Классификация фланцевых прокладок и их выбор для различных фланцевых соединений

Необходимость применения фланцевых уплотнительных прокладок

В герметичных системах уплотнений фланцевых соединений, применяемых в оборудовании химической и ряда других отраслей промышленности, используются разъемные соединения, от работоспособности которых зависят предельные значения рабочих давлений и качество работы оборудования в целом. При выходе из строя узла или системы уплотнения агрегат перестает быть работоспособным, увеличивается опасность возникновения аварии, которая может привести к человеческим жертвам и к экологическим катастрофам. Нарушение герметичности ведет к нарушению технологии процесса, снижению качества получаемого продукта, к потере сырья и удорожанию выпускаемой продукции.

Качество и надежность фланцевого соединения во многом зависит от уплотнительной прокладки, более того, применение прокладок необходимо.

От чего зависит выбор прокладки

Для достижения необходимой степени герметичности фланцевого соединения следующих нужно правильно осуществить следующие этапы:

• выбор типа прокладки,
• выбор конструкции прокладки,
• установка прокладки.

Прокладка – это отдельный сжимаемый элемент соединения, который, находясь в сжатом состоянии между фланцевыми деталями трубопроводов, под действием давления от затянутых крепежных изделий, заполняет собой промежуток между соединяемыми деталями.

Основные требования к прокладкам

Материал прокладки должен:

• быть способным микроскопически плотно прилегать к уплотняемым поверхностям,
• быть устойчивым к химическому воздействию внутренней и внешней среды,
• выдерживать воздействие температуры и давления требуемых значений.

Дефекты уплотняемых поверхностей фланцев

Устанавливаясь между уплотнительными поверхностями фланцевых соединений, прокладки должны быть способны заполнить микроскопические, а иногда и макроскопические, дефекты металлических поверхностей фланцев, заглушек фланцевых, устьевых фланцев сосудов и аппаратов и т. п. Макроскопические дефекты деталей могут быть представлены искажением поверхности фланцев, нецентрированностью соединения, задирами, раковинами, трещинами на контактной поверхности. Микроскопическими дефектами являются шероховатости, оставшиеся после механической обработки фланцев; полностью шероховатостей избежать нельзя вследствие строения металлической кристаллической решетки, однако предельные уровни шероховатости определены стандартами на фланцы ГОСТ, ANSI/ASME, DIN, EN, например, ГОСТ 15180-86, ASME PCC-1.

Силы, действующие на прокладку в составе фланцевого соединения

Для защиты от протечек в ходе эксплуатации на прокладке должно создаваться достаточное механическое напряжение для защиты от выдавливания.

Нагрузка, создаваемая болтами или шпильками, должна сдерживать гидростатическую силу давления внутренней среды, действующей на фланцы и стремящуюся их отделить друг от друга.

↑ В начало

Классификация прокладок

Чтобы гарантировать пригодность применения прокладки для намеченных целей, нужно учесть много факторов. Свойства прокладки, конфигурация фланца, вспомогательные трубопроводные детали.

Уплотнительные прокладки в зависимости от материала можно разделить на три типа:

• неметаллические,
• полуметаллические,
• металлические.

Физические свойства прокладки, влияющие на предварительный выбор её типа:

• температура сдерживаемой среды,
• давление сдерживаемой среды,
• коррозионная опасность,
• прочие критические факторы.

↑ В начало

Неметаллические плоские прокладки

Листовые материалы используются только для прокладок на трубопроводах невысоких давлений. Выбирать их нужно осторожно, обращая внимание на отсутствие химически и термически агрессивных условий. Некоторые типы таких прокладок документированы в ГОСТ 15180-86 «Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры» (Flexible Flat Gaskets).

Примеры таких прокладок:

• паронитовые прокладки (compressed asbestos fibre sheets gaskets). В России регламентируются документом ГОСТ 15180-86 «Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры». Паронит изготавливается согласно ГОСТ 481-80 «Паронит и прокладки из него»;
• резиновые прокладки (ГОСТ 15180-86);
• картонные прокладки (ГОСТ 15180-86), картон изготавливается по  ГОСТ 9347-74;
• фторопластовые прокладки (тефлон, или политетрафторэтилен, ПТФЭ, PTFEgaskets, см. ГОСТ 15180-86);
• прокладки из двуосно ориентированного армированного фторопласта (Biaxially Oriented Reinforced PTFE);
• графитовые прокладки (прокладки на основе расширяющегося графита);
• прокладки Thermiculite™ (на основе материала, разработанного фирмой Flexitallic).

↑ В начало

Полуметаллические прокладки

Это сложные уплотнительные прокладки, состоящие частично из металлических и неметаллических материалов. Металл обеспечивает жесткость и устойчивость прокладки, а неметаллические компоненты - плотное прилегание к уплотнительной поверхности.

Полуметаллические прокладочные средства могут использоваться в широких диапазонах температур и давлений.

Примеры таких прокладок:

• спирально навитые прокладки (spiral wound gaskets) (см. рис. 2) отличаются хорошими уплотнительными свойствами при использовании в условиях переменных нагрузок; спирально-навитые прокладки изготавливаются скручиванием металлической ленты по спирали с заполнением пространства между витками специальным неметаллическим уплотнителем; несколько внутренних и наружных витков накручивают без заполнителя для придания прокладке большей надежности;

• Flexpro™ прокладки (эти прокладки представляют собой зазубренный металлический остов, покрытий неметаллическим материалом, также имеют название kammprofile gasket, торговая марка Flexitallic) (см. рис. 3); с успехом применяются для уплотнения как стандартных фланцев трубопроводов, так и фланцев сосудов и аппаратов;

• прокладки в металлической оболочке (metal jacketed gaskets) — прокладки, состоящие из внешней металлической оболочки и металлического или неметаллической сжимаемого волоконного заполнителя. Наполнитель придает прокладке устойчивость, а металлическая оболочка защищает его от воздействия температуры, давления и коррозии. Поэтому металлическая оболочка чаще всего производится из коррозионно-стойких сплавов (см. рис. 4);
   

• прокладки, армированные металлом (metal reinforced gaskets, MRG gaskets) — жесткие металлические прокладки, ламинированные фторопластом, паронитом или другим материалом неметаллических прокладок. Металлическое кольцо придает прокладке жесткость и устойчивость, а относительно мягкая поверхность позволяет лучше герметизировать соединение (см. рис. 5).

↑ В начало

Металлические прокладки

Металлические прокладки (в том числе стальные уплотнительные фланцевые прокладки и линзы) различных форм и размеров рекомендуется применять в условиях высоких температур и давлений, когда неметаллические и полуметаллические прокладки применять не представляется возможным.

Для плотного прилегания металлической прокладки к пазам уплотнительной поверхности фланцев необходимо приложение высокой нагрузки, сообщаемой затянутыми шпильками или болтами. Следовательно, на относительно малую поверхность контакта стальной прокладки с пазами уплотнительной поверхности фланцевого изделия оказывается высокое давление, вследствие которого уплотнение происходит особенно эффективно

Примеры металлических прокладок:

Рис. 6. Прокладка стальная фланцевая овального сечения (кольцо Армко)	кольцевые стальные прокладки (кольца Армко) овального, восьмиугольного, треугольного, RX или BX сечения (типы прокладок перечислены в порядке увеличения плотности соединения);
Рис. 7. Прокладки уплотнительные линзовые	линзы уплотнительные; имеют сферическую контактную поверхность, регламентируются стандартами DIN 2696, ГОСТ 10493-81.
Рис. 8. Прокладка приварная мембранная для фланцевых соединений	приварные  металлические прокладки и приварные мембранные прокладки регламентируются немецкими промышленными стандартами, в частности, DIN 2695 описывает приварные мембранные прокладки. Данный тип прокладок изготавливается из того же материала, что и соединяемые фланцы, состоят из двух одинаковых колец толщиной около 4 мм. При монтаже каждое из колец приваривается к соответствующему фланцу, затем фланцы соединяются, а кольца привариваются друг к другу по внешнему диаметру.

↑ В начало

Выбор типа фланцевых прокладок в зависимости от условий применения

↑ В начало

Заключение

При выборе прокладок для фланцевого соединения необходимо руководствоваться принципами надежности и экономичности. Выбирать материал необходимо с учетом условий его применения, учитывая прочность, химическую, термическую устойчивость, а также другие специфические свойства. При выборе прокладок ответственного назначения не стоит экономить на материалах и их качестве. Если же выбирается прокладка для фланцевых соединений трубопроводов низких давлений, средних температур и неагрессивных сред, нецелесообразно останавливать выбор на сверхгерметичных и более дорогих типах прокладок.

↑ В начало

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.