Životnost vysokoteplotního PTFE těsnění? 

Buďme skuteční, když se někdo zeptá na trvanlivost těsnění z PTFE při vysokých teplotách, obvykle si představuje magické těsnění, které zvládne 500 °F navždy. To je první místo, kde jsme zakopli. PTFE je skvělý, ale vysoká teplota je relativní a životnost závisí na tom, co od něj skutečně požadujete. Je to nepřetržité tepelné cyklování? Je kromě tepla vystaveno působení chemikálií? Nebo je to jen statická horká příruba? Odpověď vše změní.

Mylná představa o vysoké teplotě a materiální realita

Čistý PTFE začíná výrazně tekat nad 400 °F (kolem 204 °C). Můžete najít datové listy, které říkají, že je použitelný až do 500 ° F (260 ° C) a technicky se okamžitě neroztaví. Ale na těchto horních mezích jeho fyzikální vlastnosti změknou. Těsnění může proudit za studena, což znamená, že se pomalu deformuje při zatížení šroubem, což vede k uvolnění napětí a případnému úniku. Trvanlivost při 250°C je tedy otázkou času a tlaku, nikoli jednoduchého ano/ne.

Vzpomínám si na projekt chemické linky s přerušovaným čištěním párou. Teplota by krátkodobě vyšplhala na 230 °C. Použili jsme a PTFE těsněnía fungovalo to... asi tři měsíce. Pak začaly unikat otvory pro šrouby. Problémem nebyla špičková teplota jako taková, ale opakované tepelné cykly v kombinaci s rotací příruby během šroubování. Materiál ztratil svou odolnost.

Proto přicházejí do hry plněné třídy PTFE. Materiály, jako je PTFE plněný sklem nebo uhlíkem, podstatně zlepšují odolnost proti tečení. Zvládnou vyšší mechanické zatížení při zvýšených teplotách, což prodlužuje životnost. Ale i tak vyměníte část vynikající chemické odolnosti čistého PTFE. Vždy jde o kompromis.

Režimy selhání, které se naučíte pouze tím, že uvidíte

Kromě tečení je velkým zabijákem tepelná degradace. Dlouhodobá expozice na horní hranici teplotního rozsahu způsobuje křehnutí PTFE. Netaví se; začne praskat, zvláště při odstávkách, když se věci ochladí. Když otevřete přírubu, zjistíte, že těsnění je rozbité na kusy.

Dalším jemným bodem je povrchová úprava příruby. U vysokoteplotních provozů může být pro lepší záběr specifikován zoubkovaný povrch. Ale u měkkého materiálu, jako je PTFE, se tyto vroubkování může časem zařezat do těsnění, zejména během cyklů tepelné roztažnosti/kontrakce. Přešel jsem na spirálově vinuté těsnění s PTFE výplní pro takové případy, kdy kovové vinutí berou mechanický záběr a PTFE zajišťuje těsnění. Mnohem lepší trvanlivost.

Tlak je druhá polovina rovnice. Vysokoteplotní a nízkotlaké parní potrubí může PTFE těsnění vydržet roky. Stejná teplota s vysokým vnitřním tlakem, zejména pokud je cyklický, drasticky zkrátí jeho životnost. Zatížení čela těsnění se neustále mění a opracovává materiál.

Praktická úskalí výběru a instalace

Tloušťka těsnění je důležitější, než si lidé myslí. U vysokoteplotních aplikací mám tendenci ztenčovat. Těsnění o tloušťce 1,5 mm má méně materiálu k tečení a deformaci než těsnění o tloušťce 3 mm. Vyžaduje také vyšší zatížení šroubu pro počáteční utěsnění, což vede k dalšímu kritickému faktoru: postupu šroubování.

Pokud nedosáhnete zatížení šroubu hned od začátku, zapomeňte na dlouhodobé vysoká teplota výkon. Nedotažené a počáteční těsnění je špatné. Přetočení a vy jste stlačili PTFE tak, že se zotavil, což urychluje tečení. Použití kalibrovaného momentového klíče a správného křížového utahování není jen dobrá praxe; je rozdíl mezi těsněním, které vydrží rok nebo tři.

Naučili jsme se to tvrdě na řadě výměníků tepla. Tým údržby použil rázové utahováky pro rychlost. Těsnění (vyztužený typ PTFE) se vyfouklo během týdnů po dosažení provozní teploty. Nerovnoměrné, nadměrné zatížení vytvořilo lokalizované napěťové body, které teplo dokončilo.

Kdy to použít a kdy odejít

Kde má tedy vysokoteplotní těsnění PTFE smysl? Při nepřetržitém provozu bych byl opatrný nad 200 °C, pokud se nejedná o plněnou třídu a tlak je nízký. Jeho sladké místo je v korozivním provozu, kde je teplota mírná, ale chemikálie vylučují většinu elastomerů. Například horké kyseliny proudí při 150-180 °C.

U skutečně vysokoteplotních a vysokotlakých přírub, jako je výroba energie, se díváte na grafitové, spirálově vinuté nebo prstencové spoje. PTFE tam není přehrávač. Viděl jsem specifikace od strojírenských firem, které slepě požadují PTFE pro odolnost proti korozi na lince 280 °C, a je to recept na odstavení. Musíte posunout materiální limity.

Někdy se roztok vrství. Projekt, na kterém jsem pracoval s dodavatelem jako Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (sídlí v Yongnianu, velkém spojovacím centru v Hebei, najdete je na Zitaifasteners.com) se netýkalo pouze těsnění, ale celého šroubovacího systému. Potřebovali jsme vysokopevnostní šrouby, které udrží zatížení při teplotě, aby těsnění z PTFE zůstalo funkční. Je to systém, ne izolovaná součást.

Dlouhodobý výhled a alternativy

Trvanlivost je v konečném důsledku o celkových nákladech. Levné těsnění z PTFE, které selže do 6 měsíců, stojí více práce a prostojů než dražší spirálově vinuté těsnění, které vydrží 5 let. Musíte vzít v úvahu plán údržby a kritičnost linky.

Při výměně stávajících přírub vždy změřte mezeru při provozní teplotě, pokud je to možné. Staré příruby se deformují. Těsnění, které instalujete za studena, musí těsnit za tepla, v deformované geometrii. Někdy je nejodolnější možností nejprve opravit přírubu.

Nakonec vás zodpovídání donutí položit si tucet dalších otázek. Jaký je přesný teplotní profil? co je to médium? Jaký je stav příruby a šroubování? Neexistuje jediná odpověď, jen soubor kompromisů založených na zkušenostech – a někdy na minulých selháních. Cíl není navždy; je to pro předvídatelný a spolehlivý servisní interval, který si můžete naplánovat. A proto je pochopení limitů materiálu v reálném světě jedinou věcí, která funguje.