Основные вопросы, возникающие при решении задач, связанных с герметизацией плоских разъемных соединений

Сотни лет одним из самых безопасных и широко используемых соединений различных технологических линий считается фланцевое. Простота данного способа стыкования участков трубопроводов в ближайшее время вряд ли позволит изобрести и внести какие-то изменения в принципиальную конструкцию фланцев. Однако, увеличение требований к герметичности фланцевых соединений, как одного из главных условий их надежности, вносит необходимость их совершенствования.

На сегодняшний день добиться этого можно только изменением используемых при изготовлении фланцев материалов и разработкой прокладок нового типа, обеспечивающих большую степень непроницаемости соединения.

Причины разгерметизации фланцевых соединений

Сегодня уже недостаточно просто правильно подобрать прокладку и грамотно выполнить монтаж соединения. Утечки рабочей среды могут происходить даже на только что собранных, качественных соединениях. Как правило, основными причинами тому являются заводские отклонения от стандарта изготовления либо дефекты, полученные в результате эксплуатации технологической линии. Последние, тем не менее, обусловлены первыми и возникают вследствие наличия нарушений технологий при изготовлении прокладок или при прохождении контроля качества.

В ходе эксплуатации фланцевые соединения «аккумулируют» увеличивающиеся дефекты, пока их состояние не достигнет «критической точки». Резюме: именно из-за «плачевного» технического состояния герметичности большинства фланцевых соединений происходит большая часть аварий, следствием которых являются простои производственных и инженерно-коммуникационных линий, финансовые потери и что более важно – негативное, а зачастую опасное и вредное воздействие на окружающую среду.

В большей степени ответственность за качество соединений и используемых при их монтаже материалов лежит на конечных пользователях – эксплуатационных службах, которые при техническом обслуживании, производстве ремонта и замене изношенных элементов не уделяют должного внимания соблюдению разработанных в этой сфере стандартов и нормативов.

Выбор «правильной» прокладки как решение проблемы

Выбор необходимой прокладки в большинстве случаев зависит от таких факторов, как агрессивность рабочей среды, давление внутри технологической линии, сроков планового обслуживания, ремонта и других факторов.

Каждый тип прокладок имеет свои ограничения по применению в тех или иных условиях эксплуатации. Так, к примеру, большая часть прокладок из безасбестового паронита сможет надежно служить для герметизации соединения только до температуры рабочей среды 2500 С.

Намного выше эти показатели у прокладок из терморасширенного графита – до 4000 С. Однако не стоит забывать, что нельзя правильно подобрать прокладку, ориентируясь только на установленные производителями предельные нормативы давления и температурного режима.

Данный график наглядно показывает при каких параметрах рабочей среды необходимо проведение испытаний прокладки для обеспечения герметичности соединения. Если показатели находятся в пределах 1-го сектора и учтена устойчивость уплотнительного материала к рабочей среде – тестирование материала не проводится. Показатели в пределах 2-го сектора – тестирование рекомендовано. При показателях в 3-м секторе – проведение испытаний обязательно.

Характеристики уплотнительного материала

  • Нужно отметить, что до недавнего времени в России, а до этого в СССР, многие важные параметры уплотнительных материалов, необходимые для обеспечения безопасности соединения и повышения срока его эксплуатации, попросту не учитывались при разработке стандартов. В то время как за рубежом существовало множество критериев и методик для проведения эффективного анализа и оценки этих показателей, в том числе и для асбосодержащей продукции.
  • Российские, европейские и американские стандарты технических параметров, которые сегодня имеют решающее значение при выборе прокладок, во многом схожи и имеют лишь небольшие часто непринципиальные различия.

Степень сжатия материала прокладки и упругость его восстановления

  • Благодаря этому свойству прокладок, они обеспечивают герметичность, компенсируя все неровности плоской поверхности фланцев и восстанавливая свою первоначальную толщину при уменьшении оказываемого давления. В США данная величина определяется стандартом ASTM F 36J, в России – ГОСТ 24038.
  • Для определения соответствия необходимым показателям, уплотнительный материал проходит по американскому стандарту испытания следующим способом: в тестируемый образец прокладки в течение определенного промежутка времени вдавливается индентор диметром 6,3 мм. Сила предварительного вдавливания составляет 22,2 Н, общая – 1112 Н.
  • Измерение толщины прокладки проводится в каждый момент под нагрузкой, после – определяется время и степень восстановления. Все испытания проводятся при температуре от 18 до 250 С. Измерения по российскому стандарту отличаются от американских использованием инденторов двух видов – 6,4 мм и 11,3 мм и варьированием давления на испытуемый материал.

Прочность на разрыв

  • Данная характеристика призвана определять внутреннюю прочность, способность прокладки к растяжению. Стандарты значения определяются в Америке по системе DIN 52910, в России – ГОСТ 30684.
  • Данная характеристика призвана определять внутреннюю прочность, способность прокладки к растяжению. Стандарты значения определяются в Америке по системе DIN 52910, в России – ГОСТ 30684.
  • Согласно российскому стандарту испытание на соответствие нормативам проводится следующим образом: из исследуемого материала вырезается образец размером 110*20 мм, который помещается в разрывную машину, в которой при определенной скорости совершается действие, направленное на разрыв образца, с фиксированием показателей разрывной силы.

Устойчивость к воздействию рабочей среды

  • Именно этот параметр уплотнительного материала является одним из важнейших при выборе прокладки. Однако каких-то определенных нормативных показателей он не имеет. Поэтому применение уплотнительного материала носит исключительно рекомендательный характер, основанный на проведенных производителем лабораторных испытаниях для той или иной рабочей среды.
  • Согласно европейской (ASTM F 146) и российской (ГОСТ 24037) методикам производители используют для проведения испытаний бензин, керосин, различные масла. Определить устойчивость к воздействию можно двумя способами:
  • Образец тестируемого материала помещается в среду на определенный промежуток времени, причем все происходящие с ним изменения строго фиксируются.
  • Собирается фланцевое соединение с тестируемым материалом в качестве прокладки, через которое подается рабочая среда с имитацией изменения температуры и давления. Происходящие изменения с материалом также фиксируются.

Основной нюанс и различие в лабораторных исследований заключается в том, что состав рабочих наполнителей в Европе и России кардинально отличается.

Максимальное поверхностное давление

  • Данное значение определяет при какой силе воздействия происходит разрушение – «раздавливание» прокладки в соединении по стандарту DIN 13555. Прокладка помещается в фланцевое соединение, обжимается и подвергается постепенному повышению давления. При этом проводится регистрация, как толщины образца материала, так и температуры и давления.

Минимальное поверхностное давление

  • Нарушение статичности соединения в рабочих условиях, вследствие изменения воздействующих факторов – температуры, давления, усилия сжатия, приводит к разгерметизации соединения. Показатель минимального поверхностного давления определяет при каком значении сохраняется полная герметичность соединения и регламентируется стандартом DIN13555.
  • Способ определения данного значения предусматривает следующее испытание: образец материала, вырезанный кольцом, помещается в специальный аппарат, позволяющий изменять условия воздействия на прокладку – температуру и давление, измерять толщину уплотнительного материала и его герметичность.

При проведении данного тестирования регистрируются два показателя:

  • необходимое давление на прокладку, которое нужно создать в процессе монтажа соединения, гарантирующее ее герметичность;
  • давление, необходимое для герметичности прокладки в условиях эксплуатации.

Стойкость к циклическим изменениям силовых и тепловых воздействий

  • Уплотняемая среда имеет два постоянных параметра – давление и температуру, причем последняя может быть также внешней, то есть соединение может нагреваться или охлаждаться извне. Норматив устойчивости уплотнительного материала к сохранению эксплуатационного давления в определенный временной промежуток при воздействии постоянной или изменяемой температуры определяется стандартом DIN 28090-2.
  • Исследование образца материала проводится следующим образом: кольцевая прокладка диаметром 50*90 мм помещается в прибор, способный задавать определенную температуру (2000С – для каландрованных материалов, 3000 С – для материалов из графита), изменять давление по заданным параметрам, регистрировать толщину прокладки в любой момент воздействия. Рабочие нагрузки составляют при холодной пробе – 35 Н/мм2, при горячей – 50 Н/мм 2. После путем использования специальных формул определяются показатели устойчивости.
Устройство для определения устойчивости прокладочного материала к давлению и температуре.

Устойчивость к давлению в определенной температуре – 1750 С/3000 С

  • Данная характеристика показывает способность уплотнительного материала сохранять свои свойства при воздействии определенной температуры, время, по истечении которого происходит расслабление фланцевого соединения в результате ослабления прокладки. Показатель регламентируется стандартом DIN 52913.
  • Согласно этому стандарту образец материала в форме кольца размером 55*75 мм помещается в аппарат, позволяющий регистрировать температуру и толщину уплотнения. Задается начальное давление в 50 Н/мм2</sup >, нагревание проводится со скоростью 3000 С/час. Итоговый показатель температуры для каландрованных безасбестовых материалов составляет 1750 С, для графита 3000 С. Испытание проводится в двух режимах: кратковременном – 16 часов, долговременном – 100 часов.

Качество графита (для прокладок из терморасширенного графита)

  • На данный момент рынок уплотнительных материалов предлагает графитовые прокладки с содержанием графита не менее 98 %. В Европе и США данный показатель определен стандартом DIN 28090-2. Качество графита устанавливается путем сжигания материала при температуре 8000 С в кислородной среде, а затем в путем проведения химических проб определяется содержание хлорида в образовавшихся газах.

Уровень газопроницаемости

Это показатель, имеющий весьма весомое значение для западных производителей, определяется стандартом DIN 3535-6. Проверка газопроницаемости проводится на специальной установке, в которой образец материала в форме кольца зажимается во фланцевом соединении при температуре от 18 до 250 С при давлении 32 Н/мм2.. По отрезку трубопровода подается азот под давлением 4 Мпа. А через установленное время замеряется выделившийся объем газа.

Заключение

Итогом данного обзора может являться понимание необходимости тщательного подбора уплотнительных материалов для конкретных технологических линий и возможности, вследствие правильного выбора, снижения экономических затрат за счет предотвращения утечки среды и на проведении незапланированных ремонтных работ.

преимущества
работы с нами

Оставьте заявкувсего в два шага

или задайте вопрос, и мы бесплатно вас проконсультируем

    1 Введите Ваши контактные данные


    2 Задайте Ваш вопрос

    Нажимая кнопку, я принимаю соглашение о конфиденциальности и соглашаюсь с обработкой персональных данных.

    Заказать звонок

      Остались
      вопросы?

      Наши консультанты помогут быстро и эффективно решить вопросы в пределах нашей компетенции.
      Оставьте заявку и менеджер перезвонит Вам.

      Нажимая кнопку, я принимаю соглашение о конфиденциальностии соглашаюсь с обработкой персональных данных.

      ×
      Поkазатели kачества пластин

      Высший сорт

      Первый сорт

      Внешний вид поверхности пластин

      Поверхность пластин должна быть:

      белого цвета

      от белого до серого цвета, допускается кремовый оттенок

      без трещин и раковин

      пусто

      допускается разнотонность окраски

      На поверхности пластин допускаются вмятины, царапины, сколы, следы от удаления облоя,

      не превышающие предельных отклонений от номинальных размеров; коробление пластин

      не более 1,5% от максимальной линейной длины.
      На поверхности пластин из фторопласта–4А допускается рисунок в виде следов спрессованных гранул.

      Не допускаются отдельные включения темного цвета площадью более:

      6 мм2

      8 мм2

      Включений площадью:

      от 1 мм2 до 6 мм2

      от 3 мм2 до 8 мм2

      Не должно быть более 2 шт. на каждые:

      30 см2 площади пластин

      25 см2 площади пластин

      Состояние внутренних слоев пластин при проверке в проходящем свете

      Пластины не должны иметь внутренних дефектов, трещин, пустот

      Не допускаются включения темного цвета площадью более 10 мм2 в количестве 2 шт. на площади:

      30 см2

      25 см2

      Допускается разнотонность окраски согласно контрольному образцу

      Состояние внутренних слоев пластин при проверке рентгенографией

      Отсутствие трещин и раковин

      Не допускаются включения площадью более 0,5 мм2, на площади до 35 см2 в количестве:

      2 шт.

      3 шт.

      На площади свыше 35 см2 до 200 см2 в количестве:

      3 шт.

      5 шт.

      На площади свыше 200 см2 в количестве:

      4 шт.

      7 шт.

      ПРИМЕЧАНИЕ: Выпуск пластин производится без рентгенконтроля.

      ×
      Поkазатели kачества пластин

      Внешний вид

      Цвет от белого до серого: допускаются включения площадью до 1 мм2 не более 4 шт. на площади 100 см2.

      Риски и вмятины, нарушающие целостность поверхности пластин, не допускаются

      Наличие трещин, раковин и расслоений в проходящем свете

      Пластины должны быть без трещин, раковин, расслоений

      ×
      Поkазатели kачества листов

      Марка «П»

      Марка «С»

      Внешний вид

      Поверхность листов должна быть от белого до светло—серого цвета, гладкая, матовая, без трещин, разрывов и сквозных отверстий. Допускается разнотонность окраски, наличие отдельных темных включений, коробление, следы от режущего инструмента и прокладочных листов при термообработке.

      Прочность при растяжении в продольном направлении, МПа (кгс/см2)

      не менее 17,6 (180)

      не менее 14,7 (150)

      Относительное удлинение при разрыве в продольном направлении, %

      не менее 180

      не менее 180

      Плотность, г/см 3

      не менее 2,15

      не менее 2,16

      ×
      Свойства композиций на основе фторопласта-4

      Свойства

      Ф4К20

      Ф4К15М5

      Ф4С15

      Ф4УВ15

      Ф4К15УВ5

      Ф4М5

      Состав

      Ф-4 +20% кокса

      Ф-4 +15% кокса и 5% дисульфида молибдена

      Ф-4 +15% стекловол.

      Ф-4 +15% углевол.

      Ф-4 +15% кокса и 5% углевол.

      Ф-4 +5% дисульфида молибдена

      Плотность, г/см3

      2,05

      2,1

      2,17

      1,95

      2,0

      2,2

      Разрушающее напряжение при растяжении, МПа

      11,8-14,6

      13,7-17,1

      9,8-17,1

      15-18

      15-18

      Относительное удлинение при разрыве, %

      65

      150

      220

      60

      5

      300

      Модуль упругости, МПа

                 

      – при сжатии

      805

      800

      520

      – при растяжении

      1500

      480

      Твердость по Бриннелю, кгс/мм2

      49-53,8

      49

      39-43

      Деформация под нагрузкой 10 МПа (24 ч, 220С), %

      2,9-3,0

      3,5-4,0

      3,0-4,0

      Напряжение при 10% деформации, МПа

      21,5

      20

      19,5-20,5

      Коэффициент теплопроводности, Вт/(МК)

      0,23

      0,29

      0,25

      Удельная теплоемкость, Дж/(кгК)

      0,71

      0,9

      Коэффициент линейного расширения, 1х10-5,0С

                 

      от -60 до +200С

      8-11

      4,5-12,5

      от +20 до +2500С

      11-18

      Теплостойкость по Вика,0С

      145-160

      130-140

      Водопоглощение через 24 ч, %

      0,03

      0,04

      0,01

      0,01

      ПредельноеPV, кПа м/с

                 

      приV= 0,05 м/с

      490

      588

      343

      приV= 0, 5 м/с

      687

      687

      442

      приV= 5 м/с

      1078

      1078

      542

      Интенсивность износа, г/ч, не более

      2,0х10-3

      0,8х10-3

      3,0х10-3

      1,5х10-3

      1,5х10-3

      5,0х10-3

      Коэффициент трения по стали

      0,14-0,30

      0,1-0,39

      1,5-0,30

      Интервал рабочих температур,0С

      от – 60 до +250

      от – 60 до +250

      от – 60 до +250

      от – 60 до +250

      от – 60 до +250

      от – 60 до +250

      ×