Уплотнительные кольца EPDM: вода, пар, тормозная жидкость

Минеральное масло выводит EPDM из строя даже в следах

Этиленпропиленовый каучук неполярен так же, как нефтяные масла, поэтому масло легко проникает в его сетку. Кольцо набухает, становится мягким и липким, сечение растёт, и в канавке ему перестаёт хватать места. В неподвижном соединении это сначала выглядит как выдавливание кольца в зазор, в подвижном узле как быстрый износ и течь через несколько суток.

Для набухания не нужна полная масляная ванна. Хватает консистентной смазки на минеральной основе, которой механик по привычке смазал кольцо перед установкой, промывки узла дизельным топливом, масляного тумана от компрессора в линии сжатого воздуха или протечки трансмиссионного масла в контур охлаждения. Производители колец прямо пишут об этом в своих листах: например, данные Parker по смеси EM163-80 относят минеральные масла, смазки и топлива к несовместимым средам.

Поэтому первый вопрос при выборе колец EPDM звучит так: есть ли в узле хоть какой-то нефтепродукт, включая смазку при сборке. Если ответ «да» или «не знаю», материал кольца выбирают заново. Для масла и топлива ставят NBR или FKM, и о том, как проверить именно маслостойкое исполнение, написано в материале про маслобензостойкие кольца и их приёмку.

Можно ли ставить кольцо EPDM в масло?

Уплотнительное кольцо EPDM в минеральное масло, бензин, дизельное топливо и консистентную смазку на нефтяной основе не ставят. Этиленпропиленовая резина набухает в таких средах, теряет упругость и выдавливается из канавки, иногда уже через несколько дней. Исключение составляют силиконовые масла и гидравлика на фосфатных эфирах, которые EPDM переносит. Если среда в узле неизвестна, материал выбирают после уточнения её состава.

Среды, где кольцо EPDM работает, и их границы

Сильная сторона EPDM в полярных и водных средах. Он держит холодную и горячую воду, пар в пределах своей смеси, гликоли и антифризы на их основе, гликолевые тормозные жидкости, многие разбавленные кислоты и щёлочи, озон и ультрафиолет. Слабая сторона во всём, что похоже на нефть: масла, топлива, ароматические и алифатические углеводороды, хлорированные растворители.

Ниже сводка по средам. Это ориентир для марок общего назначения; материал и его смесь фиксируются в КП. Температурные пределы у разных изготовителей заметно расходятся: у одного каталога кольца EPDM указаны в диапазоне от −40 до +145 °C, у другого смесь рассчитана на −62…+121 °C. Поэтому для своего узла сверяйте предел по листу данных той смеси, из которой сделаны кольца.

Из таблицы видно, что серный и пероксидный EPDM одинаково не переносят масло, а расходятся только на нагреве. Значит, сначала исключают нефтепродукты, затем по температуре решают, хватит ли серной смеси. Общую разницу между этими двумя резинами по всем средам удобно смотреть на странице материала EPDM, здесь важна только граница для колец.

Пар и горячая вода требуют знать систему вулканизации

Для колец система вулканизации важнее, чем для толстых плоских прокладок. Сечение кольца маленькое, сжатие в канавке держится годами, и при нагреве серные связи перестраиваются: кольцо садится, становится плоским и перестаёт отжиматься к стенкам канавки. Изготовитель колец Polymax в описании своих материалов указывает ориентир: серная вулканизация до +120 °C, пероксидная до +150 °C.

Если узел паровой, судят по паспорту смеси, а не по букве EPDM на упаковке. Пример из каталога Parker: EM163-80 твёрдостью 80 Shore A допускает горячую воду и пар до +149 °C, E0740-75 с пониженной остаточной деформацией до +204 °C, при этом общий рабочий диапазон у обеих записан до +121 °C. Это цифры двух конкретных марок, на произвольное чёрное кольцо они не переносятся. Тип сшивки выбирают, сравнив пероксидный и серный EPDM. Для колец под пар есть практическое правило: когда в заявке не стоит слово «пероксидный», поставщик вправе отгрузить серное кольцо.

Пример: паровой клапан при избыточном давлении около 0,4 МПа. Насыщенный пар при таком давлении имеет примерно +152 °C. Кольцо из серного EPDM с ориентиром до +120 °C здесь отпадает сразу, пероксидное с ориентиром до +150 °C работает вплотную к пределу и без запаса на пуски. Для такого клапана берут смесь, у которой паспортный предел по пару заметно выше рабочей температуры, либо другой материал, и сверяют это по листу данных конкретной марки.

Какую температуру пара выдерживает уплотнительное кольцо EPDM?

Уплотнительное кольцо EPDM выдерживает насыщенный пар только в пределах, которые указаны для его конкретной смеси. Ориентир для серной вулканизации около +120 °C, для пероксидной около +150 °C, отдельные паровые смеси рассчитаны выше. Температуру пара считают по рабочему давлению с запасом на пуски и пиковые режимы. Без листа данных смеси кольцо на пар ставят только после выдержки образца в реальных условиях.

Тормозная жидкость: гликоль да, LHM нет

Для колец EPDM решающий документ здесь лист данных конкретной смеси. Parker, например, для EM163-80 заявляет работу во всех трёх гликолевых классах и в силиконовой жидкости до +149 °C, и у многих других марок этой резины силиконовая жидкость тоже числится допустимой. Совсем иначе EPDM ведёт себя в минеральной LHM: она действует на него как моторное масло. У NBR, SBR и силикона картина другая, и резину для тормозной жидкости подбирают по классу жидкости; у колец EPDM запрет один.

Тормозной контур ремонтируют, и в нём часто остаётся то, чем промывали детали. Бензин, уайт-спирит или минеральная смазка на поршне превращают совместимое кольцо в несовместимое. Если ремонтная служба промывает цилиндры чем-либо, кроме свежей тормозной жидкости того же класса или специального очистителя, менять материал колец бессмысленно, пока не поменяли промывку.

Кольца и другие детали для тормозных систем мы изготавливаем лишь после отдельной технической оценки узла. Если подтвердить характеристики смеси для конкретной жидкости и температуры не получается, от заказа отказываемся.

Какую тормозную жидкость выдерживают кольца EPDM?

Кольцо EPDM для тормозного контура запрещено ставить на минеральную жидкость типа LHM: в ней оно набухает и теряет форму. Допустимы гликолевые DOT 3, DOT 4 и DOT 5.1, а для многих смесей и силиконовая DOT 5. Тип жидкости читают на бачке и в документации машины. Если жидкости смешивали или в контуре есть следы масла, материал подбирают заново.

Питьевая вода подтверждается документом на конкретную смесь

Для питьевой воды мало знать, что кольцо из EPDM. Допуск выдают на рецептуру конкретной смеси: британский WRAS проверяет резину по BS 6920, немецкий KTW опирается на рабочий лист DVGW W270, американский NSF/ANSI 61 ограничивает вещества, которые мигрируют в воду. В обзоре требований к кольцам для питьевой воды отмечено, что WRAS дополнительно проверяет, не поддерживает ли резина рост бактерий.

На практике это значит, что кольцо EPDM без документа на допуск для питьевой воды остаётся техническим. Когда в спецификации указан конкретный допуск, при приёмке сверяют, что номер смеси в документе совпадает с маркировкой на упаковке партии. У Polymax, например, сертификат WRAS ограничивает температуру воды +85 °C, и выше этой границы допуск не действует, хотя сам материал держит больше.

Размер кольца EPDM задают по стандарту и канавке

Кольцо из EPDM заказывают в тех же размерах, что и из любой другой резины, и путаница здесь общая для всех материалов: у ГОСТ 9833, ГОСТ 18829, ISO 3601 и дюймового AS568 свои правила записи. Отечественное обозначение открывается диаметром штока или цилиндра, метрический каталог внутренним диаметром кольца и сечением. Примеры чтения отечественного ряда собраны для колец по ГОСТ 9833.

Для EPDM полезно знать ещё одну деталь. Если узел раньше работал на кольце NBR и его переводят на воду или пар, канавку не меняют, но твёрдость берут ту же, что была. Кольцо 70 Shore A из EPDM и кольцо 70 Shore A из NBR одного размера дают близкое сжатие, а более мягкое кольцо в зазоре при давлении выдавится раньше.

Когда стандартного размера нет, кольцо EPDM изготавливают по чертежу канавки или образцу, формованием в пресс-форме или из шнура со стыковкой. Так делают уплотнительные кольца нестандартных размеров, и для расчёта присылают чертёж канавки или образец.

Запас на набухание в канавке: расчёт на одном кольце

Даже совместимая среда немного увеличивает объём резины, и канавка должна это вместить. Посчитаем на условном кольце, чтобы было видно, где кончается запас.

Пример до набухания: в прямоугольную канавку 2,8 × 4,8 мм (глубина × ширина) ставят кольцо EPDM сечением 3,53 мм. Сжатие (3,53 − 2,8) / 3,53 ≈ 21 %, заполнение 9,8 / 13,4 ≈ 73 %, где 9,8 мм² даёт π × 3,53² / 4, а 13,4 мм² произведение 4,8 × 2,8.

Допустим, среда дала набухание по объёму 15 %. Линейный размер растёт примерно на корень кубический из 1,15, то есть на 4,8 %, и сечение становится около 3,70 мм. Сжатие вырастает до 24 %, площадь сечения до 10,8 мм², заполнение канавки до 80 %. Такой узел ещё работает. В минеральном масле набухание EPDM многократно превышает эти значения, и кольцо физически перестаёт помещаться в канавке, отсюда выдавливание и срезанные края, которые видят при разборке.

Вывод для приёмки и подбора: если после выдержки образца в рабочей среде сечение выросло больше чем на несколько процентов, а канавка изначально заполнена на 80–85 %, запаса нет. В такой ситуации меняют материал, а не размер кольца.

Приёмка партии колец EPDM до выдачи в ремонт

Партию колец EPDM проверяют под ту среду, для которой их заказали. Общий порядок входного контроля известен, а для этого материала есть свои пункты, которые обычно пропускают.

1. Маркировка упаковки: материал EPDM, твёрдость, размер, номер партии; для пара отдельно указана вулканизация.
2. Документ на материал: смесь, твёрдость, температурный предел; для питьевой воды номер допуска и совпадение номера смеси с упаковкой.
3. Внешний вид: облой по линии разъёма формы, раковины, следы стыковки на кольцах из шнура, липкость поверхности.
4. Следы смазки: кольца не должны приходить смазанными консистентной смазкой; если смазаны, нужно подтверждение, что смазка силиконовая или иная совместимая.
5. Выборочный замер внутреннего диаметра на конусе и сечения микрометром без нажима.
6. Твёрдость по Шору A на стопке колец или на контрольной пластине той же смеси, если сечение мало для твердомера.
7. Проба на совместимость: одно кольцо из партии на сутки в рабочую жидкость рядом с эталоном, затем сравнение сечения и твёрдости.
8. Фото партии и запись результатов в карточку позиции для следующей поставки.

Пункт про смазку здесь самый полезный. Кольца для гидравлики часто поставляют слегка смазанными, и если в одной коробке лежат кольца NBR для масла и EPDM для воды, следы минеральной смазки переходят с одних на другие. Перед отгрузкой мы пересчитываем детали, осматриваем их, выборочно замеряем основные размеры и отправляем фото партии; к этой проверке на стороне склада стоит добавить именно пробу в среде и осмотр на смазку.

Как проверить партию колец EPDM при приёмке?

Партию колец EPDM проверяют по маркировке, документу на смесь и пробе в рабочей среде. Сначала сверяют материал, твёрдость, размер и вулканизацию на упаковке, затем выборочно меряют внутренний диаметр и сечение, осматривают облой и следы смазки. Одно кольцо оставляют на сутки в рабочей жидкости рядом с эталоном: заметный рост сечения или размягчение означает, что материал не тот или среда агрессивнее, чем ожидали.

Когда EPDM не ставят вовсе

Есть ситуации, где кольцо EPDM не подходит при любой вулканизации и твёрдости. Удобнее держать их в виде коротких правил «если, то»:

• в узле есть минеральное масло, топливо или консистентная смазка на нефтяной основе: нужен NBR, HNBR или FKM;
• вода идёт вперемешку с конденсатом компрессора, где есть масло: сначала выясняют количество масла, затем материал;
• тормозной или гидравлический контур заполнен LHM или другой минеральной жидкостью: EPDM исключён;
• на паре температура выше паспортного предела смеси или узел часто пускают и останавливают: смесь подбирают по листу данных или выбирают PTFE и другие материалы;
• среда содержит ароматические или хлорированные растворители: решают по таблице стойкости и испытанию;
• для питьевой воды нет документа на допуск конкретной смеси: кольцо остаётся техническим, в питьевой контур его не ставят.

Если хотя бы один пункт совпал с вашим узлом, вопрос стоит задать технологу до заказа. Подбор материала под среду с учётом всех условий можно запросить отдельно через подбор материала уплотнения.

Что сообщить изготовителю о кольце EPDM

Для расчёта колец EPDM нужны размер или чертёж канавки, количество, среда с указанием всех жидкостей, которые касаются кольца, температура и давление, пар или вода, наличие питьевого или пищевого контакта. Отдельной строкой стоит написать, чем кольцо смазывают при сборке и чем промывают узел: это тот случай, где один ответ меняет материал.

Всё, что изготовитель предположил сам, например вулканизацию, твёрдость или подходящий допуск для воды, в КП должно стоять как предложение, отдельно от ваших данных. Если среда неизвестна или в узле может оказаться масло, ответ изготовителя звучит так: кольцо EPDM не предлагать, пока состав среды не выяснен.