材料的品种,型号,技术性能,使用范围到
(2)忽米级结构碳石墨制品,因其骨料粒径制品加工,应用及碳石墨材料发展动向等,大大激
在0.1~1mm之间,配料中粘合剂含量略高于粗励了我国碳石墨材料的发展。哈尔滨电碳厂,自
制品,宜采用挤压,振动或热模压制方法成型。制贡东新电碳厂,作为碳石墨材料早期生产的两大
品的显著特点是内在结构均一良好,气孔分布均企业,为我国军民所用碳石墨材料的研发,产品的
一性和孔径分布范围介于毫米级和丝米级之间,制造,应用及性能测试,相关标准的制订,引进消
其密度,强度和加工表面粗糙度优于毫米级,是优化吸收国外先进技术起到了积极的推动作用,使
于粗结构,接近细结构的碳石墨环制品。
我国20世纪八九十年代碳制品的品种、质量和性
(3)丝米级结构碳石墨制品,因制造骨料粒能有了快速的提高,呈现在电站磨煤机上应用的
径细,配料中粘合剂含量高,通常采用混均匀→磨M170D碳石墨材料的性能接近德国E1OK的水
粉→冷模压成型,小规格细长制品也可采用挤压平。研制的抗氧化碳石墨材料,已能满足航空发
成型。焙烧时挥发组分排除量大,易产生内裂,制动机的使用性能要求。碳制品的制造内涵也有了
品规格越大,生产难度越大,其显著特点是结构均明显的进步
5,6]
但随着科学技术的进步,产品
强度高,气孔孔径小且分布均匀。作为机械密性能要求的提高,目前传统碳石墨材料存在的强
封碳石墨材料,是可靠耐用的,但生产成本较高。度低,气密性差,磨损率高,寿命短等众多弊病愈
(4)微米级超细结构碳石墨制品,通常是用4来愈暴露出来,突出表现在:(1)碳石墨材料硬度
10um级超细炭素粉末为主要原材料,用超细不均匀;(2)密度不均匀;(3)孔径大小不均匀,开
粉磨粉机制粉,经等静压成型,采用特殊工艺或先孔,闭孔数量分布不均匀;(4)脆性大;(5)加工制
进的焙烧窑炉热处理等方法生产。制品的显著特造精度高的碳石墨环难度大;(6)研磨,抛光不易
点是内在结构更细密,均一,强度高,能加工出表形成均匀光带和良好的密封面。使用中出现的问
面精度和光洁度高的耐摩擦磨损的机密封高性题是端面泄漏,局部或贯通开裂,润滑性能差等。
能制品,但生产成本高,是军工和宇航产品及其它因此亟待碳石墨材料制造厂家通过原材料的性能
高性能机械密封要求使用的材料。
提高,配方设计改进,加工工艺和制造设备等多项