Schade aan O-ringen voorkomen

Lekken in je systeem kunnen variëren van een klein ongemak tot ernstige problemen met ernstige gevolgen. Hoe dan ook, door de juiste O-ring te kiezen en deze te onderhouden voorkom je lekkage en schade. Er zijn veel redenen waarom een O-ring zou kunnen lekken; wij bekijken waarom deze lekken optreden en hoe u ze kunt voorkomen.

Oorzaken van lekken

Er zijn drie belangrijke redenen waarom O-ringen kunnen lekken.

• Maat: Als de afdichting te groot is, zal het overtollige materiaal de afdichting in de groef ophopen, overmatige compressie veroorzaken en een ongelijk oppervlak geven. Als de ring te klein is, wordt hij overmatig uitgerekt, waardoor het materiaal niet voldoende is om een lekvrije afdichting te vormen.
• Installatie: O-ringen kunnen wat uitrekken en hebben in feite wat uitrekking nodig om goed te passen. Bij onjuiste installatie zullen de binnen- en buitenafmetingen veranderen. De rek moet tussen 1%-5% liggen, met 2% als ideaal in de meeste toepassingen voor een effectieve afdichting. Een rek van meer dan 5% wordt niet aanbevolen. De resulterende stress zal leiden tot versnelde veroudering en verkleining van de doorsnede, wat uiteindelijk zal leiden tot lekken. Een uitzondering op deze regel is een drijvende afdichting. Een drijvende afdichting is een O-ring die vrij in een groef zit. Deze worden gebruikt waar enige lekkage is toegestaan en wanneer minder wrijving nodig is. Lees ons artikel over de installatie van O-ringen voor meer informatie. 
• Materiaal: Als het verkeerde materiaal voor de systeemtemperatuur, chemische stof of druk wordt gebruikt, zal de o-ring beschadigd raken en de afdichting defect raken. Bekijk de verschillende materiaalkeuzes die beschikbaar zijn in onze gids voor afdichtingsmaterialen voor magneetventielen, waarin veel van de componenten die in O-ringen worden gebruikt aan bod komen, voor meer informatie over materiaalkeuzes. Gebruik onze chemische bestendigheidstabel om te zien of een O-ring chemisch compatibel is. 

Veel voorkomende redenen voor schade aan O-ringen

Compressie

Wanneer een O-ring te maken krijgt met extreme drukniveaus, zal deze omtrekspleten ontwikkelen op een samengedrukt oppervlak. Uiteindelijk zullen deze scheuren ervoor zorgen dat de afdichting breekt. Alle O-ringen laten enige compressie toe en nemen hun oorspronkelijke vorm weer aan wanneer deze compressie verdwijnt. Er zal altijd een zekere mate van vervorming zijn. Deze permanente vervorming wordt ook wel de compressieset genoemd. Als de compressieset te hoog wordt, zal hij niet meer terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm en zullen er lekken ontstaan.

Oplossing: Kies een materiaal met een betere compressieset of een hogere drukbestendigheid. Sommige materialen zijn speciaal ontwikkeld voor gebruik in toepassingen die een lage compressieset vereisen (bijv. als de afdichting gedurende langere tijd aan heet water is blootgesteld). Controleer de groefafmetingen in uw toepassing, omdat de compressieset kan worden beïnvloed door onjuiste groefafmetingen.

Snelle drukveranderingen

Snelle drukwisselingen vormen een specifiek probleem wanneer zich onder zeer hoge druk gassen binnenin de pakkingen ophopen. Hoewel dit geen probleem is als het systeem onder druk blijft, kan het een probleem worden als het systeem plotseling drukloos wordt. Wanneer de druk plotseling daalt, zet het gas in de O-ring plotseling uit. Dit veroorzaakt blaren, pockmarks en putjes op het oppervlak van de afdichting, waardoor de structuur ernstig wordt verzwakt.

Oplossing: Hoewel een systeem met stabiele drukken altijd de voorkeur heeft om afdichtingen in optimale conditie te houden, is dit niet altijd haalbaar. Als de druk het systeem echter langzaam verlaat, kunnen de gassen in de afdichtingen geleidelijk ontsnappen zonder schade te veroorzaken. Sommige fabrikanten maken speciale afdichtingen die dit probleem tegengaan. Deze zijn beschikbaar onder de NORSOK M710 standaard.

Installatieschade

Installatieschade kan vele vormen aannemen, van het schaven van de afdichting met metalen onderdelen tot sneden, inkepingen, verdraaiingen en snijwonden als gevolg van de slordige installatie van vervuilde, ongelijke of onjuist gesmeerde afdichtingen. Het niet exact op maat maken van de O-ring voor de toepassing kan ook leiden tot schade aan de installatie; bovendien kan, zoals hierboven vermeld, overmatige samendrukking of uitrekking van de O-ring ertoe leiden dat de afdichting onbruikbaar wordt.

Oplossing: Rek de O-ring nooit meer dan 5% uit en gebruik altijd het juiste gereedschap zoals O-ringkits en O-ringpickers bij het verwijderen en installeren van O-ringen. Door scherpe hoeken en draden te beschermen met tape of beschermhulzen voorkom je inkepingen in het oppervlak. Zorg ervoor dat de hardware geschikte afschuiningen heeft, zodat de hardware goed kan worden opgemaakt, en dat er voldoende smering is. Lees onze installatiegids voor O-ringen om te leren hoe je O-ringen op de juiste manier meet en installeert, of onze gids voor siliconenolie en -vet voor smeertips.

Overmatige wrijving

Bij overmatige wrijving heeft de pakking een geschaafd oppervlak; bij overmatige slijtage kunnen er diepere scheuren ontstaan en kan de pakking op sommige plaatsen breken. In dynamische toepassingen wordt slijtage veroorzaakt door herhaald contact tussen de O-ring en de behuizing, wat resulteert in overmatige wrijving tussen de twee. Onvoldoende smering en afwerking van metaalwerk kan het risico verergeren, net als de introductie van schurende stoffen in het afdichtingssysteem.

Oplossing: Zorg ervoor dat de juiste smering wordt gebruikt voor het afdichtingssysteem. De juiste oppervlakteafwerking van metaal is ook van invloed op de keuze van afdichtingen. Je kunt het binnendringen van verontreinigende stoffen verminderen door ruitenwissers of schraapringen te gebruiken.

Chemische aanval

Verschillende chemicaliën veroorzaken verschillende soorten schade, zoals blaren, barsten, een verandering in hardheid of verkleuring. In sommige gevallen reageren bepaalde chemicaliën met sommige elastomeren. Dit resulteert meestal in een grotere dichtheid van crosslinks, wat resulteert in een stijver, brozer materiaal. Ook is kettingsplitsing mogelijk, wat resulteert in verminderde sterkte. Een verlies aan integriteit wordt veroorzaakt door een vermindering in de dichtheid van de crosslinks, wat resulteert in een kleefmateriaal dat vaak zachter is dan het oorspronkelijke materiaal.

Oplossing: Het is van cruciaal belang om het juiste elastomeermateriaal te kiezen om ervoor te zorgen dat de afdichting compatibel is met het toepassingsmedium. Overmatige hitte en drukspanning op elastomeerafdichtingen verergeren chemische aanvallen. Tameson heeft een online gids voor chemische compatibiliteit van de belangrijkste elastomeermaterialen, die u kunt raadplegen wanneer u een keuze maakt.

Chemische zwelling

Chemische zwelling ontstaat door de chemische overeenkomst tussen elastomeer en medium; vervolgens infiltreert het medium in het elastomeer. Naarmate het volume van de afdichting toeneemt, komt het afdichtende effect in het gedrang en verliest de afdichting haar integriteit. Als gevolg van chemische zwelling kunnen fysieke eigenschappen zoals treksterkte verloren gaan en wordt de afdichting groter dan de oorspronkelijke grootte. Het kan gebeuren over de hele afdichting of op gelokaliseerde plaatsen die zijn blootgesteld aan de chemische media.

Oplossing: Kies een elastomeer afdichtmiddel met bewezen bestendigheid tegen chemische omgevingen. Je kunt onze online gids gebruiken om de chemische compatibiliteit te vinden van de belangrijkste materiaalsoorten die in elastomeren worden gebruikt.

Out-gassing

Als er uitgassing optreedt in een O-ring, zijn er meestal geen zichtbare veranderingen. In extreme gevallen kan krimp worden waargenomen. Uitwaseming treedt op wanneer stoffen onder vacuüm uit een elastomeer ontsnappen. Deze componenten kunnen deel uitmaken van de elastomeerformule, de vervalproducten van de componenten of andere gassen die tijdens het vormproces in de polymeermatrix worden opgenomen. Voor halfgeleidertoepassingen kunnen de uitgestoten moleculen de verwerking van wafers beïnvloeden door verontreiniging te veroorzaken. Voor industriële toepassingen kan het de vacuümprestaties belemmeren.

Oplossing: Zuivere polymeren en materialen zonder vluchtige ingrediënten (bijv. weekmakers, wassen, enz.) zorgen voor minder uitgassing. Het is ook nuttig om materialen te gebruiken die geschikt zijn voor de juiste temperatuur om de uitgassing tot een minimum te beperken.

Thermische degradatie

Thermische degradatie komt tot uiting in radiale scheuren op oppervlakken die de grootste temperaturen te verduren krijgen. De oppervlakken kunnen ook op sommige plaatsen glanzender worden als het afdichtingsmateriaal gevoelig is voor thermische verzachting. Het is gebruikelijk dat thermische degradatie gepaard gaat met een compressieset als de maximumtemperatuur van het gekozen afdichtingsmateriaal is overschreden of als er overmatige temperatuurwisselingen hebben plaatsgevonden. De dichtheid van crosslinks in elastomeren kan bij hoge temperaturen toenemen, waardoor ze harder en minder elastisch worden.

Oplossing: Je moet een materiaal kiezen met een hogere temperatuurbestendigheid. Verschillende betrouwbare afdichtingen voor hoge temperaturen die temperaturen tot +325°C aankunnen, zijn verkrijgbaar bij verschillende leveranciers. Ze zijn gemaakt van perfluorelastomeerverbindingen met een hoog fluorgehalte (FFKM).

UV-degradatie

Blootgestelde oppervlakken op de O-ring zullen in het beginstadium verkleuren, waarbij overmatige blootstelling in ernstige gevallen leidt tot barsten en desintegratie. Wanneer een elastomeermateriaal wordt blootgesteld aan UV-licht, kan dit destructieve effecten hebben. UV-licht heeft een korte golflengte; het heeft dus een hoog energieniveau, waardoor het kan interageren met de moleculaire structuur van een elastomeer dat wordt blootgesteld. Deze omstandigheden zorgen er meestal voor dat de polymeerketens breken en barsten, waardoor water binnendringt en voortijdig defect raakt.

Oplossing: Over het algemeen zijn zwarte materialen beter bestand tegen UV-schade dan andere kleuren; fluorhoudende materialen vertonen ook enige weerstand. Voor UV-processen die worden gebruikt bij sterilisatieprocedures en de productie van halfgeleiders zijn speciale oplossingen beschikbaar.