Jaki jest najlepszy wybór do uszczelniania uszczelek?

Sep 30, 2024

Istnieje wiele rodzajów uszczelek, a uszczelki wykonane z różnych materiałów mają różne zastosowania i różnice w działaniu. Który materiał jest zatem lepszy? Jak wybrać konkretnie? Do analizy i porównania redaktor wybrał 8 popularnych uszczelek. Tylko poznając szczegółowe parametry możemy dokonać trafniejszego wyboru!

1. Arkusz gumy przemysłowej

Kauczuk naturalny nadaje się do mediów takich jak woda, woda morska, powietrze, gazy obojętne, zasady, roztwory słonej wody itp., ale nie jest odporny na olej mineralny i rozpuszczalniki niepolarne. Jego długoterminowa temperatura użytkowania nie przekracza 90 stopni, a jego działanie w niskich temperaturach jest doskonałe. Można go używać powyżej -60 stopnia.

Kauczuk nitrylowy nadaje się do produktów naftowych, takich jak ropa naftowa, olej smarowy, olej opałowy itp. Jego temperatura długotrwałego użytkowania wynosi 120 stopni i może wytrzymać 150 stopni w gorącym oleju w niskim zakresie temperatur -10 ~-20 stopień.

Kauczuk chloroprenowy nadaje się do wody morskiej, słabych kwasów, słabych zasad i roztworów soli. Ma doskonałą odporność na starzenie się tlenem i ozonem, a jego odporność na olej jest gorsza niż w przypadku kauczuku nitrylowego, ale lepsza od innych ogólnych kauczuków. Jego długoterminowa temperatura użytkowania jest niższa niż 90 stopni, a maksymalna temperatura użytkowania nie przekracza 130 stopni. Niska temperatura wynosi -30~-50 stopni.

Istnieje wiele odmian fluorokauczuku, każda o doskonałej odporności na kwasy i utlenianie, a także oleje i rozpuszczalniki. Można go stosować w prawie wszystkich mediach kwaśnych, a także w niektórych olejach i rozpuszczalnikach, przy długotrwałej temperaturze użytkowania poniżej 200 stopni.

Arkusz gumowy powszechnie stosowany jest jako uszczelka kołnierzy rurociągów lub często demontowanych studzienek i studzienek, przy ciśnieniu nieprzekraczającym 1,568 MPa. Spośród różnych typów uszczelek uszczelki gumowe są najmiększe i mają dobrą przyczepność, co pozwala uzyskać efekt uszczelniający przy małej sile wstępnego dokręcenia. Dlatego uszczelka poddana działaniu ciśnienia wewnętrznego jest podatna na wyciskanie ze względu na swoją grubość lub niską twardość.

Arkusze gumowe stosowane w rozpuszczalnikach organicznych, takich jak benzen, ketony i etery, są podatne na pęcznienie, przyrost masy, mięknięcie i sklejanie, co prowadzi do uszkodzenia uszczelnienia. Ogólnie rzecz biorąc, jeśli stopień spęcznienia przekracza 30%, nie można go zastosować.

W warunkach niskiego ciśnienia (zwłaszcza poniżej 0,6 MPa) i próżni bardziej odpowiednie jest użycie podkładek gumowych. Materiały gumowe mają dobrą gęstość i niską przepuszczalność powietrza. Na przykład fluorokauczuk jest najodpowiedniejszą uszczelką do pojemników próżniowych, przy maksymalnym stopniu podciśnienia wynoszącym 1,3 × 10-7Pa. W przypadku stosowania podkładek gumowych w zakresie podciśnienia 10-1~10-7Pa należy je wypalić i odpowietrzyć.

2. Arkusz gumy azbestowej

Niższa cena w porównaniu do innych uszczelek, wygodna w użyciu; Największym problemem jest to, że chociaż do materiału uszczelki dodaje się gumę i pewne wypełniacze, nadal nie są one w stanie całkowicie wypełnić małych, wzajemnie połączonych porów, co powoduje śladową infiltrację. Dlatego nie można go stosować w mediach silnie zanieczyszczających, nawet jeśli ciśnienie i temperatura nie są wysokie. W przypadku stosowania w niektórych wysokotemperaturowych mediach olejowych, zwykle w późniejszym etapie użytkowania, w wyniku zwęglenia gumy i wypełniaczy, wytrzymałość spada, materiał staje się luźny, a na styku i wewnątrz uszczelki następuje infiltracja, co powoduje koksowanie i palenie. Ponadto arkusze gumy azbestowej mają skłonność do przyklejania się do powierzchni uszczelniającej kołnierza w wysokich temperaturach, co powoduje wiele problemów przy wymianie uszczelek.
Ciśnienie użytkowe uszczelek w różnych mediach w warunkach ogrzewania zależy od współczynnika zatrzymania wytrzymałości materiału uszczelki. W materiałach z włókien azbestowych występuje woda krystaliczna i woda zaadsorbowana. W temperaturze 110 stopni 2/3 wody zaadsorbowanej pomiędzy włóknami już wytrąciło się, a wytrzymałość włókien na rozciąganie spada o około 10%; W temperaturze 368 stopni cała zaadsorbowana woda wytrąca się, a wytrzymałość włókien na rozciąganie spada o około 20%; Powyżej 500 stopni woda krystaliczna zaczyna się wytrącać, a siła maleje.
Medium ma również istotny wpływ na wytrzymałość arkuszy gumy azbestowej. Arkusze gumy azbestowej zawierają jony chlorkowe i siarczki, które po wchłonięciu wody mogą łatwo spowodować korozję oryginalnego akumulatora z metalowymi kołnierzami. Zwłaszcza zawartość siarki w olejoodpornych arkuszach azbestu jest kilkakrotnie wyższa niż w zwykłych arkuszach kauczuku azbestowego, dlatego nie nadają się one do stosowania w mediach niezaolejonych. Uszczelki mogą pęcznieć w oleju i rozpuszczalnikach, ale w pewnym zakresie ma to niewielki wpływ na skuteczność uszczelnienia. Na przykład arkusz gumy azbestowej odpornej na olej 400 poddawany jest 24-godzinnemu badaniu zanurzenia w paliwie lotniczym o temperaturze otoczenia, przy zastrzeżeniu, że wzrost ciężaru absorpcji oleju nie powinien przekraczać 15%.

3. Politetrafluoroetylen
Politetrafluoroetylen jest podatny na płynięcie na zimno i pełzanie pod ciśnieniem i w wysokiej temperaturze, dlatego jest powszechnie stosowany w mediach niskociśnieniowych, średniotemperaturowych, silnie korozyjnych i niezanieczyszczających, takich jak mocne kwasy, mocne zasady, halogeny, leki itp. Bezpieczny temperatura pracy wynosi 150 stopni, a ciśnienie jest poniżej 1 MPa. Chociaż wypełniony politetrafluoroetylenem ma wyższą wytrzymałość, jego temperatura użytkowania nie przekracza 200 stopni, a jego odporność na korozję maleje. Maksymalne ciśnienie robocze podkładek z politetrafluoroetylenu na ogół nie przekracza 2 MPa.

Pod wpływem wzrostu temperatury materiał ulega pełzaniu, co powoduje znaczny spadek docisku zgrzewającego. Nawet bez nagrzewania, w miarę upływu czasu naprężenie ściskające na powierzchni uszczelniającej będzie się zmniejszać, powodując „zjawisko relaksacji naprężeń”. Zjawisko to występuje w różnych uszczelkach, ale zjawisko relaksacji naprężeń w uszczelkach PTFE jest poważniejsze i należy je odnotować.

Współczynnik tarcia politetrafluoroetylenu jest stosunkowo mały (przy naprężeniu ściskającym większym niż 4 MPa i współczynniku tarcia 0.035-0.04), a uszczelka ma skłonność do przesuwania się na zewnątrz podczas wstępnego dokręcania, dlatego najlepiej zastosować wklęsłą wypukłą powierzchnię kołnierza. W przypadku stosowania kołnierza płaskiego zewnętrzna średnica uszczelki może stykać się ze śrubą, aby zapobiec przesuwaniu się uszczelki na zewnątrz.
Ze względu na to, że wyposażenie emalii powstaje poprzez natryskiwanie warstwy glazury porcelanowej na powierzchnię metalu i jej spiekanie, warstwa glazury jest bardzo krucha. Ponadto nierównomierne natryskiwanie i przepływ warstwy glazury powodują słabą płaskość powierzchni kołnierza. Stosowanie uszczelek z kompozytów metalowych może łatwo uszkodzić warstwę glazury, dlatego zaleca się stosowanie podkładki PTFE z płytą azbestową i gumą jako materiałem rdzenia. Poduszki tego typu łatwo przylegają do powierzchni kołnierza, są odporne na korozję i charakteryzują się dobrymi parametrami użytkowymi.
Wiele fabryk wykorzystuje arkusze gumy azbestowej owinięte taśmą politetrafluoroetylenową w środowiskach silnie korozyjnych o niskiej temperaturze i ciśnieniu, które są stosowane w często demontowanych studniach i rurociągach. Ze względu na wygodną produkcję i użytkowanie cieszy się dużą popularnością.
4. Płyta z żywicy azbestowej i impregnowana uszczelka płyty azbestowej
Powszechnie stosowany w rurociągach, pompach, zaworach, kołnierzach wlotowych i wylotowych w różnych mediach kwaśnych, przy temperaturze użytkowania 80 stopni i ciśnieniu poniżej 0,6 MPa.
Uszczelki azbestowe nadają się do pracy w warunkach niskiego ciśnienia i wysokiej temperatury przy ciśnieniu poniżej 0.1 MPa i temperaturze nieprzekraczającej 800 stopni. Zgodnie ze specyficznymi wymaganiami sprzętu można go wplecić w uszczelki o różnych szerokościach, grubościach i średnicach. Lub odetnij taśmę azbestową i nałóż ją bezpośrednio na powierzchnię kołnierza. Stosuje się go na styku dużych pieców do utleniania kwasu siarkowego i kwasu azotowego, a także niektórych nieprzetworzonych urządzeń, a jego działanie znacznie przewyższa działanie oryginalnej liny azbestowej.
5. Podkładka azbestowa owinięta metalem
Pokrywanie arkuszy azbestu lub arkuszy kauczuku azbestowego blachą zapobiega bezpośredniemu kontaktowi z medium, co pozwala uniknąć spadku wytrzymałości włókien azbestowych i zapobiega wyciekom, poszerzając w ten sposób zakres stosowania arkuszy azbestowo-kauczukowych.
Ogólna temperatura stosowania podkładek azbestowych owiniętych metalem wynosi 450 stopni (niektóre mogą osiągnąć 600 ~ 700 stopni, na przykład w spalinach pod ciśnieniem atmosferycznym ~ 0,16 MPa), a ciśnienie robocze wynosi 4 MPa, maksymalnie 6MPa. Jeżeli ciśnienie będzie dalej wzrastać, uszczelka będzie podatna na przepływ krzyżowy i materiał rdzenia będzie wytłaczany z zakładki.
Ze względu na dużą siłę dokręcania śrub wymaganą w przypadku podkładek azbestowych owiniętych metalem, nawet przy ciśnieniu poniżej 2,45 MPa, nie można stosować kołnierzy o masie mniejszej niż 25 kg. W przeciwnym razie sztywność kołnierzy i śrub będzie niewystarczająca, co spowoduje deformację i w rezultacie uszkodzenie uszczelnienia. Niektórzy uważają, że zmiana materiału rdzenia na kauczuk syntetyczny o większej elastyczności spowoduje zmniejszenie siły dokręcania. W rzeczywistości tak nie jest, ponieważ po zmiękczeniu materiału rdzenia siła mocowania jest absorbowana przez materiał rdzenia, który nie jest w stanie zapewnić siły mocowania niezbędnej do przylegania blachy do powierzchni kołnierza, a uszczelka łatwo ulega uszkodzeniu . Ponadto w mediach o wysokim stężeniu jonów chlorkowych i mediach kwaśnych nakładanie się podkładek ze stali nierdzewnej i podkładek żelaznych jest podatne na korozję szczelinową.
Jeśli temperatura przekracza 450 stopni, jako materiał rdzenia można zastosować włókno ceramiczne lub włókno węglowe. Pewna huta stali używa uszczelek z włókien ceramicznych pokrytych metalem, pracujących w wysokich temperaturach do 1100 stopni, które nie uległy uszkodzeniu po dwóch latach użytkowania. Zastosowanie elastycznego grafitu jako materiału rdzenia jest bardziej skuteczne niż podkładki azbestowe owinięte metalem.
Uszczelki metalowe mogą być wykonane w różnych kształtach i są szeroko stosowane do dużych pokryw, otworów załadunkowych i rozładunkowych, kołnierzy włazów itp. W różnych wymiennikach ciepła i reaktorach.
Na powierzchnię metalowej uszczelki nakładana jest warstwa elastycznego arkusza grafitu. W porównaniu z podobnymi uszczelkami metalowymi bez powłoki powierzchniowej, uszczelka ta ma mniejszy współczynnik napięcia wstępnego i lepszą skuteczność uszczelniania
Nałożenie istniejącej elastycznej grafitowej taśmy marszczącej na powierzchnię podkładek metalowych, podkładek metalowych, podkładek zębatych, a nawet podkładek z gumy azbestowej rozwiązało wiele problemów z wyciekami. Na przykład wymiennik ciepła w pewnej fabryce ma ciśnienie 5,88 MPa, temperaturę 450 stopni i środowisko składające się z wodoru/oleju i gazu. Używałem już podkładek metalowych płaskich i podkładek zębatych i w obu przypadkach występują nieszczelności. Aby rozwiązać ten problem, na płaską podkładkę nałożono później elastyczną grafitową taśmę marszczącą. Należy zauważyć, że ta forma uszczelki jest prostym sposobem na rozwiązanie problemu nieszczelności uszczelki kołnierza, a jakość pracy elastycznej taśmy grafitowej bezpośrednio wpływa na to, czy sprzęt może normalnie działać. Nałożenie warstwy kleju na tylną stronę taśmy może poprawić jakość powłoki.
6. Metalowa podkładka do uzwojenia
Podkładki owinięte metalem sprytnie wykorzystują odporność na ciepło, sprężystość i wytrzymałość metali, a także elastyczność materiałów niemetalowych, co skutkuje lepszą skutecznością uszczelniania. Wśród nich najlepsze są elastyczne podkładki grafitowe owinięte stalą nierdzewną. Jego stopień wstępnego naprężenia jest mniejszy niż w przypadku podkładek azbestowych i nie ma wady w postaci wycieku kapilarnego włókien azbestowych. Rysunek 2-10 przedstawia krzywą zależności pomiędzy współczynnikiem naprężenia wstępnego a stopniem nieszczelności obu tych współczynników. W mediach olejowych do taśm metalowych powszechnie stosuje się 0Cr13, natomiast do innych mediów zaleca się 1Cr18Ni9Ti.
Elastyczna podkładka grafitowa z taśmy ze stali nierdzewnej może być stosowana w środowisku gazowym pod ciśnieniem 14,7 MPa (do 19,6 MPa) i może być stosowana w cieczy pod ciśnieniem do 30 MPa. Temperatura -190~+600 stopni (można stosować do 1000 stopni w warunkach beztlenowych i pod niskim ciśnieniem).
Politetrafluoroetylen ma dobrą odporność na niskie temperatury, a jego granica plastyczności w niskich temperaturach jest znacznie wyższa niż w temperaturze pokojowej. Dlatego podkładki uzwojenia PTFE można stosować do mediów niskotemperaturowych, takich jak ciekłe węglowodory. Jednocześnie dodatek metalowych pasków poprawia przewodność cieplną, a temperatura stosowania podkładek uzwojenia z politetrafluoroetylenu może osiągnąć 250 stopni, co można stosować do 9 MPa i 200 stopni w środowisku kwaśnym.
Podkładki spiralne nadają się do wymienników ciepła, reaktorów, rurociągów, zaworów oraz kołnierzy wlotowych i wylotowych pomp o znacznych wahaniach ciśnienia i temperatury. W przypadku średnich i wysokich ciśnień oraz temperatur przekraczających 300 stopni należy rozważyć zastosowanie pierścienia wewnętrznego, pierścienia zewnętrznego lub wewnętrznego pierścienia zewnętrznego. W przypadku zastosowania kołnierza wklęsłego i wypukłego lepszy efekt będzie miała podkładka owijająca z pierścieniem wewnętrznym.
Nałożenie elastycznych arkuszy grafitowych po obu stronach elastycznej grafitowej podkładki uzwojenia może również zapewnić dobry efekt uszczelniający. Kocioł na ciepło odpadowe dużej fabryki nawozów jest kluczowym urządzeniem zapewniającym wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie. Wykorzystuje elastyczne podkładki owinięte grafitem z pierścieniem zewnętrznym, który nie przecieka przy pełnym obciążeniu, ale przecieka przy zmniejszonym obciążeniu. Po obu stronach uszczelki dodano elastyczną płytkę grafitową o grubości 0,5 mm, pocięto ją w okrągły łuk, a część łącząca została nałożona na ukośną szyjkę, co sprawdziło się dobrze.
7. Metalowe podkładki płaskie, podkładki faliste i podkładki w kształcie zębów Metalowe podkładki płaskie i metalowe podkładki falowe
Zwykle stosowany na kołnierzach zaworów średniego i wysokiego ciśnienia, rurociągach i urządzeniach o mniejszej średnicy. Stosowane ciśnienie zmienia się w zależności od temperatury, przy czym pierwsze mieści się w zakresie od 1,568 do 31,36 MPa, a drugie od 1,568 do 3,92 MPa. Materiał uszczelki dobierany jest w zależności od medium i temperatury.
8. Podkładki ośmiokątne i eliptyczne
Uszczelka ośmiokątna i uszczelka eliptyczna (powszechnie znana jako „pierścień ze stali ziemnej” w przemyśle rafineryjnym) stosowana w kołnierzach z rowkiem trapezowym mają dobre właściwości uszczelniające. Na stożkowej powierzchni rowka podkładka ośmiokątna ma kontakt powierzchniowy, natomiast podkładka eliptyczna ma kontakt liniowy. Dlatego podkładka eliptyczna ma dobrą przyczepność przy małej sile mocowania, ale wymaga dodatkowego mocowania; Podkładki ośmiokątne są na ogół mniej podatne na wycieki po jednokrotnym dokręceniu. Ich wadą jest to, że wymagają dużej siły dokręcania śrub, a w przypadku stosowania w sytuacjach niskiego ciśnienia i wysokiej temperatury klasa kołnierza musi przekraczać pg25 kg.