Duurzaamheid van de PTFE-pakking bij hoge temperaturen? 

Laten we eerlijk zijn: als iemand vraagt naar de duurzaamheid van PTFE-pakkingen bij hoge temperaturen, stelt hij zich meestal een magische afdichting voor die eeuwig 500°F aankan. Dat is de eerste plaats waar we struikelen. PTFE is geweldig, maar hoge temperaturen zijn relatief en de duurzaamheid hangt af van wat u er eigenlijk van vraagt. Is er sprake van een continue thermische cyclus? Is er naast de hitte ook sprake van chemische blootstelling? Of is het gewoon een statische, hete flens? Het antwoord verandert alles.

De misvatting bij hoge temperaturen en de materiële werkelijkheid

Zuiver PTFE begint aanzienlijk te kruipen boven de 400°F (rond de 204°C). Er zijn datasheets te vinden waarin staat dat het apparaat bruikbaar is tot 260°C (500°F), en technisch gezien zal het niet onmiddellijk smelten. Maar bij die bovengrenzen worden de fysieke eigenschappen ervan zachter. De pakking kan koudvloeien, wat betekent dat deze langzaam vervormt onder boutbelasting, wat leidt tot spanningsvermindering en uiteindelijk lekkage. Duurzaamheid bij 250°C is dus een kwestie van tijd en druk, en niet van een simpel ja/nee.

Ik herinner me een project op een chemische lijn met intermitterende stoomreiniging. De temperatuur zou gedurende korte perioden oplopen tot 230°C. Wij gebruikten een PTFE-pakking, en het werkte… ongeveer drie maanden. Toen begonnen er lekkages bij de boutgaten. Het probleem was niet per se de piektemperatuur, maar de herhaalde thermische cycli in combinatie met de flensrotatie tijdens het vastschroeven. Het materiaal verloor zijn veerkracht.

Dat is de reden waarom gevulde PTFE-kwaliteiten een rol spelen. Materialen zoals met glas gevuld of met koolstof gevuld PTFE verbeteren de kruipweerstand aanzienlijk. Ze kunnen hogere mechanische belastingen aan bij hogere temperaturen, waardoor de levensduur wordt verlengd. Maar zelfs dan doet u iets af van de uitstekende chemische bestendigheid van zuiver PTFE. Het is altijd een compromis.

Foutmodi die je alleen leert door te zien

Naast kruip is thermische degradatie de grootste moordenaar. Langdurige blootstelling aan de bovenkant van het temperatuurbereik zorgt ervoor dat PTFE bros wordt. Het smelt niet; het begint te kraken, vooral tijdens shutdowns wanneer de zaken afkoelen. U zult merken dat de pakking in stukken uiteenvalt wanneer u de flens opent.

Een ander subtiel punt is de afwerking van het flensoppervlak. Bij gebruik bij hoge temperaturen kan een gekartelde afwerking worden gespecificeerd voor een betere grip. Maar bij een zacht materiaal als PTFE kunnen deze kartels na verloop van tijd in de pakking snijden, vooral tijdens thermische uitzettings-/contractiecycli. Voor dergelijke gevallen ben ik overgestapt op een spiraalgewonden pakking met PTFE-vuller, waarbij de metalen wikkelingen de mechanische beet opvangen en de PTFE voor de afdichting zorgt. Veel beter duurzaamheid.

Druk is de andere helft van de vergelijking. Een stoomleiding met hoge temperatuur en lage druk kan de laatste jaren een PTFE-pakking doorlaten. Diezelfde temperatuur met hoge interne druk, vooral als deze cyclisch is, zal de levensduur ervan drastisch verkorten. De belasting op het pakkingvlak verandert voortdurend, waardoor het materiaal wordt bewerkt.

Praktische valkuilen bij selectie en installatie

De dikte van de pakking is belangrijker dan mensen denken. Voor apps met hoge temperaturen heb ik de neiging dunner te worden. Een pakking van 1,5 mm heeft minder materiaal dat kan kruipen en vervormen dan een pakking van 3 mm. Het vereist ook een hogere boutbelasting om in eerste instantie af te dichten, wat leidt tot de volgende kritische factor: de boutprocedure.

Als u vanaf het begin de boutbelasting niet goed krijgt, vergeet dan de lange termijn hoge temperatuur prestatie. Te weinig aandraaien en de initiële afdichting is slecht. Als u te veel koppelt, heeft u de PTFE onherstelbaar gecomprimeerd, waardoor de kruip wordt versneld. Het gebruik van een gekalibreerde momentsleutel en een juiste kruispatroon-aandraaivolgorde is niet alleen een goede gewoonte; het is het verschil tussen een pakking die een jaar of drie meegaat.

We hebben dit op de harde manier geleerd op een reeks warmtewisselaars. Het onderhoudsteam gebruikte slagmoersleutels voor snelheid. De pakkingen (van het versterkte PTFE-type) bliezen binnen enkele weken na het bereiken van de bedrijfstemperatuur uit. De ongelijkmatige, overmatige belasting veroorzaakte plaatselijke spanningspunten die door de hitte werden geëlimineerd.

Wanneer moet u het gebruiken en wanneer moet u weglopen?

Dus, waar is een PTFE-pakking voor hoge temperaturen zinvol? Voor continu gebruik zou ik voorzichtig zijn boven de 200°C, tenzij het een gevulde kwaliteit is en de druk laag is. De beste plek is bij corrosieve toepassingen, waarbij de temperatuur gematigd is, maar chemicaliën de meeste elastomeren uitsluiten. Er stroomt bijvoorbeeld hete zuur bij 150-180°C.

Voor echte hogetemperatuur- en hogedrukflenzen, zoals bij energieopwekking, kijk je naar grafiet-, spiraalgewonden of ringvormige verbindingen. PTFE is daar niet de speler. Ik heb specificaties gezien van ingenieursbureaus die blindelings pleiten voor PTFE voor corrosiebestendigheid op een lijn van 280°C, en het is een recept voor een stillegging. Je moet terugdringen met de materiële grenzen.

Soms is de oplossing gelaagd. Een project waar ik samen met een leverancier als Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (ze zijn gevestigd in Yongnian, de grote bevestigingshub in Hebei, je kunt ze vinden op Zitaifasteners.com) betrof niet alleen de pakking, maar het hele boutsysteem. We hadden bouten met hoge sterkte nodig die de belasting op temperatuur konden houden om de PTFE-pakking functioneel te houden. Het is een systeem, geen geïsoleerd onderdeel.

De langetermijnvisie en alternatieven

Duurzaamheid gaat uiteindelijk over de totale kosten. Een goedkope PTFE-pakking die binnen zes maanden kapot gaat, kost meer arbeid en uitvaltijd dan een duurdere, spiraalgewonden pakking die vijf jaar meegaat. U moet rekening houden met het onderhoudsschema en de kriticiteit van de lijn.

Bij vervangingen van bestaande flenzen moet u, indien mogelijk, altijd de opening bij bedrijfstemperatuur meten. Oude flenzen kromtrekken. De pakking die u koud installeert, moet heet afdichten, in een vervormde geometrie. Soms is de meest duurzame optie om eerst de flens te bevestigen.

Uiteindelijk dwingt het beantwoorden je om nog een tiental vragen te stellen. Wat is het exacte temperatuurprofiel? Wat is het medium? Wat is de staat van de flens en de bouten? Er is geen eenduidig ​​antwoord, alleen een reeks afwegingen gebaseerd op ervaring – en soms op mislukkingen uit het verleden. Het doel is niet voor altijd; het is voor een voorspelbaar, betrouwbaar onderhoudsinterval dat u kunt plannen. En daarvoor is het begrijpen van de werkelijke grenzen van het materiaal het enige dat werkt.