Высокая прочность черной прокладки? 

Что вам приходит на ум, когда вы слышите высокопрочную черную прокладку? Многие сразу вспоминают цвет – матовый, а иногда и слегка глянцевый черный цвет – и приравнивают его к превосходной производительности. Но это первая ловушка. Цвет — это просто обработка поверхности, часто фосфатное или оксидное покрытие, иногда эластомерное покрытие для конкретных уплотнений. Настоящий вопрос долговечности заключается не в том, чтобы цвет держался; речь идет о том, высокая прочность Основной материал в сочетании с этой поверхностью может противостоять конкретной среде, в которую он попадает. Я видел слишком много проектов, в которых команда, убаюканная прочным внешним видом, выбирала черную прокладку для фланца высокого давления только для того, чтобы столкнуться с преждевременным отказом, потому что они сосредоточились на эстетике, а не на расположении материала и условиях эксплуатации.

Суть цвета

Давайте отбросим это назад. Высокая прочность обычно относится к металлическому сердечнику. Мы часто говорим о пружинной стали (например, нержавеющей стали 301/304/316), углеродистой стали или иногда о медно-никелевых сплавах. Процесс чернения, как и покрытие фосфатом цинка на углеродистой стали, в первую очередь обеспечивает стойкость к коррозии и небольшое поверхностное трение для лучшего сцепления. Он не превращает низкосортный материал волшебным образом в высокоэффективный. Прочность зависит от характера и толщины металла. Распространенной ошибкой является указание толщины без учета распределения нагрузки. Черненая прокладка из нержавеющей стали 304 толщиной 1,5 мм может выглядеть подходящей, но под высокой нагрузкой на болты в неровном фланце она может поддаваться или расползаться, теряя свою герметизирующую силу. Черное покрытие может быть еще неповрежденным, создавая ложное чувство безопасности, хотя печать уже вышла из строя.

Вспоминаю случай по модернизации теплообменника. Клиент настоял на спирально навитой прокладке из углеродистой стали с черным оксидным покрытием для линии перегретого пара, ссылаясь на успешный опыт ее использования в водопроводе. Циклическое изменение температуры и химический конденсат в паровой системе повредили сердечник из углеродистой стали под покрытием. Само покрытие выдержало, но всего через восемь месяцев мы обнаружили коррозионное растрескивание в складках металла. Долговечность черной поверхности была полным отвлекающим маневром. Мы перешли на спиральную намотку из нержавеющей стали 316L с графитовым наполнением и черным покрытием, и это решило проблему. Урок? Окружающая среда – температура, среда, pH, циклическое изменение давления – определяют материал сердцевины. Цвет случайный.

Еще один нюанс – целостность самого покрытия. Не все черные покрытия одинаковы. Дешевое тонкое фосфатное покрытие может стереться во время установки или из-за незначительного движения фланца, подвергая голый металл ржавчине. Более прочное черное эластомерное покрытие, например фторэластомер, повышает химическую стойкость, но может быть ограничено по температуре. Вы должны знать, что покупаете. Я часто спрашиваю у поставщиков спецификацию покрытия – соответствует ли она ASTM A380 для нержавеющей стали? Это запатентованный полимер? Если они не могут этого предоставить, это красный флаг.

Давление, температура и сжатие

Долговечность под нагрузкой – это то, где теория встречается с шлифовальной машиной. А прокладка не является пассивным компонентом; это спроектированный элемент, который должен течь под нагрузкой болта, чтобы заполнить дефекты фланца, а затем поддерживать упругое восстановление, чтобы сохранять уплотнение при нагревании системы и колебаниях давления. Черное покрытие влияет на коэффициент трения. Более высокое трение (которое обеспечивают некоторые черные покрытия) может быть полезным для предотвращения выброса, но может потребовать более высокого крутящего момента болта для достижения надлежащего начального сжатия. Если крутящий момент не отрегулирован, вы можете недостаточно сжать, что приведет к утечке с первого дня.

Мы столкнулись с этим на нагнетательной линии компрессора. Используя металлическую прокладку с черной оболочкой нового поставщика, монтажники использовали стандартные значения крутящего момента. Первоначальные гидроиспытания прошли, но в процессе эксплуатации с термоциклированием мы получили постоянную течь. После разборки прокладка обнаружила неполную опору — покрытие не полностью перешло на поверхность фланца, что указывает на то, что она никогда не сжималась полностью. Покрытие было толще и крепче, чем у предыдущего поставщика. Нам пришлось увеличить крутящий момент примерно на 15% для того же номинального размера. Это маленькая деталь, но она убила долговечность этой установки, пока мы не поняли это.

Температура – еще один убийца. Это красивое черное покрытие на стандартной прокладке из углеродистой стали может сохранять работоспособность при температуре до 500°F, но при более высоких температурах оно может разрушаться, выгорать или спекаться. Я видел, как черные покрытия превращались в порошкообразный пепел при высоких температурах, оставляя открытым металлический сердечник. Для работы при высоких температурах вы ищете специализированные высокотемпературные краски или, что чаще, признаете, что покрытие выгорит, и полагаетесь на стойкость к высокотемпературному окислению самого металла сердцевины, например, при использовании 321SS или Inconel. Черный цвет в этих случаях часто используется только для первоначальной идентификации и предотвращения ржавчины при хранении, а не для эксплуатационных характеристик.

Реальные неудачи и чему они учат

Ничто так не учит, как неудача. Я помню партию плоских кольцевых прокладок с черным оксидным покрытием для коллектора химической обработки. Материал был подходящий (нержавеющая сталь 316), номинальное давление было в порядке. Они вышли из строя через несколько недель из-за точечной коррозии под покрытием. Основная причина? Хлориды в технологическом потоке. Черное оксидное покрытие на нержавеющей стали, хотя и хорошо обеспечивает общую устойчивость к коррозии, иногда может создавать трещины, если оно нанесено неправильно. Хлориды, попавшие в микротрещины покрытия, привели к точечной и щелевой коррозии нержавеющей стали под ней. Покрытие фактически способствовало провалу. Мы перешли на простую протравленную и пассивированную прокладку из нержавеющей стали 316 без покрытия, и проблема исчезла. Иногда самая долговечная отделка — это отсутствие отделки вообще.

Еще одна классика – гальваническая коррозия. Прокладка из углеродистой стали с черным покрытием, используемая между двумя фланцами из нержавеющей стали. Во время установки покрытие царапается в местах отверстий под болты или по краям. Теперь у вас есть небольшой анод (углеродистая сталь), соприкасающийся с большим катодом (нержавеющая сталь) в проводящей среде. Углеродистая сталь быстро корродирует, разъедая несущую часть прокладки. Черное покрытие выглядит нормально на 90% поверхности, но прокладка повреждена на критических краях. Вот почему совместимость материалов является непреложным первым шагом, гораздо более важным, чем цвет поверхности.

Этот опыт заставляет меня глубоко скептически относиться к любому каталогу, в котором черная прокладка просто указана как ключевая особенность. Реальные характеристики – ASME B16.20, B16.21, сертификаты на материалы (например, от известного производителя, такого как Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ООО, базирующаяся в крупнейшем китайском центре производства крепежных изделий с его надежной логистической сетью), номинальные значения давления и температуры, а также характеристики покрытия – вот что имеет значение. Веб-сайт https://www.zitaifasteners.com могут перечислить свою продукцию, но настоящий разговор начинается, когда вы спрашиваете отчеты об испытаниях, лежащих в основе этих продуктов. Черная прокладка списки.

Инсталляция – Момент истины

Прочность также обеспечивается во время установки. Прокладка с черным покрытием может быть более восприимчива к повреждениям при обращении. Уронив его на бетонный пол, можно повредить покрытие. Использование проволочной щетки для очистки старого фланца, а затем установка на него новой прокладки может привести к попаданию абразивных частиц в мягкое покрытие. Я всегда настаиваю на чистоте рук в перчатках и чистоте места для подготовки. Покрытие — это первая линия защиты; нарушить его во время установки — это все равно, что красить забор после того, как вы уже раскололи дерево.

Смазка – это еще один момент. Стоит ли смазывать прокладку с черным покрытием? В общем, нет. Покрытие часто рассчитано на определенное трение. Добавление несовместимой смазки может разрушить покрытие или создать скользкую поверхность, что приведет к выдуванию прокладки под давлением. Поверхности фланцев должны быть чистыми и сухими, если только производитель прокладок специально не рекомендует использовать противозадирные средства (обычно только для определенных типов графита или ПТФЭ). Это еще одна область, в которой предположение, что все черные прокладки одинаковы, приводит к проблемам.

Наблюдение за первым давлением говорит о многом. Хорошая и прочная прокладка сядет и удержится. Иногда при использовании нового типа вы можете увидеть небольшое потёкание, которое затем исчезает по мере того, как покрытие приспосабливается – обычно это нормально. Но постоянная утечка означает, что что-то не так: неправильный материал, недостаточная нагрузка на болты, поврежденное покрытие или проблемы с поверхностью фланца. Вы не можете просто продолжать затягивать; вам предстоит поставить диагноз.

Итак, что на самом деле означает долговечность?

В конечном счете, для Высокая прочность на черная прокладкадолговечность означает, что он сохраняет свою функцию уплотнения в течение расчетного срока службы в указанных условиях. Черное покрытие является компонентом этого, но только одним. Его задача — защитить во время хранения и обращения, обеспечить постоянное трение и обеспечить некоторую начальную коррозионную стойкость. Тяжелая работа выполняется за счет предела текучести основного металла, сопротивления ползучести и совместимости.

При оценке я мысленно разбиваю: 1) Материал сердцевины для химической и термической среды. 2) Конструкция (плоская, спирально-навитая, с рубашкой) для давления и фланцевого типа. 3) Тип покрытия для транспортировки и первоначального уплотнения. 4) Процедура установки. Отсутствие любого из них ставит под угрозу всю систему. Прокладка от специализированного производителя в концентрированной промышленной зоне, такой как район Юннянь, где Ханьдан Цзитай Застежка работает, часто имеет преимущество интегрированного производства от проволоки/заготовок до готовой продукции, что может означать лучшую стабильность в этом основном материале – наиболее важной части.

В конце концов, не поддавайтесь гипнозу цвета. Сначала определите требования к производительности, а затем посмотрите, какая обработка поверхности (если таковая имеется) подходит. Самая прочная прокладка — та, о которой вы забываете после установки, потому что она просто работает, будь то черная, серебристая или простая металлическая. Цвет указан для нашего удобства на складе, а не машины. Машина заботится только о уплотнении.