Терморасширенный графит (ТРГ) представляет собой модифицированный природный графит, очищенный от смол и неорганических наполнителей. Состоит из чистого углерода с незначительным содержанием примесей. Чем меньше примесей, тем выше качество ТРГ.
Производство ТРГ можно разделить на несколько этапов:
- 1 этап: Исходный кристаллический графит окисляют путем введения серной или азотной кислоты в присутствии окислителя (перекись водорода, перманганат калия и др.) Окисленный графит отмывают и сушат.
- 2 этап: Окисленный графит нагревают со скоростью 400-600 °С/с. Благодаря этому процессу из графита удаляется введенная на первом этапе кислота и достигается необходимая для дальнейшей обработки чешуйчатая структура вещества.
- 3 этап: Полученный терморасширенный графит прокатывают, иногда армируют, добавляют присадки и прессуют для получения изделий.
Терморасширенный графит нашёл широкое применение в таких отраслях промышленности как нефтегазовая, химическая, в топливно-энергетическом комплексе, коммунальном хозяйстве, машиностроении и многих других областях. Этот факт обуславливается наличием у ТРГ уникальных эксплуатационных характеристик таких как: упругость, химическая инертность, высокая термостабильность, широкий диапазон рабочих температур, технологичность. Также терморасширенному графиту присущи уникальные антифрикционные и электротехнические свойства. Таким образом, ТРГ является на сегодняшний день уникальным материалом, что способствует устойчивому росту потребления уплотнений на его основе многими отраслями промышленности.
1) Основным первичным изделием из терморасширенного графита является фольга.
Фольга ТРГ изготавливается из терморасширенного графита с содержанием углерода не менее 98% без добавления связующих материалов методом прокатки (вальцовки) на специальном оборудовании. Химическая чистота графитовой фольги напрямую зависит от химсостава ТРГ.
В зависимости от назначения и требуемых свойств различают несколько видов фольги ТРГ:
- по способу исполнения (простая, самоклеящаяся, гофрированная) и т д.
- по степени чистоты (1, 2, 3, 4, 5).
- по виду армирующего элемента (лавсановая или углеродная нить, стальная или латунная проволока, полимерная пленка) или без него.
- по виду покрытия и добавок (никелевая, алюменевая, различные антиадгезионные покрытия и пр.).
Фольга ТРГ применяется в тепловой и ядерной энергетике, химической, авиационной, космической, автомобильной, нефтегазовой, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. Выпускается в рулонах шириной от 400 до 1500 мм и толщиной от 0,1 до 2 мм.
Применяют фольгу ТРГ при изготовлении следующих типов продукции:
- Кольца и прокладки;
- Сальниковые набивки;
- Графитовые листы;
- Ленты ТРГ (гладкие, гофрированные, самоклеющиеся и др.);
- Нагревательные элементы.
А также в качестве самостоятельного изделия:
- Тепловые и электромагнитные экраны;
- Химически и теплостойкие электропроводящие мембраны;
- Химически стойкие футеровочные покрытия.
Основные физико-химические характеристики графитовой фольги.
| Наименование характеристики | Диапазон значений | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Плотность, г/см3 |
0,6–1,4 |
||||||||||||
|
Толщина, мм |
0,1–5,0 |
||||||||||||
|
Прочность при растяжении, Мпа |
|
||||||||||||
|
Газопроницаемость по азоту, см3·см/см2·с·атм |
≤ 1,8·10-6 |
||||||||||||
|
Удельное электросопротивление (при 200C), Ом·мм2/м |
|
||||||||||||
|
Коэффициент теплопроводности λ (при 200C), Вт/(м·K) |
при плотности, г/см3 от 95 до 310 |
||||||||||||
|
Рабочие давления, Мпа |
до 40 Мпа |
||||||||||||
|
Упругая деформация, % |
≤ 15 |
||||||||||||
|
Сжимаемость, % |
30-60% |
||||||||||||
|
Максимальные рабочие температуры, °С |
В контакте с рабочей средой |
||||||||||||
|
|||||||||||||
|
Рабочий интервал РН |
0—14 |
||||||||||||
Химическая стойкость: Не применяется на фторе, хлоре, броме, сильных кислотах, отбеливающих растворах, шламах и щелоках в варке целлюлозы, царской водке, хромовой кислоте, соединениях, содержащих ион хрома VI валентности, растворах щелочных, щелочноземельных материалов, жидком аммиаке, расплавах солей алюминия и некоторых других средах. В целом, очень химически стойкий материал.
Коррозионная активность: Разность потенциалов стали и графита определяет наличие коррозии. Устраняется использованием ингибиторов коррозии как в месте установки, так и в виде присадок при производстве ТРГ.
Пожароопасность: Негорюч, невзрывоопасен, не поддерживает горение.
Токсичность: Нетоксичен.
Основные достоинства применения фольги ТРГ для герметизации фланцев сложной конфигурации
- простота изготовления прокладки, заключающаяся в наклеивании листа фольги, снабженного для этого адгезионным слоем, непосредственно на фланец, с последующим вырезанием прокладки по контуру фланца;
- возможность восстановления поврежденной прокладки с помощью “заплатки” из фольги.
На основе фольги ТРГ осуществляется производство композитных графитовых листов как армированных различными материалами, так и неармированных.
Выделяют пять основных типов листов из терморасширенного графита:
- (1) Лист ТРГ неармированный.
Листовой неармированный материал, состоящий из одного или нескольких слоев неармированной фольги ТРГ, изготовленный либо с применением связующего, либо без него. Толщина материала варьируется от 0,8 до 5,0 мм. Материал подвергают жестким климатическим испытаниям, что гарантирует его устойчивость к термоциклированию. Срок хранения – 10 лет.
| Наименование | показатели |
|---|---|
|
Диапазон рабочих температур |
-220°C – 500°С |
|
Максимальная рабочая температура для пара |
650°С |
|
Максимальная рабочая температура в инертной атмосфере |
2000°С |
|
Содержание углерода |
≥99 |
|
Максимальное давление |
20 МПа |
|
Сжимаемость |
40-50 % |
|
Восстанавливаемость |
15-17 % |
|
Плотность графитового слоя, г/см³ |
~1,0 |
|
Прокладочный коэффициент |
2 |
|
рН среды |
0-14 |
- (2) Лист ТРГ армированный гладкой сталью.
Листовой армированный материал, изготовленный путем совместной прокатки двух слоев фольги ТРГ с размещенным между ними листом гладкой нержавеющей стали. По согласование с потребителем возможно армирование различными видами сплавов металлов. Толщина от 0,8 до 5,0 мм. Материал подвергают жестким климатическим испытаниям, что гарантирует его устойчивость к термоциклированию. Не стареет. Рекомендуется для изготовления прокладок с узким полем или тонкими перемычками.
| Наименование | показатели |
|---|---|
|
Диапазон рабочих температур |
-220°C – 500°С |
|
Максимальная рабочая температура для пара |
650°С |
|
Максимальная рабочая температура в инертной атмосфере |
* |
|
Содержание углерода |
≥99 |
|
Максимальное давление |
20 МПа |
|
Сжимаемость |
15-40 % |
|
Восстанавливаемость |
≥20 % |
|
Плотность графитового слоя, г/см³ |
~1,0 |
|
Прокладочный коэффициент |
2 |
|
рН среды |
0-14 |
* Определяется температурой эксплуатации материала армировки (температура эксплуатации графита составляет 2000°С)
- (3) Лист ТРГ армированный перфорированной сталью.
Листовой армированный материал. Изготавливается путем совместной прокатки двух слоев фольги ТРГ с размещенным между ними листом перфорированной нержавеющей стали. По согласование с потребителем возможно армирование иными видами сплавов металлов. Толщина от 0,8 до 5,0 мм. Материал подвергают жестким климатическим испытаниям, что гарантирует его устойчивость к термоциклированию. Не стареет. Рекомендован для изготовления прокладок на высокие давления.
| Наименование | показатели |
|---|---|
|
Диапазон рабочих температур |
-220°C – 500°С |
|
Максимальная рабочая температура для пара |
650°С |
|
Максимальная рабочая температура в инертной атмосфере |
* |
|
Содержание углерода |
≥99 |
|
Максимальное давление |
40 МПа |
|
Сжимаемость |
15-35 % |
|
Восстанавливаемость |
≥20 % |
|
Плотность графитового слоя, г/см³ |
~1,0 |
|
Прокладочный коэффициент |
2 |
|
рН среды |
0-14 |
* Определяется температурой эксплуатации материала армировки (температура эксплуатации графита составляет 2000°С)
- (4) Лист ТРГ армированный просечно-вытяжной сталью.
Листовой армированный материал. Изготавливается путем совместной прокатки двух или нескольких слоев фольги ТРГ с размещенным между ними листом высококачественной просечно-вытяжной стали. Благодаря открытой, неразделимой структуре армирующего слоя из просечно-вытяжного металла, в процессе сглаживиния неровностей фланцев принимает участие вся обжатая прокладка. Иными словами, усилие при затяжке более равномерно распределяется по всей площади поверхности фланца.
По согласование с потребителем возможно армирование различными видами сплавов металлов. Толщина от 0,8 до 5,0 мм. Материал подвергают жестким климатическим испытаниям, что гарантирует его устойчивость к термоциклированию. Не стареет. Рекомендован для изготовления прокладок для фланцев среднего и большого диаметра с сильно изношенными поверхностями.
Разрез листа ТРГ увеличен в 30 раз:
Просечно-вытяжной металл
Перфорированная жесть
| Наименование | показатели |
|---|---|
|
Диапазон рабочих температур |
-240°C – 550°С |
|
Максимальная рабочая температура для пара |
650°С |
|
Максимальная рабочая температура в инертной атмосфере |
* |
|
Содержание углерода |
≥99 |
|
Максимальное давление |
40 МПа |
|
Сжимаемость |
30-45 % |
|
Восстанавливаемость |
≥20 % |
|
Плотность графитового слоя, г/см³ |
~1,3 |
|
Прокладочный коэффициент |
2 |
|
рН среды |
0-14 |
* Определяется температурой эксплуатации материала армировки (температура эксплуатации графита составляет 2000°С)
- (5) Лист ТРГ с добавлением арамидных (кевларовых) волокон.
Листовой армированный материал. Изготавливается путем совместной прокатки двух или нескольких слоев фольги ТРГ с добавлением небольшого количества связующего (NBR: нитрил-бутадиен-каучука) и армированного кевларовыми волокнами. Благодаря специальной структуре, материал компенсирует недостатки и шероховатости поверхности фланцев. Благодаря уникальной комбинации графита и кевлара достигается повышенная гибкость материала, сохраняя при этом все лучшие качества ТРГ. По согласованию с потребителем материал может быть дополнительно обработан антипригарным покрытием с обеих сторон, что позволяет применять его на более высоких температурах и обеспечивает легкий и быстрый демонтаж прокладки.
| Наименование | показатели |
|---|---|
|
Диапазон рабочих температур |
-220°C – 500°С |
|
Максимальная рабочая температура для пара |
650°С |
|
Содержание углерода |
≥99 |
|
Максимальное давление |
35 МПа |
|
Сжимаемость |
40-50 % |
|
Восстанавливаемость |
≥60 |
|
Плотность графитового слоя, г/см³ |
~1,5 |
|
Предел прочности при растяжении, [Н/мм²] Вдоль поперек |
2-18 1,2-14 |
|
Прочность на сжатие [Н/мм²] |
≥40 |
|
Прокладочный коэффициент |
2 |
|
рН среды |
0-14 |