Durabilitatea garniturii PTFE la temperaturi ridicate? 

Să fim realiști, când cineva întreabă despre durabilitatea garniturii PTFE la temperatură ridicată, de obicei își imaginează o etanșare magică care suportă 500 ° F pentru totdeauna. Acesta este primul loc în care ne împiedicăm. PTFE este grozav, dar temperatura ridicată este relativă, iar durabilitatea depinde de ceea ce îi cereți de fapt să facă. Este ciclu termic continuu? Există o expunere chimică pe deasupra căldurii? Sau este doar o flanșă statică, fierbinte? Răspunsul schimbă totul.

Concepția greșită de înaltă temperatură și realitatea materială

PTFE pur începe să treacă semnificativ peste 400°F (aproximativ 204°C). Puteți găsi fișe de date care spun că este utilizabil până la 500 ° F (260 ° C) și, din punct de vedere tehnic, nu se va topi imediat. Dar la acele limite superioare, proprietățile sale fizice se înmoaie. Garnitura poate curge la rece, ceea ce înseamnă că se deformează lent sub sarcina șurubului, ducând la relaxarea tensiunilor și eventuale scurgeri. Deci, durabilitatea la 250°C este o chestiune de timp și presiune, nu un simplu da/nu.

Îmi amintesc un proiect pe o linie chimică cu curățare intermitentă cu abur. Temperatura ar crește până la 230 ° C pentru perioade scurte. Am folosit un Garnitura PTFE, și a funcționat... timp de aproximativ trei luni. Apoi au început scurgeri la găurile pentru șuruburi. Problema nu a fost temperatura de vârf în sine, ci ciclurile termice repetate combinate cu rotația flanșei în timpul șurubării. Materialul și-a pierdut rezistența.

De aceea intră în joc gradele de PTFE umplute. Materiale precum PTFE umplut cu sticlă sau cu carbon îmbunătățesc substanțial rezistența la fluaj. Ele pot face față sarcinilor mecanice mai mari la temperaturi ridicate, prelungind durata de viață. Dar chiar și atunci, schimbi o parte din rezistența chimică superbă a PTFE pur. Este întotdeauna un compromis.

Moduri de eșec pe care le înveți doar văzând

Dincolo de fluaj, marele ucigaș este degradarea termică. Expunerea prelungită la capătul superior al intervalului de temperatură face ca PTFE să devină fragil. Nu se topește; începe să crape, mai ales în timpul opririlor când lucrurile se răcesc. Veți găsi garnitura spartă în bucăți când deschideți flanșa.

Un alt punct subtil este finisarea suprafeței flanșei. În cazul serviciilor la temperaturi ridicate, ar putea fi specificat un finisaj zimțat pentru o mai bună mușcătură. Dar cu un material moale precum PTFE, acele dintări pot tăia garnitura în timp, mai ales în timpul ciclurilor de dilatare/contracție termică. Am trecut la o garnitură înfășurată în spirală cu umplutură PTFE pentru astfel de cazuri, în care înfășurările metalice preiau mușcătura mecanică, iar PTFE asigură etanșarea. Mult mai bine durabilitate.

Presiunea este cealaltă jumătate a ecuației. O conductă de abur la temperatură înaltă și de joasă presiune ar putea lăsa o garnitură din PTFE să reziste ani. Aceeași temperatură cu presiune internă ridicată, mai ales dacă este ciclică, își va scurta drastic durata de viață. Sarcina de pe fața garniturii este în continuă schimbare, lucrând materialul.

Capcane practice de selecție și instalare

Grosimea garniturii contează mai mult decât cred oamenii. Pentru aplicațiile cu temperatură ridicată, am tendința de a deveni mai subțire. O garnitură de 1,5 mm are mai puțin material de curățat și deformat decât una de 3 mm. De asemenea, necesită o sarcină mai mare a șuruburilor pentru a etanșa inițial, ceea ce duce la următorul factor critic: procedura de șuruburi.

Dacă nu primiți încărcarea șuruburilor chiar de la început, uitați de termenul lung temperatură ridicată performanta. Cuplu insuficient și etanșarea inițială este slabă. Excesul de cuplu și ați comprimat PTFE dincolo de recuperare, accelerând fluajul. Utilizarea unei chei dinamometrice calibrate și a unei secvențe adecvate de strângere încrucișată nu este doar o bună practică; este diferența dintre o garnitură care durează un an sau trei.

Am învățat asta pe calea grea pe o bancă de schimbătoare de căldură. Echipa de întreținere a folosit chei de impact pentru viteză. Garniturile (un tip PTFE armat) au explodat în câteva săptămâni de la atingerea temperaturii de funcționare. Sarcina neuniformă și excesivă a creat puncte de stres localizate pe care căldura le-a terminat.

Când să-l folosești și când să pleci

Deci, unde are sens o garnitură PTFE la temperatură ridicată? Pentru serviciul continuu, aș fi precaut peste 200°C, cu excepția cazului în care este un grad umplut și presiunea este scăzută. Punctul său favorabil este în serviciu coroziv, unde temperatura este moderată, dar chimicalele exclud majoritatea elastomerilor. De exemplu, curge de acid fierbinte la 150-180°C.

Pentru flanșe adevărate de înaltă temperatură și de înaltă presiune, cum ar fi generarea de energie, vă uitați la îmbinări de grafit, spiralate sau de tip inel. PTFE nu este jucătorul acolo. Am văzut specificații de la firme de inginerie care cer orbește PTFE pentru rezistența la coroziune pe o linie de 280°C și este o rețetă pentru o oprire. Trebuie să renunți la limitele materiale.

Uneori, soluția este stratificată. Un proiect la care am lucrat cu un furnizor ca Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (au sediul în Yongnian, marele centru de fixare din Hebei, le puteți găsi la zitaifasteners.com) a implicat nu doar garnitura, ci și întregul sistem de șuruburi. Aveam nevoie de șuruburi de înaltă rezistență care ar putea menține sarcina la temperatură pentru a menține funcțională garnitura din PTFE. Este un sistem, nu o componentă izolată.

Viziunea pe termen lung și alternative

Durabilitatea este în cele din urmă despre costul total. O garnitură ieftină din PTFE care se defectează în 6 luni costă mai mult forță de muncă și timp de nefuncționare decât o garnitură mai scumpă cu spirală, care durează 5 ani. Trebuie să luați în considerare programul de întreținere și criticitatea liniei.

Pentru înlocuiri ale flanselor existente, măsurați întotdeauna distanța la temperatura de funcționare, dacă puteți. Flanșele vechi se deformează. Garnitura pe care o instalați la rece trebuie să etanșeze la cald, într-o geometrie distorsionată. Uneori, cea mai durabilă opțiune este fixarea mai întâi a flanșei.

În cele din urmă, răspunsul te obligă să pui încă o duzină de întrebări. Care este profilul exact de temperatură? Care este mediul? Care este starea flanșei și șuruburile? Nu există un singur răspuns, doar un set de compromisuri bazate pe experiență și, uneori, pe eșecuri din trecut. Scopul nu este pentru totdeauna; este pentru un interval de service previzibil și de încredere, pe care îl puteți planifica. Și pentru asta, înțelegerea limitelor din lumea reală a materialului este singurul lucru care funcționează.