Как выбрать прокладки фланцев клапанов, прокладки ПТФЭ1

    Уплотнительные прокладки являются наиболее распространенной формой статической герметизации в промышленных установках, а утечка является распространенным видом отказа производственных установок во многих промышленных производственных процессах. По статистике, 60–80% объема работ по внеплановому техническому обслуживанию на предприятиях нефтехимической промышленности приходится на обслуживание уплотнительных устройств. С развитием современного промышленного производства различные отрасли промышленности, особенно крупные нефтехимические предприятия, тепловые электростанции, атомные электростанции и другие промышленные предприятия, выдвигают все более высокие требования к эксплуатационным характеристикам уплотнительных прокладок. Газовая система не является исключением. В связи с пожароопасными, взрывоопасными и токсичными свойствами газа газовая система предъявляет повышенные требования и к применяемым в ней прокладкам. Такие прокладки, как прокладки из фтористого винила, намотанные прокладки, высокопрочные графитовые прокладки, композитные прокладки с гофрированными зубьями и т. д., представляют свои эксплуатационные характеристики и поднимают некоторые вопросы, на которые следует обращать внимание при их выборе в сочетании с ситуацией в газовой системе.

1. Прокладки, обычно используемые в газовых системах, и их характеристики

1.1 Прокладка из асбесторезинового листа

 Это самый ранний традиционный уплотнительный материал, включающий в себя обычный и маслостойкий тип. Среди них имеются различные классы высокого, среднего и низкого давления. Лист асбестовой резины изготавливается из асбестового волокна, резины и других наполнителей путем смешивания, нагревания и прокатки, а маслостойкий лист также нагревается и вулканизируется. Благодаря высокой прочности асбестовых волокон и высокой термостойкости (термостойкость асбеста обычно находится в пределах 480 ℃, при температуре выше этой температуры кристаллизационная вода в асбестовых волокнах разлагается и теряет прочность), источники сырья широки, а производство удобно для индустриализации. На месте можно изготавливать прокладки различных форм и спецификаций в соответствии с потребностями производства. Он более удобен в использовании и дешев. Поэтому он всегда был широко используемым традиционным уплотнительным материалом. Однако уплотнительные свойства этого материала невысоки (уплотнительные свойства обычно составляют около 1×10-2~1x10-3 см3Н/с), особенно резина и другие компоненты этой прокладки легко подвергаются воздействию температуры и сред (например, растворителей). Кроме того, поскольку асбест является признанным канцерогеном, с 1970-х годов во многих странах мира последовательно разрабатывались законы, ограничивающие его уплотнительные свойства и срок службы. Включенные в запрещенную сферу, с повышением требований людей к герметизации оборудования и развитием технологий герметизации, асбесторезиновые материалы постепенно заменяются другими новыми материалами, а их использование постепенно сокращается. Как правило, он используется только в некритическом оборудовании, где температура и давление невысокие.

 1.2 Прокладка из ПТФЭ

 Материал ПТФЭ обладает очень хорошей стойкостью к химической коррозии и широким диапазоном температурных характеристик. Он может противостоять коррозии, вызываемой различными химическими средами, включая кислоты, щелочи, растворители и т. д. Его температурная стойкость может варьироваться от -250 ℃ до +250 ℃, он отличается чистотой и отсутствием загрязнения, поэтому его часто используют на химических, пищевых, фармацевтических и других предприятиях в качестве уплотнительных прокладок, но самым большим недостатком этого материала является его хладотекучесть. Даже при нормальной температуре контактное напряжение со временем будет меняться. Если его уменьшить, легко произойдет релаксация напряжений, что скажется на сроке службы прокладки.

 1.3 Прокладка из витого графита

 За рубежом раневые прокладки стали использоваться еще в 1930-х годах, а после 1960-х годов в моей стране началось их массовое производство и популяризация. В ранних спирально-навитых прокладках в качестве наполнителя использовался асбест. Поскольку уплотнительные свойства спирально-навитых прокладок, заполненных асбестом, не так хороши, как у прокладок из расширенного графита, а асбест является канцерогеном, в современных спирально-навитых прокладках в качестве наполнителя в основном используется расширенный графит. Прокладка из витого графита обладает хорошими уплотнительными свойствами, может соответствовать требованиям параметров высокой температуры и высокого давления, а также обладает хорошей упругостью и может сохранять хорошие уплотнительные свойства в случае изменения температуры и давления (индекс уплотнительных свойств обычно составляет до 1x10-4 см3 Н/с), что является относительно распространенной прокладкой, которая в прошлом использовалась в нефтяной, химической, электроэнергетической и других системах. Однако по конструктивным и производственным причинам дефекты намотанных прокладок также очевидны. Как отметили некоторые эксперты, "эта прокладка в настоящее время используется чаще всего, но и имеет больше всего проблем", что люди обычно называют "разваливается" и дробление (или "нестабильность") проблемы. Так называемый "разваливается" включает в себя две ситуации: одна из них — прокладка сломалась и была повреждена во время изготовления, транспортировки и установки. Это связано с тем, что спирально-навитая прокладка формируется только путем намотки и взаимного сцепления друг с другом, поэтому прокладка не может образовать целостную структуру, поэтому она легко рассыпается и повреждается, что затрудняет транспортировку и установку прокладки. Прокладки (например, на оборудовании для холодной замены) еще хуже. Во-вторых, спирально-навитая прокладка подвергается большой силе сжатия во время использования, а наружный слой сварного шва, используемого для ее фиксации, подвержен отрыву под действием окружной силы, так что вся прокладка "разваливается" и в конечном итоге приводит к нарушению герметичности. Поскольку величина окружного напряжения пропорциональна диаметру, чем больше размер прокладки, тем легче ее снять. Так называемый "дробление" (или "нестабильный") заключается в том, что прокладка в процессе эксплуатации подвергается большому удельному давлению сжатия, а внутреннее напряжение, возникающее при сжатии наполнителя (расширенного графита), действует на внутреннюю стальную полосу в направлении внутреннего диаметра, так что стальная полоса подвергается внешнему давлению. Когда внешнее давление превышает определенное значение, кольцо стального ремня, заключенное в стальной ремень, становится похожим на тонкостенный контейнер, который подвергается чрезмерному внешнему давлению и теряет свою устойчивость, а также частично вдавливается внутрь, что приводит к повреждению прокладки и нарушению герметичности. Чем выше сила сжатия, тем больше вероятность "раздавить" чем больше размер прокладки. По результатам расследования на месте было обнаружено, что многие спирально-навитые прокладки, используемые в холодильном оборудовании, были "развалился" или "раздавленный" когда фланец разбирается после использования, из этих частей часто происходит утечка. Поэтому, чтобы преодолеть недостатки "разваливается" и "дробление"к внутреннему и внешнему диаметрам намоточной площадки могут быть добавлены внутренние и внешние усиливающие кольца, чтобы создать намоточную площадку с внутренним кольцом, внешним кольцом или внутренним и внешним кольцом. Спирально-навитые прокладки представляют собой полуметаллические прокладки, их жесткость при сжатии относительно высока, поэтому для достижения хороших уплотнительных свойств и срока службы требуется достаточное усилие затяжки болтов. Обычно они подходят для работы в условиях высоких температур, высокого давления и других условий.

1.4 Высокопрочная графитовая композитная прокладка

 Высокопрочная графитовая композитная прокладка состоит из штампованного металлического листа в качестве каркаса и композитного расширенного графита на его поверхности: металлический лист в качестве каркаса играет только роль повышения прочности и общей жесткости, поэтому его удобнее изготавливать и использовать, но он также выполняет уплотнительную функцию. Это по-прежнему сам по себе материал - расширенный графит. Расширенный графитовый материал (также известный как гибкий графит) — это новый тип уплотнительного материала, изобретенный корпорацией United Carbon в 1960-х годах. Он обладает превосходной термостойкостью (от -260 до +1500 ℃), коррозионной стойкостью (устойчив к большинству химических сред), имеет очень низкий коэффициент трения, самосмазывающийся, превосходную теплопроводность, стойкость к радиации, низкую скорость релаксации напряжений и хорошие уплотнительные свойства. Поэтому его появление можно считать революцией в области уплотнительных материалов. Недостатком расширенного графита является то, что его механическая прочность недостаточно высока, поэтому его применение в одиночку ограничено. По этой причине при разработке и применении его чаще всего приходится комбинировать с другими материалами для создания композитного уплотнения. Упомянутая выше прокладка из расширенного графита представляет собой композитную прокладку, изготовленную из расширенного графита в качестве наполнителя и обернутую металлической лентой. кусок. Высокопрочная графитовая прокладка также представляет собой прокладку, состоящую из расширенного графита и металлического каркаса. Поэтому он обладает хорошими уплотнительными свойствами материалов на основе расширенного графита, широким диапазоном температурной стойкости и может выдерживать воздействие большинства химических сред и различных растворителей. Это уплотнительная прокладка с хорошими эксплуатационными характеристиками, но из-за низкой прочности материала, в условиях высокого давления безопасность ее использования недостаточна. Поэтому его обычно используют в качестве безасбестового уплотнительного материала в стране и за рубежом для замены традиционного асбестового резинового листа.

 1.5 гофрированная композитная прокладка

 Композитная прокладка с гофрированными зубьями — это новое поколение фланцевых уплотнительных прокладок, разрабатываемых с 1990-х годов. С момента появления на рынке в 1990-х годах он широко используется в различных промышленных секторах, таких как нефтяная, химическая. Очень хорошая выгода. В настоящее время официально принят и введен в действие национальный стандарт на гофрированные композитные прокладки.

 Композитная прокладка с гофрированным зубом состоит из специальной структуры металлического каркаса и расширенного графитового материала. Верхняя и нижняя поверхности металлического каркаса снабжены концентрическими круговыми канавками специальной формы, расположенными в шахматном порядке относительно друг друга, на которые нанесен слой расширенного графитового материала соответствующей толщины, образующий прокладку всей конструкции. Поскольку металлический каркас композитной прокладки одновременно острый и гофрированный, ее называют гофрированной композитной прокладкой. В процессе эксплуатации, за счет сжатия фланца, графитовый материал, нанесенный на прокладку, сжимается в канавку, а кольцевые зубчатые вершины на верхней и нижней поверхностях металлического каркаса плотно соприкасаются с поверхностью фланца и создают упругость при дальнейшем сжатии фланца. Денатурированный, расширенный графит сильно сжат и заключен в кольцевое замкнутое пространство, образованное между металлическим каркасом и поверхностью фланца. В результате формируются уникальные свойства гофрированной композитной прокладки. Острые зубчатые вершины металлического каркаса в сочетании с сильно сжатым расширенным графитовым материалом образуют герметичное уплотнение. Вся композитная прокладка фактически имеет несколько металлических уплотнений и расширенный графит. Комбинированное действие герметизации материалов. Специально сконструированный металлический каркас действует как упругий элемент, обеспечивая хорошую эластичность композитной прокладки. Благодаря особой структуре гофрированная композитная прокладка обладает рядом более превосходных эксплуатационных характеристик по сравнению с другими прокладками.

 (1) Превосходные уплотнительные свойства. Поскольку гофрированная композитная прокладка имеет двойную функцию зубчатого металлического уплотнения и неметаллического уплотнения из расширенного графита, а ее уплотнительная полоса полностью отделена (в отличие от спиральной полосы намотанной прокладки), она обладает особой превосходной герметизацией. Испытание на герметичность показало, что композитная прокладка с гофрированными зубьями не только обеспечивает чрезвычайно высокую герметичность при сжатии 35 МПа (скорость утечки может достигать уровня 10-5 см3/с), но и обладает превосходной герметичностью при низком давлении. При удельном давлении 15 МПа герметичность все еще достигает уровня 10-3 см3/с (стандарт для асбесторезиновых листов предусматривает, что она составляет всего 10-2 см3/с).

 (2) Отличные показатели упругости и длительный срок службы уплотнения. Поскольку гофрированная композитная прокладка имеет специально сконструированный гофрированный эластичный каркас, а металлические и расширенные графитовые материалы, из которых состоит композитная прокладка, обладают превосходной устойчивостью к высоким температурам, стойкостью к эрозии жидкостей и не стареют, эластичность прокладки в основном состоит из специального металлического каркаса конструкции, и нет необходимости беспокоиться о релаксации напряжений во время использования, поэтому она может сохранять отличные уплотнительные свойства в течение длительного времени.

 (3) Высокая безопасность и надежность. При использовании гофрированной композитной прокладки кольцевой зубчатый выступ металлического каркаса находится в тесном контакте с поверхностью фланца, а расширенный графитовый материал закрыт сплошным металлическим каркасом и поверхностью фланца, поэтому нет необходимости беспокоиться о том, что расширенный графитовый материал будет вымыт жидкостью под высоким давлением, а также нет необходимости беспокоиться о том, что "разваливается" или "дробление" ("выпучивание") как спирально-навитые прокладки. Гофрированные композитные прокладки на самом деле обладают такой же безопасностью и надежностью, как и металлические прокладки.

 (4) Простота использования и установки. Общая структура гофрированной композитной прокладки связана с металлическим каркасом, и нет необходимости беспокоиться о "разваливается" как спирально-навитая прокладка при транспортировке и установке. Кроме того, толщина композитной прокладки с гофрированными зубьями относительно мала (обычно 2–4 мм), что позволяет при ее использовании для выпукло-вогнутых или пазово-гребневых фланцев зарезервировать достаточную глубину для позиционирования при установке выпуклого фланца, что упрощает монтаж и обеспечивает надежность установки. Качество, позволяющее избежать явления, когда намотанные прокладки склонны к отклонению давления из-за их большой толщины и влияют на позиционирование.

 (5) Широкая приспособляемость. Гофрированную композитную прокладку можно применять практически в большинстве случаев, включая высокие и низкие температуры (-200℃～+700℃), а также высокое и низкое давление (вакуум～25 МПа). Можно использовать гофрированную композитную прокладку, изготовленную из соответствующего материала металлического каркаса. Подходит для всех применений, включая большинство агрессивных жидкостей.

 (6) Экономичность. Гофрированная композитная прокладка является экономичной прокладкой. Особенно на нефтехимических и электростанциях, где используются различные виды масла, пара и других некоррозионных жидкостей, использование гофрированных композитных прокладок из углеродистой стали вместо навитых или зубчатых прокладок может сэкономить средства для пользователей.

2 Общие рекомендации по выбору прокладок газовых систем

 Условия работы среды газовой системы относительно особые. Хотя фактические рабочие параметры газовой системы, такие как температура и давление, невысоки, многие среды газовой системы представляют собой легковоспламеняющиеся, взрывоопасные или даже токсичные газы. Если герметизация плохая, это может привести к серьезным повреждениям. в результате. Поэтому выбору уплотнительных прокладок необходимо уделять достаточное внимание с точки зрения безопасности.

 Хотя традиционный асбесторезиновый лист обладает определенной степенью герметизации, он имеет широкий спектр источников материала, дешев и его легко изготавливать на месте. Поэтому в прошлом он широко использовался во многих случаях в различных промышленных секторах, включая газовые системы. С развитием современной промышленности различные отрасли промышленности, особенно нефтехимические (в том числе газовые), выдвигают более высокие требования к эксплуатационным характеристикам уплотнительных прокладок. Так как материал асбесторезинового листа легко разрушается под воздействием среды нефтехимической системы, что в конечном итоге повлияет на срок службы уплотнения. Таким образом, с постоянным появлением новых материалов в области герметизации, прежнее применение асбестового резинового листа в нефтехимических и газовых системах становится все менее и менее распространенным, поэтому использование асбестового каучука в качестве прокладки в газовой системе следует всесторонне рассматривать и тщательно выбирать.

 ПТФЭ используется в качестве уплотнительной прокладки, его преимуществом является устойчивость к среде, а уплотнительные свойства также очень хороши в нормальных условиях. Проблема в том, что на его применение в значительной степени влияют присущие ему свойства текучести на холоде. Особенно в случае высоких температур и давления или при сложных колебаниях давления, температуры или конфигурации трубопровода релаксация напряжений, вызванная холодным потоком, в конечном итоге повлияет на срок службы уплотнения. Поэтому эту прокладку обычно можно использовать при нормальной температуре, низком давлении или стабильной температуре и давлении, в зависимости от уровня требований к ее герметизации.

 Композитная прокладка с гофрированными зубьями имеет ряд отличительных характеристик, которые обеспечивают ей широкий спектр возможностей адаптации. Подходит как для случаев высоких температур, так и для случаев низких температур и даже сверхнизких температур. Его можно использовать при высоком давлении до 25,0 МПа, а также в условиях низкого давления и вакуума, поскольку его двойной уплотнительный механизм содержит уплотнительный слой из чистого графитового неметаллического материала; эти графитовые слои позволяют добиться хорошей герметизации даже тогда, когда требования к обработке поверхности фланца не высоки, и он находится под сжимающим напряжением. Сохраняется очень низкий уровень герметичности, что позволяет успешно использовать его в газовых системах независимо от его параметров. С тех пор как в начале 1990-х годов на рынке появилась гофрированная композитная прокладка, она широко применяется в различных отраслях промышленности, таких как нефтяная, химическая, электроэнергетическая и легкая текстильная. Рабочие параметры практического применения: от низкого давления до высокого давления 26 МПа, и температура от -96 ℃ (система разделения воздуха) до 700 ℃ (система высокотемпературного крекинга). Технические характеристики прокладок варьируются от фланцев трубопроводов DN10 до фланцев контейнеров DN2500, и применение гофрированных композитных прокладок в этих областях получило высокую оценку пользователей.

 Теоретически прокладка из расширенного графита может соответствовать требованиям газовой системы с точки зрения материала и производительности, особенно когда давление и температура высоки, а параметры колеблются, эффект прокладки из расширенного графита лучше, но, как уже упоминалось выше, поскольку прокладка из расширенного графита имеет недостатки, связанные с тем, что ее легко повредить. "разваливаться" и "раздавленный"При выборе следует выбирать соответствующий тип прокладки в соответствии с типом фланца. Кольцевое или наружное кольцевое навитое уплотнение, вогнутый и выпуклый фланец поверхности следует выбирать вместе с внутренним кольцевым навитым уплотнением. Базовые спирально-навитые прокладки подходят только для фланцев с соединением «шип-паз». Особое внимание следует уделять выбору спирально-навитых прокладок в трубопроводных системах низкого давления. Необходимо учитывать, может ли напряжение фланцевых болтов соответствовать требованиям сжатия прокладки, поскольку спирально-навитые прокладки относятся к полуметаллическим прокладкам, требующим большого усилия затяжки болта. Поэтому спирально-навитые прокладки обычно подходят только для фланцев, рассчитанных на давление выше среднего. При использовании на фланцах низкого давления из-за недостаточного усилия затяжки болтов может не быть достигнуто надлежащее уплотнение. Эффект.