Издръжливост на високотемпературно PTFE уплътнение? 

Нека бъдем реални, когато някой пита за издръжливостта на PTFE уплътнението при висока температура, той обикновено си представя магическо уплътнение, което издържа 500°F завинаги. Това е първото място, където се спъваме. PTFE е страхотен, но високата температура е относителна и издръжливостта зависи от това какво всъщност искате от него. Непрекъснат топлинен цикъл ли е? Има ли химическа експозиция в допълнение към топлината? Или е просто статичен, горещ фланец? Отговорът променя всичко.

Погрешното схващане за високите температури и материалната реалност

Чистият PTFE започва да пълзи значително над 400°F (около 204°C). Можете да намерите таблици с данни, в които се казва, че може да се използва до 500°F (260°C) и технически няма да се стопи веднага. Но при тези горни граници неговите физически свойства се смекчават. Уплътнението може да тече на студено, което означава, че бавно се деформира под натоварването на болта, което води до отпускане на напрежението и евентуално изтичане. Така че издръжливостта при 250°C е въпрос на време и натиск, а не просто да/не.

Спомням си проект на химическа линия с периодично почистване с пара. Температурата ще скочи до 230°C за кратки периоди. Използвахме a PTFE уплътнение, и проработи... около три месеца. След това започнаха течове от отворите на болтовете. Проблемът не беше пиковата температура сама по себе си, а повтарящите се топлинни цикли, съчетани с въртенето на фланеца по време на завинтване. Материалът губи своята еластичност.

Ето защо пълните степени на PTFE влизат в действие. Материали като PTFE със стъклен или въглероден пълнеж подобряват значително устойчивостта на пълзене. Те могат да издържат на по-високи механични натоварвания при повишени температури, удължавайки експлоатационния живот. Но дори и тогава вие заменяте част от превъзходната химическа устойчивост на чистия PTFE. Винаги е компромис.

Режими на повреда, които научавате само като видите

Освен пълзенето, големият убиец е термичното разграждане. Продължителното излагане на горния край на температурния диапазон причинява PTFE да стане крехък. Не се топи; започва да се напуква, особено по време на спиране, когато нещата се охладят. Ще откриете, че уплътнението е натрошено на парчета, когато отворите фланеца.

Друг тънък момент е покритието на повърхността на фланеца. При услуги с висока температура може да се посочи назъбено покритие за по-добро захапване. Но с мек материал като PTFE, тези назъбвания могат да се врязват в уплътнението с течение на времето, особено по време на цикли на топлинно разширение/свиване. Преминах на спираловидно навито уплътнение с PTFE пълнител за такива случаи, където металните намотки поемат механичната захапка, а PTFE осигурява уплътнението. Много по-добре издръжливост.

Налягането е другата половина на уравнението. Паропровод с висока температура и ниско налягане може да позволи PTFE уплътнение през последните години. Същата температура с високо вътрешно налягане, особено ако е циклична, драстично ще съкрати живота му. Натоварването върху лицето на уплътнението непрекъснато се променя, обработвайки материала.

Практически избор и клопки при инсталиране

Дебелината на уплътнението има повече значение, отколкото хората си мислят. За високотемпературни приложения имам склонност да изтънявам. 1,5 mm уплътнение има по-малко материал за пълзене и изкривяване от 3 mm. Той също така изисква по-голямо натоварване на болтовете за първоначално уплътняване, което води до следващия критичен фактор: процедурата на болтове.

Ако не получите натоварването на болтовете от самото начало, забравете за дългосрочното висока темп изпълнение. Недостатъчно затягане и първоначалното уплътнение е лошо. Прекомерно затягане и вие сте компресирали PTFE без възстановяване, ускорявайки пълзенето. Използването на калибриран динамометричен ключ и подходяща последователност на затягане с напречен шаблон не е просто добра практика; това е разликата между уплътнение, което трае една година или три.

Научихме това по трудния начин на банка от топлообменници. Екипът по поддръжката използва ударни гайковерти за скорост. Уплътненията (тип подсилен PTFE) издуха в рамките на седмици след достигане на работна температура. Неравномерното, прекомерно натоварване създаде локализирани точки на напрежение, които топлината унищожи.

Кога да го използвате и кога да си тръгнете

И така, къде има смисъл високотемпературното PTFE уплътнение? За непрекъсната работа бих бил предпазлив над 200°C, освен ако не е запълнен клас и налягането е ниско. Неговото добро място е в корозивна експлоатация, където температурата е умерена, но химикалите изключват повечето еластомери. Например горещи киселинни потоци при 150-180°C.

За истински високотемпературни фланци с високо налягане, както при производството на електроенергия, търсите графитни, спирално навити или пръстеновидни съединения. PTFE не е играчът там. Виждал съм спецификации от инженерни фирми, които сляпо изискват PTFE за устойчивост на корозия при 280°C линия и това е рецепта за спиране. Трябва да се отдръпнете с материалните ограничения.

Понякога решението е наслоено. Проект, по който работих с доставчик като Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (те са базирани в Yongnian, големият център за крепежни елементи в Хъбей, можете да ги намерите на zitaifasteners.com) включваше не само уплътнението, но и цялата болтова система. Имахме нужда от високоякостни болтове, които да поддържат натоварване при температура, за да поддържат PTFE уплътнението функционално. Това е система, а не изолиран компонент.

Дългосрочният поглед и алтернативите

Издръжливостта в крайна сметка зависи от общите разходи. Евтино PTFE уплътнение, което излиза от строя за 6 месеца, струва повече труд и престой, отколкото по-скъпо спирално навито уплътнение, което издържа 5 години. Трябва да вземете предвид графика за поддръжка и критичността на линията.

За подмяна на съществуващи фланци, винаги измервайте празнината при работна температура, ако можете. Стари фланци се изкривяват. Уплътнението, което поставяте студено, трябва да уплътнява горещо, в изкривена геометрия. Понякога най-издръжливият вариант е първо да фиксирате фланеца.

В крайна сметка отговорът ви принуждава да зададете още дузина въпроси. Какъв е точният температурен профил? Каква е средата? Какво е състоянието на фланеца и болтовете? Няма еднозначен отговор, а само набор от компромиси, базирани на опита, а понякога и на минали неуспехи. Целта не е завинаги; това е за предвидим, надежден сервизен интервал, който можете да планирате. И за това разбирането на границите на материала в реалния свят е единственото нещо, което работи.