Esistono molti tipi di guarnizioni di tenuta e le guarnizioni realizzate con materiali diversi hanno applicazioni e prestazioni diverse. Quindi quale materiale è migliore? Come scegliere nello specifico? L'editore ha selezionato 8 guarnizioni di tenuta comuni per l'analisi e il confronto. Solo comprendendo i parametri dettagliati possiamo fare una scelta più accurata!
1. Lastra di gomma industriale
La gomma naturale è adatta per fluidi come acqua, acqua di mare, aria, gas inerti, alcali, soluzioni di acqua salata, ecc., ma non è resistente all'olio minerale e ai solventi non polari. La sua temperatura di utilizzo a lungo termine non supera i 90 gradi e le sue prestazioni a bassa temperatura sono eccellenti. Può essere utilizzato sopra i -60 gradi.
La gomma nitrilica è adatta per prodotti petroliferi come petrolio, olio lubrificante, olio combustibile, ecc. La sua temperatura di utilizzo a lungo termine è di 120 gradi e può resistere a 150 gradi in olio caldo, con un intervallo di bassa temperatura di -10 ~-20 grado .
La gomma cloroprene è adatta per acqua di mare, acidi deboli, basi deboli e soluzioni saline. Ha un'eccellente resistenza all'invecchiamento dell'ossigeno e dell'ozono e la sua resistenza all'olio è inferiore alla gomma nitrilica ma superiore ad altre gomme generiche. La sua temperatura di utilizzo a lungo termine è inferiore a 90 gradi e la temperatura massima di utilizzo non supera i 130 gradi. La temperatura minima è di -30~-50 gradi.
Esistono molteplici varietà di gomma fluorurata, ciascuna con un'eccellente resistenza agli acidi e all'ossidazione, nonché resistenza all'olio e ai solventi. Può essere utilizzato in quasi tutti i mezzi acidi nonché in alcuni oli e solventi, con una temperatura di utilizzo a lungo termine inferiore a 200 gradi.
Il foglio di gomma è comunemente usato come guarnizione della flangia per tubazioni o pozzetti e pozzetti frequentemente smontati, con una pressione non superiore a 1.568 MPa. Tra i vari tipi di guarnizioni, le guarnizioni in gomma sono le più morbide e hanno buone prestazioni di adesione, che possono ottenere un effetto sigillante con una piccola forza di pre-serraggio. Pertanto, se sottoposta a pressione interna, la guarnizione è soggetta a estrusione a causa del suo spessore o della bassa durezza.
I fogli di gomma utilizzati in solventi organici come benzene, chetoni ed eteri sono soggetti a rigonfiamento, aumento di peso, rammollimento e adesione, con conseguente cedimento della tenuta. Generalmente se il grado di rigonfiamento supera il 30% non può essere utilizzato.
In condizioni di bassa pressione (soprattutto inferiore a 0.6MPa) e vuoto, è più adatto l'uso di cuscinetti in gomma. I materiali in gomma hanno una buona densità e una bassa permeabilità all'aria. Ad esempio, la gomma fluorurata è la guarnizione di tenuta più adatta per contenitori sottovuoto, con un grado di vuoto massimo di 1,3 × 10-7Pa. Quando si utilizzano cuscinetti in gomma nell'intervallo di vuoto di 10-1~10-7Pa, è necessario cuocerli ed evacuarli.
2. Foglio di gomma di amianto
Prezzo più basso rispetto ad altre guarnizioni, comode da usare; Il problema più grande è che, sebbene la gomma e alcuni riempitivi vengano aggiunti al materiale della guarnizione, non riescono comunque a riempire completamente i piccoli pori interconnessi, con conseguente infiltrazione di tracce. Pertanto non può essere utilizzato in mezzi altamente inquinanti anche se la pressione e la temperatura non sono elevate. Se utilizzato in alcuni fluidi oleosi ad alta temperatura, solitamente nella fase successiva di utilizzo, a causa della carbonizzazione della gomma e dei riempitivi, la resistenza diminuisce, il materiale si allenta e si verifica un'infiltrazione nell'interfaccia e all'interno della guarnizione, con conseguente cokefazione e fumare. Inoltre, i fogli di gomma di amianto tendono ad aderire alla superficie di tenuta della flangia ad alte temperature, il che comporta molti problemi nella sostituzione delle guarnizioni.
La pressione di utilizzo delle guarnizioni in vari fluidi in condizioni di riscaldamento dipende dal tasso di ritenzione della resistenza del materiale della guarnizione. L'acqua cristallina e l'acqua adsorbita sono presenti nei materiali in fibra di amianto. A 110 gradi, 2/3 dell'acqua adsorbita tra le fibre sono già precipitati e la resistenza alla trazione delle fibre diminuisce di circa il 10%; A 368 gradi tutta l'acqua adsorbita precipita e la resistenza alla trazione delle fibre diminuisce di circa il 20%; Oltre i 500 gradi, l'acqua cristallina inizia a precipitare e la sua forza diminuisce.
Il mezzo ha anche un impatto significativo sulla resistenza dei fogli di gomma di amianto. I fogli di gomma di amianto contengono ioni cloruro e solfuri, che possono facilmente corrodere la batteria originale con flange metalliche dopo aver assorbito acqua. In particolare, il contenuto di zolfo nelle lastre di gomma di amianto resistenti all'olio è molte volte superiore a quello delle normali lastre di gomma di amianto, quindi non sono adatte per l'uso in mezzi non oleosi. Le guarnizioni possono gonfiarsi in presenza di olio e solventi, ma entro un certo intervallo ciò ha un effetto minimo sulle prestazioni di tenuta. Ad esempio, il foglio di gomma di amianto resistente all'olio 400 è sottoposto a un test di immersione di 24-ora nel carburante per aerei a temperatura ambiente, con il requisito che l'aumento del peso di assorbimento dell'olio non superi il 15%.
3. Politetrafluoroetilene
Il politetrafluoroetilene è soggetto allo scorrimento a freddo e allo scorrimento sotto pressione e ad alta temperatura, quindi è generalmente utilizzato in mezzi a bassa pressione, media temperatura, fortemente corrosivi e non inquinanti come acidi forti, basi forti, alogeni, farmaci, ecc. La cassaforte la temperatura operativa è di 150 gradi e la pressione è inferiore a 1 MPa. Sebbene riempito con politetrafluoroetilene abbia una resistenza maggiore, la sua temperatura di utilizzo non supera i 200 gradi e la sua resistenza alla corrosione diminuisce. La pressione operativa massima dei cuscinetti in politetrafluoroetilene generalmente non supera 2 MPa.
A causa dell'aumento della temperatura, il materiale subisce uno scorrimento viscoso, con conseguente notevole diminuzione della pressione di tenuta. Anche senza riscaldamento, col passare del tempo, lo sforzo di compressione sulla superficie di tenuta diminuirà, dando luogo ad un "fenomeno di rilassamento dello sforzo". Questo fenomeno si verifica in diverse guarnizioni, ma il fenomeno di rilassamento da sforzo delle guarnizioni in PTFE è più grave e va tenuto presente.
Il coefficiente di attrito del politetrafluoroetilene è relativamente piccolo (con uno stress di compressione maggiore di 4 MPa e un coefficiente di attrito di 0.035-0.04) e la guarnizione tende a scivolare verso l'esterno durante il pre-serraggio, quindi è meglio utilizzare una superficie della flangia concava convessa. Quando si utilizza una flangia piatta, il diametro esterno della guarnizione può essere in contatto con il bullone per evitare che la guarnizione scivoli verso l'esterno.
Poiché l'attrezzatura per lo smalto è realizzata spruzzando uno strato di smalto porcellanato sulla superficie del metallo e sinterizzandolo, lo strato di smalto è molto fragile. Inoltre la spruzzatura e il flusso non uniforme dello strato di smalto determinano una scarsa planarità della superficie della flangia. L'uso di guarnizioni composite metalliche può facilmente danneggiare lo strato di smalto, pertanto si consiglia di utilizzare un tampone in PTFE con pannello di amianto e gomma come materiale centrale. Questo tipo di cuscino è facile da aderire alla superficie della flangia e resistente alla corrosione, con buone prestazioni.
Molte fabbriche utilizzano fogli di gomma di amianto avvolti con nastro di politetrafluoroetilene in mezzi altamente corrosivi a bassa temperatura e pressione, che vengono utilizzati su tombini e tubazioni che vengono frequentemente smontati. Grazie alla sua comoda produzione e utilizzo, è piuttosto popolare.
4. Pannello in resina di amianto e guarnizione del pannello in amianto impregnato
Comunemente utilizzato per tubazioni, pompe, valvole, flange di ingresso e uscita in vari mezzi acidi, con una temperatura di utilizzo di 80 gradi e una pressione inferiore a 0,6 MPa.
Le guarnizioni in amianto sono adatte per condizioni di bassa pressione e alta temperatura con una pressione inferiore a 0.1MPa e una temperatura non superiore a 800 gradi. E in base ai requisiti specifici dell'apparecchiatura, può essere tessuto in guarnizioni di diverse larghezze, spessori e diametri. Oppure tagliare il nastro di amianto e applicarlo direttamente sulla superficie della flangia. Viene utilizzato all'interfaccia di grandi forni di ossidazione dell'acido solforico e dell'acido nitrico, nonché di alcune apparecchiature non trattate, e il suo effetto supera di gran lunga quello della corda di amianto originale.
5. Tampone in amianto avvolto in metallo
La copertura di lastre di amianto o lastre di gomma amianto con lastre metalliche impedisce il contatto diretto con il mezzo, evitando una diminuzione della resistenza delle fibre di amianto e prevenendo perdite, ampliando così il campo di utilizzo delle lastre di gomma amianto.
La temperatura generale per l'utilizzo di cuscinetti in amianto avvolti in metallo è di 450 gradi (alcuni possono raggiungere 600~700 gradi, come nei gas di scarico a pressione atmosferica di ~0,16MPa), e la pressione operativa è di 4MPa, con un massimo di 6MPa. Se la pressione aumenta ulteriormente, la guarnizione è soggetta a flusso incrociato e il materiale del nucleo viene estruso dalla sovrapposizione.
A causa dell'elevata forza di serraggio dei bulloni richiesta per i cuscinetti in amianto avvolti in metallo, anche quando la pressione è inferiore a 2,45 MPa, non è possibile utilizzare flange con un peso inferiore a 25 kg. In caso contrario, la rigidità delle flange e dei bulloni risulterà insufficiente, causando deformazioni e con conseguente rottura della tenuta. Alcune persone credono che se il materiale del nucleo viene sostituito con gomma sintetica con migliore elasticità, la sua forza di serraggio diminuirà. In realtà, questo non è il caso perché dopo che il materiale del nucleo si è ammorbidito, la forza di fissaggio viene assorbita dal materiale del nucleo, che non può fornire la forza di fissaggio necessaria affinché la piastra metallica aderisca alla superficie della flangia, e la guarnizione si danneggia facilmente . Inoltre, in mezzi con un'elevata concentrazione di ioni cloruro e mezzi acidi, la sovrapposizione tra i cuscinetti in acciaio inossidabile e quelli in ferro è soggetta a corrosione interstiziale.
Se la temperatura è superiore a 450 gradi, è possibile utilizzare fibra ceramica o fibra di carbonio come materiale centrale. Una certa acciaieria utilizza guarnizioni in fibra ceramica rivestite di metallo per alte temperature di 1100 gradi, che non sono state danneggiate dopo due anni di utilizzo. L'uso della grafite flessibile come materiale centrale è più efficace dei cuscinetti in amianto avvolti in metallo.
Le guarnizioni metalliche possono essere realizzate in varie forme e sono ampiamente utilizzate per coperture di grandi dimensioni, fori di carico e scarico, flange di pozzetti, ecc. in vari scambiatori di calore e reattori.
Sulla superficie della guarnizione metallica viene applicato uno strato di foglio flessibile di grafite. Rispetto a guarnizioni metalliche simili senza rivestimento superficiale, questa guarnizione ha un rapporto di precarico inferiore e prestazioni di tenuta migliori
L'applicazione del nastro raggrinzinte flessibile in grafite esistente sulla superficie dei cuscinetti metallici, dei cuscinetti piatti metallici, dei cuscinetti dentati e persino dei cuscinetti in gomma di amianto ha risolto molti problemi di perdite. Ad esempio, lo scambiatore di calore di un determinato stabilimento ha una pressione di 5,88 MPa, una temperatura di 450 gradi e un mezzo composto da idrogeno/olio e gas. In precedenza ho utilizzato cuscinetti piatti e dentati in metallo, entrambi presentano perdite. Successivamente, per risolvere questo problema, è stato applicato un nastro flessibile in grafite sul cuscinetto piatto. Va sottolineato che questa forma di guarnizione è una misura semplice per risolvere le perdite della guarnizione della flangia e che la qualità di funzionamento del nastro di grafite flessibile influisce direttamente sul normale funzionamento dell'apparecchiatura. Se viene applicato uno strato di colla sul retro del nastro, è possibile migliorare la qualità del rivestimento.
6. Tampone di avvolgimento in metallo
I cuscinetti avvolti in metallo sfruttano abilmente la resistenza al calore, la resilienza e la forza dei metalli, nonché la flessibilità dei materiali non metallici, con conseguente migliore prestazione di tenuta. Tra questi, le prestazioni dei cuscinetti in grafite flessibile avvolti in acciaio inossidabile sono le migliori. Il suo rapporto di pre-serraggio è inferiore a quello dei tamponi di avvolgimento dell'amianto e non vi è alcuno svantaggio in termini di perdite capillari delle fibre di amianto. La Figura 2-10 mostra la curva di relazione tra il rapporto di pretensione e il tasso di perdita dei due. Nei mezzi oleosi, 0Cr13 è comunemente utilizzato per i nastri metallici, mentre 1Cr18Ni9Ti è consigliato per altri mezzi.
Il cuscinetto di avvolgimento flessibile in grafite con striscia di acciaio inossidabile può essere utilizzato in ambienti gassosi a una pressione di 14,7 MPa (fino a 19,6 MPa) e può essere utilizzato fino a 30 MPa in liquidi. Temperatura -190~+600 gradi (può essere utilizzata fino a 1000 gradi in condizioni anaerobiche e di bassa pressione).
Il politetrafluoroetilene ha una buona resistenza alle basse temperature e il suo limite di snervamento alle basse temperature è molto superiore a quello a temperatura ambiente. Pertanto i cuscinetti per avvolgimenti in PTFE possono essere utilizzati per fluidi a bassa temperatura come gli idrocarburi liquidi. Allo stesso tempo, l'aggiunta di strisce metalliche migliora la conduttività termica e la temperatura di utilizzo dei cuscinetti di avvolgimento in politetrafluoroetilene può raggiungere i 250 gradi, che possono essere utilizzati fino a 9 MPa e 200 gradi in mezzi acidi.
I cuscinetti a spirale sono adatti per scambiatori di calore, reattori, tubazioni, valvole e flange di ingresso e uscita di pompe con significative fluttuazioni di pressione e temperatura. Per pressioni medio-alte e temperature superiori a 300 gradi, si dovrebbe prendere in considerazione l'utilizzo di un anello interno, un anello esterno o un anello interno esterno. Se viene utilizzata una flangia concava convessa, un cuscinetto avvolgente con un anello interno avrà un effetto migliore.
Anche l'applicazione di fogli di grafite flessibile su entrambi i lati del cuscinetto di avvolgimento flessibile in grafite può ottenere un buon effetto sigillante. La caldaia a calore residuo di un grande impianto di fertilizzanti è un'apparecchiatura chiave per l'alta temperatura e l'alta pressione. Utilizza cuscinetti flessibili avvolti in grafite con un anello esterno, che non perde a pieno carico ma perde a carico ridotto. Su entrambi i lati della guarnizione è stata aggiunta una piastra di grafite flessibile spessa 0,5 mm, tagliata a forma di arco circolare e la parte congiunta è stata sovrapposta con un'imboccatura inclinata, che ha funzionato bene.
7. Pad piatti in metallo, pad a forma d'onda e pad a forma di dente Pad piatti in metallo e pad a forma d'onda in metallo
Generalmente utilizzato su flange di valvole a media e alta pressione, tubazioni e apparecchiature di diametro inferiore. La pressione utilizzata varia a seconda della temperatura, la prima va da 1,568 a 31,36 MPa e la seconda va da 1,568 a 3,92 MPa. Il materiale della guarnizione viene selezionato in base al mezzo e alla temperatura.
8. Tamponi ottagonali ed ellittici
La guarnizione ottagonale e la guarnizione ellittica (comunemente nota come "anello in acciaio terrestre" nell'industria della raffinazione) utilizzate per le flange scanalate trapezoidali hanno buone prestazioni di tenuta. Sulla superficie conica della scanalatura, il tampone ottagonale ha un contatto superficiale mentre il tampone ellittico ha un contatto lineare. Pertanto, il cuscinetto ellittico ha una buona adesione con una forza di fissaggio bassa, ma richiede un fissaggio secondario; Inoltre, i cuscinetti ottagonali sono generalmente meno soggetti a perdite dopo essere stati serrati una volta. Il loro svantaggio è che richiedono una grande forza di serraggio dei bulloni e, se utilizzati in situazioni di bassa pressione e alta temperatura, il grado della flangia deve essere superiore a pg25 kg.