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

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

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

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.

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

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

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

×