Vật liệu PEEK (Polyetheretherketone), nhờ sở hữu những đặc tính toàn diện vượt trội, đã trở thành một lựa chọn thay thế quan trọng cho các vật liệu truyền thống (như PTFE, kim loại, PA, PPS, v.v.) trong lĩnh vực làm kín bơm và van. Nó đặc biệt phù hợp với các điều kiện hoạt động khắc nghiệt liên quan đến nhiệt độ cao, áp suất cao, khả năng chống ăn mòn mạnh và yêu cầu độ sạch cao.
I. Các kịch bản ứng dụng cốt lõi
Ứng dụng của PEEK trong việc làm kín bơm và van rất rộng rãi, chủ yếu bao gồm các trường hợp sau:
Ngành công nghiệp hóa dầu và năng lượng:
Các thành phần ứng dụng: Vòng đệm cho đường ống dẫn dầu khí, vòng đệm dụng cụ khoan giếng, vòng đệm van (ví dụ: van bi, van điều khiển), vòng đệm bơm (ví dụ: bơm điện chìm), tấm van máy nén khí, v.v.
Đặc điểm điều kiện hoạt động: Môi chất thường chứa các thành phần có tính ăn mòn cao như hydro sunfua, carbon dioxide và nước muối, và hoạt động trong môi trường nhiệt độ và áp suất cao.
Cơ sở tài liệu: Nhiều tài liệu khẳng định rõ ràng rằng gioăng PEEK có thể chịu được hiệu quả môi trường ăn mòn trong dầu thô, duy trì độ ổn định kích thước và hiệu suất làm kín dưới nhiệt độ và áp suất cao, và có tuổi thọ vượt xa các vật liệu truyền thống như PTFE. Trong lĩnh vực dầu khí, PEEK đang dần thay thế PTFE làm vật liệu cho vòng đệm kín.
Ngành công nghiệp chế biến hóa chất:
Các thành phần ứng dụng: Bơm và van hóa chất, gioăng lò phản ứng, khớp nối đường ống, các bộ lọc chống ăn mòn, v.v.
Đặc điểm điều kiện vận hành: Tiếp xúc với nhiều loại hóa chất khác nhau như axit mạnh, kiềm mạnh và dung môi hữu cơ, đòi hỏi vật liệu phải có độ trơ hóa học và độ tinh khiết cực cao.
Cơ sở tài liệu: PEEK thể hiện khả năng kháng hóa chất tuyệt vời; thông thường, chỉ có axit sulfuric đậm đặc mới có thể hòa tan hoặc làm hỏng nó, và khả năng chống ăn mòn của nó tương đương với thép niken. Đặc tính tự bôi trơn của nó loại bỏ hoặc giảm thiểu nhu cầu sử dụng dầu bôi trơn, về cơ bản tránh được sự nhiễm bẩn môi trường phản ứng bởi chất bôi trơn.
Máy móc tổng hợp và sản xuất cao cấp:
Các thành phần ứng dụng: Van công nghiệp, gioăng hệ thống thủy lực, gioăng ổ trục, gioăng bơm chân không, v.v.
Đặc điểm điều kiện vận hành: Yêu cầu về khả năng chống mài mòn, chống mỏi, tuổi thọ cao và khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn.
Cơ sở tài liệu: PEEK kết hợp độ cứng, độ dẻo dai và khả năng chống mỏi tuyệt vời với khả năng chống mài mòn tốt (hệ số ma sát thấp tới 0,1-0,4). Nó có thể duy trì hiệu suất ở nhiệt độ lên đến 250°C, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng chịu tải trọng cao và mài mòn cao.
Máy móc tổng hợp và sản xuất cao cấp:
Các thành phần ứng dụng: Van công nghiệp, gioăng hệ thống thủy lực, gioăng ổ trục, gioăng bơm chân không, v.v.
Đặc điểm điều kiện vận hành: Yêu cầu về khả năng chống mài mòn, chống mỏi, tuổi thọ cao và khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao hoặc môi trường ăn mòn.
Cơ sở tài liệu: PEEK kết hợp độ cứng, độ dẻo dai và khả năng chống mỏi tuyệt vời với khả năng chống mài mòn tốt (hệ số ma sát thấp tới 0,1-0,4). Nó có thể duy trì hiệu suất ở nhiệt độ lên đến 250°C, làm cho nó phù hợp với các ứng dụng chịu tải trọng cao và mài mòn cao.
II. Ưu điểm về hiệu suất và lý do thay thế
Việc thay thế các vật liệu khác bằng PEEK trong lĩnh vực làm kín bơm và van chủ yếu dựa trên những ưu điểm về hiệu năng sau:
Khả năng chống ăn mòn hóa học vượt trội: Chống chịu được hầu hết các loại axit, kiềm, hydrocarbon và dung môi, với hiệu suất gần bằng thép niken, vượt xa các loại nhựa kỹ thuật thông thường. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn nâng cấp lý tưởng thay thế cho PTFE trong lĩnh vực hóa chất và dầu khí.
Khả năng chịu nhiệt độ cao vượt trội: Nhiệt độ hoạt động lâu dài lên đến 260°C, có khả năng chịu được nhiệt độ trên 300°C trong thời gian ngắn, với nhiệt độ biến dạng do tải trọng cao. Điều này đảm bảo các gioăng không bị mềm hoặc hư hỏng trong chất lỏng hoặc môi trường nhiệt độ cao.
Đặc tính cơ học và độ ổn định kích thước tuyệt vời: Độ bền cao, độ cứng cao, kết hợp với độ dẻo dai tốt. Khả năng chống biến dạng và chống mỏi vượt trội dưới ứng suất thay đổi và áp suất lâu dài, duy trì sự tiếp xúc chặt chẽ của các bề mặt làm kín để ngăn ngừa rò rỉ.
Ma sát thấp và tự bôi trơn: Hệ số ma sát thấp với hiệu ứng tự bôi trơn. Đặc tính này làm cho nó đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng mà dầu bôi trơn không thể hoặc không nên sử dụng (ví dụ: thực phẩm, dược phẩm, hóa chất tinh khiết cao), và nó làm giảm mài mòn, kéo dài tuổi thọ của gioăng.
Khả năng hấp thụ độ ẩm và chống thủy phân cực thấp: Tỷ lệ hấp thụ nước bão hòa ở 23°C chỉ là 0,4%, và hiệu suất vẫn ổn định trong hơi nước và nước nóng ở nhiệt độ và áp suất cao. Tránh được sự thay đổi kích thước và hỏng gioăng do giãn nở khi hấp thụ nước, thích hợp cho hệ thống hơi nước và môi trường ẩm ướt.
Độ tinh khiết cao và lượng khí thải thấp: Quy trình gia công sạch, phù hợp cho gioăng bơm và van trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ sạch cực cao, chẳng hạn như bán dẫn và dược phẩm.
Khắc phục nhược điểm của vật liệu truyền thống: Các tài liệu chỉ rõ rằng vật liệu làm kín đường ống dẫn dầu truyền thống PTFE (Polytetrafluoroethylene), ngay cả khi được gia cường bằng vật liệu composite, vẫn gặp phải các vấn đề như mài mòn nhanh, biến dạng dẻo (rão) và dễ gãy dưới nhiệt độ và áp suất cao. Vòng đệm PEEK khắc phục được những nhược điểm này trong khi vẫn duy trì khả năng chống ăn mòn tương đương với PTFE, khiến chúng trở thành vật liệu nâng cấp lý tưởng.
III. Các trường hợp ứng dụng điển hình
Các trường hợp ứng dụng cụ thể của PEEK trong việc làm kín bơm và van bao gồm:
Phớt bơm dầu, phớt hình 3 cạnh, vòng đệm làm kín cho bơm và van.
Van, thân bơm, vòng bi và gioăng cho bơm và van hóa chất.
Các bộ phận làm kín cho van bi đông lạnh và ống composite nhiệt dẻo trong các mỏ dầu dưới lớp muối.
Được sử dụng làm tấm van máy nén, vòng piston và các loại gioăng khác nhau trong thiết bị cơ khí.
IV. Các công ty liên quan
III. Các trường hợp ứng dụng điển hình
Các trường hợp ứng dụng cụ thể của PEEK trong việc làm kín bơm và van bao gồm:
Phớt bơm dầu, phớt hình 3 cạnh, vòng đệm làm kín cho bơm và van.
Van, thân bơm, vòng bi và gioăng cho bơm và van hóa chất.
Các bộ phận làm kín cho van bi đông lạnh và ống composite nhiệt dẻo trong các mỏ dầu dưới lớp muối.
Được sử dụng làm tấm van máy nén, vòng piston và các loại gioăng khác nhau trong thiết bị cơ khí.
IV. Các công ty liên quan
Các công ty cung cấp vật liệu hoặc sản phẩm PEEK trong lĩnh vực làm kín bơm và van bao gồm:
Victrex (Anh): Một công ty hàng đầu thế giới về PEEK, với các giải pháp hiệu suất cao được ứng dụng trong môi trường làm kín đòi hỏi khắt khe trong ngành thăm dò dầu khí.
Công ty TNHH Phát triển Công nghệ Đại Liên Luyang: Chuyên sản xuất vật liệu và sản phẩm PEEK cải tiến. Các sản phẩm như bu lông PEEK, dây buộc cáp và gioăng được ứng dụng trực tiếp trong các lĩnh vực như bơm dầu và van.
V. Tóm tắt
Tóm lại, vật liệu PEEK, nhờ sự kết hợp độc đáo các đặc tính – khả năng chống ăn mòn, chịu nhiệt độ và áp suất cao, chống mài mòn, tự bôi trơn và ổn định kích thước – đã giải quyết được những hạn chế về hiệu suất của các vật liệu truyền thống trong điều kiện hoạt động khắc nghiệt trong lĩnh vực làm kín bơm và van. Nó không chỉ cải thiện đáng kể độ tin cậy và tuổi thọ của gioăng, giảm chi phí bảo trì, mà còn đáp ứng các yêu cầu về độ sạch và không bị nhiễm bẩn của các ngành công nghiệp đặc thù (như bán dẫn, dược phẩm và thực phẩm). Với xu hướng thay thế thép bằng nhựa và việc nội địa hóa các thiết bị cao cấp, tỷ lệ thâm nhập của PEEK trong lĩnh vực linh kiện cơ bản quan trọng này của việc làm kín bơm và van dự kiến sẽ tiếp tục tăng.
