Durabilitat de la junta de PTFE d'alta temperatura? 

Siguem reals, quan algú pregunta sobre la durabilitat de la junta de PTFE a alta temperatura, normalment s'imagina un segell màgic que suporta els 500 ° F per sempre. Aquest és el primer lloc on ens ensopeguem. El PTFE és fantàstic, però la temperatura alta és relativa i la durabilitat depèn del que realment li demaneu que faci. És un cicle tèrmic continu? Hi ha exposició química a sobre de la calor? O és només una brida calenta estàtica? La resposta ho canvia tot.

La concepció errònia d'alta temperatura i la realitat material

El PTFE pur comença a desplaçar-se significativament per sobre dels 400 °F (al voltant dels 204 °C). Podeu trobar fulls de dades que diuen que es pot utilitzar fins a 500 ° F (260 ° C) i, tècnicament, no es fondrà immediatament. Però en aquests límits superiors, les seves propietats físiques es suavitzen. La junta pot fluir en fred, és a dir, es deforma lentament sota la càrrega del cargol, provocant una relaxació de l'estrès i una eventual fuita. Per tant, la durabilitat a 250 °C és una qüestió de temps i pressió, no un simple sí/no.

Recordo un projecte sobre una línia química amb neteja intermitent de vapor. La temperatura augmentaria fins als 230 °C durant períodes curts. Hem utilitzat a Junta de PTFE, i va funcionar... durant uns tres mesos. Llavors van començar les fuites als forats dels cargols. El problema no era la temperatura màxima per si mateixa, sinó els cicles tèrmics repetits combinats amb la rotació de la brida durant el cargolat. El material va perdre la seva resistència.

És per això que entren en joc els graus de PTFE plens. Materials com el PTFE farcit de vidre o farcit de carboni milloren substancialment la resistència a la fluència. Poden suportar càrregues mecàniques més elevades a temperatures elevades, allargant la vida útil. Però fins i tot llavors, intercanvies part de la excel·lent resistència química del PTFE pur. Sempre és un compromís.

Modes d'error només s'aprèn veient

Més enllà de la fluència, el gran assassí és la degradació tèrmica. L'exposició prolongada a l'extrem superior del rang de temperatura fa que el PTFE es torni trencadís. No es fon; comença a trencar-se, sobretot durant les parades quan les coses es refreden. Trobareu la junta trencada en trossos quan obriu la brida.

Un altre punt subtil és l'acabat de la superfície de la brida. En serveis d'alta temperatura, es pot especificar un acabat dentat per a una millor mossegada. Però amb un material tou com el PTFE, aquestes serradures poden tallar la junta amb el pas del temps, especialment durant els cicles d'expansió/contracció tèrmica. He canviat a una junta enrotllada en espiral amb farciment de PTFE per a aquests casos, on els bobinatges metàl·lics prenen la mossegada mecànica i el PTFE proporciona el segell. Molt millor durabilitat.

La pressió és l'altra meitat de l'equació. Una línia de vapor d'alta temperatura i baixa pressió pot deixar que una junta de PTFE duri anys. Aquesta mateixa temperatura amb una pressió interna elevada, sobretot si és cíclica, escurçarà dràsticament la seva vida útil. La càrrega a la cara de la junta canvia constantment, treballant el material.

Selecció pràctica i errors d'instal·lació

El gruix de la junta importa més del que la gent pensa. Per a aplicacions d'alta temperatura, tendeixo a ser més prim. Una junta d'1,5 mm té menys material per arrasar i distorsionar que una de 3 mm. També requereix una càrrega de cargol més gran per segellar inicialment, cosa que condueix al següent factor crític: el procediment de cargolat.

Si no obteniu la càrrega del cargol des del principi, oblideu-vos del llarg termini alta temperatura rendiment. Sota torsió i el segell inicial és deficient. Excés de parell i heu comprimit el PTFE més enllà de la recuperació, accelerant el fluir. L'ús d'una clau de torsió calibrada i una seqüència adequada d'estreny del patró creuat no és només una bona pràctica; és la diferència entre una junta que duri un any o tres.

Això ho vam aprendre de la manera difícil en un banc d'intercanviadors de calor. L'equip de manteniment va utilitzar claus d'impacte per a la velocitat. Les juntes (un tipus de PTFE reforçat) van explotar poques setmanes després d'arribar a la temperatura de funcionament. La càrrega desigual i excessiva va crear punts d'estrès localitzats que la calor va acabar.

Quan utilitzar-lo i quan marxar

Aleshores, on té sentit una junta de PTFE d'alta temperatura? Per al servei continu, tindria precaució per sobre dels 200 °C tret que sigui un grau ple i la pressió sigui baixa. El seu punt dolç es troba en servei corrosiu on la temperatura és moderada però els productes químics descarten la majoria dels elastòmers. Per exemple, corrents d'àcid calent a 150-180 °C.

Per a autèntiques brides d'alta temperatura i alta pressió, com en la generació d'energia, esteu mirant juntes de grafit, enrotllades en espiral o de tipus anell. El PTFE no és el jugador allà. He vist especificacions d'empreses d'enginyeria que demanen cegament PTFE per a la resistència a la corrosió en una línia de 280 ° C, i és una recepta per a l'aturada. Has de retrocedir amb els límits materials.

De vegades, la solució està en capes. Un projecte en el qual vaig treballar amb un proveïdor com Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (es tenen a Yongnian, el gran centre de fixació de Hebei, els podeu trobar a zitaifasteners.com) va implicar no només la junta sinó tot el sistema de cargolat. Necessitàvem cargols d'alta resistència que poguessin mantenir la càrrega a la temperatura per mantenir la junta de PTFE funcional. És un sistema, no un component aïllat.

Visió a llarg termini i alternatives

La durabilitat és, en última instància, el cost total. Una junta de PTFE barata que falla en 6 mesos costa més en mà d'obra i temps d'inactivitat que una junta en espiral més cara que dura 5 anys. Cal tenir en compte el calendari de manteniment i la criticitat de la línia.

Per a les substitucions de brides existents, mesura sempre la bretxa a la temperatura de funcionament si és possible. Les brides antigues es deformen. La junta que instal·leu en fred s'ha de segellar en calent, amb una geometria distorsionada. De vegades, l'opció més duradora és arreglar primer la brida.

Al final, respondre t'obliga a fer una dotzena de preguntes més. Quin és el perfil de temperatura exacte? Quin és el mitjà? Quin és l'estat de la brida i el cargol? No hi ha una única resposta, només un conjunt de compensacions basades en l'experiència i, de vegades, en fracassos passats. L'objectiu no és per sempre; és per a un interval de servei previsible i fiable que podeu planificar. I per això, entendre els límits del món real del material és l'únic que funciona.