Долговечность высокотемпературной прокладки из ПТФЭ? 

Давайте будем честными: когда кто-то спрашивает о долговечности прокладок из ПТФЭ при высоких температурах, они обычно представляют себе волшебное уплотнение, которое вечно выдерживает температуру 500 ° F. Это первое место, где мы спотыкаемся. ПТФЭ хорош, но высокая температура относительна, а долговечность зависит от того, для чего вы на самом деле его просите. Это непрерывный термоцикл? Есть ли химическое воздействие помимо тепла? Или это просто статический горячий фланец? Ответ меняет все.

Заблуждение о высоких температурах и материальная реальность

Чистый ПТФЭ начинает ползти значительно выше 400°F (около 204°C). Вы можете найти технические описания, в которых говорится, что его можно использовать при температуре до 500 ° F (260 ° C), и технически он не расплавится сразу. Но в этих верхних пределах его физические свойства смягчаются. Прокладка может течь в холодном состоянии, то есть она медленно деформируется под нагрузкой болта, что приводит к релаксации напряжений и возможной утечке. Таким образом, долговечность при 250°C — это вопрос времени и давления, а не простое «да/нет».

Вспоминается проект химической линии с прерывистой паровой очисткой. На короткое время температура подымалась до 230°C. Мы использовали Прокладка из ПТФЭ, и это работало… около трёх месяцев. Потом начались течи в отверстиях под болты. Проблема заключалась не в пиковой температуре как таковой, а в повторяющихся термических циклах в сочетании с вращением фланца во время крепления болтами. Материал потерял свою упругость.

Вот почему в игру вступают марки наполненного ПТФЭ. Такие материалы, как ПТФЭ со стеклонаполнителем или углеродом, существенно улучшают сопротивление ползучести. Они могут выдерживать более высокие механические нагрузки при повышенных температурах, что продлевает срок службы. Но даже в этом случае вы жертвуете некоторой превосходной химической стойкостью чистого ПТФЭ. Это всегда компромисс.

Виды отказов, которые вы узнаете, только увидев

Помимо ползучести, самым большим убийцей является термическая деградация. Длительное воздействие верхнего предела температурного диапазона приводит к тому, что ПТФЭ становится хрупким. Он не плавится; он начинает трескаться, особенно во время отключений, когда всё остывает. Когда вы откроете фланец, вы обнаружите, что прокладка разлетелась на куски.

Еще один тонкий момент – обработка поверхности фланца. При работе в условиях высоких температур для лучшего прикуса можно использовать зубчатую поверхность. Но в случае мягкого материала, такого как ПТФЭ, эти зубцы со временем могут врезаться в прокладку, особенно во время циклов термического расширения/сжатия. Я перешел на спирально-навитую прокладку с наполнителем из ПТФЭ для таких случаев, когда металлические обмотки подвергаются механическому воздействию, а ПТФЭ обеспечивает уплотнение. Гораздо лучше долговечность.

Давление — это вторая половина уравнения. Паропровод с высокой температурой и низким давлением может позволить прокладке из ПТФЭ прослужить несколько лет. Та же самая температура с высоким внутренним давлением, особенно если оно циклическое, резко сократит срок его службы. Нагрузка на поверхность прокладки постоянно меняется, обрабатывая материал.

Практические ошибки выбора и установки

Толщина прокладки имеет большее значение, чем думают люди. Для высокотемпературных приложений я предпочитаю тоньше. Прокладка толщиной 1,5 мм содержит меньше материала, который может расползаться и деформироваться, чем прокладка толщиной 3 мм. Кроме того, для первоначального уплотнения требуется более высокая нагрузка на болты, что приводит к следующему критическому фактору: процедуре крепления болтов.

Если вы не получаете нагрузку на затвор с самого начала, забудьте о долгосрочных перспективах. высокая температура производительность. Недостаточная затяжка и плохое начальное уплотнение. Если вы затянете слишком сильно, вы сожмете ПТФЭ без возможности восстановления, что ускорит ползучесть. Использование калиброванного динамометрического ключа и правильная последовательность затяжки крест-накрест — это не просто хорошая практика; это разница между сроком службы прокладки один год или три.

Мы узнали это на собственном горьком опыте, работая с теплообменниками. Для повышения скорости бригада технического обслуживания использовала ударные гайковерты. Прокладки (из армированного ПТФЭ) вырвались через несколько недель после достижения рабочей температуры. Неравномерная, чрезмерная нагрузка создала локальные точки напряжения, которые жара уничтожила.

Когда его использовать, а когда лучше уйти

Итак, в чем же смысл использования высокотемпературной прокладки из ПТФЭ? При непрерывной эксплуатации я бы был осторожен при температуре выше 200°C, если только это не заполненная марка и давление низкое. Лучшее место – это коррозионная среда, где температура умеренная, но химические вещества исключают использование большинства эластомеров. Например, потоки горячей кислоты имеют температуру 150-180°С.

Для настоящих высокотемпературных фланцев высокого давления, например, в электроэнергетике, вы ищете графитовые, спирально-навитые или кольцевые соединения. ПТФЭ здесь не играет роли. Я видел спецификации инженерных фирм, которые слепо призывают использовать ПТФЭ для обеспечения коррозионной стойкости на линии при температуре 280°C, и это верный путь к отключению. Вам придется преодолеть материальные ограничения.

Иногда решение бывает многослойным. Проект, над которым я работал с таким поставщиком, как Хандан Зитай Фастинер Производство Ко., ООО (они базируются в Юнняне, большом центре крепежа в Хэбэе, вы можете найти их на сайте Zitaifasteners.com) затрагивалась не только прокладка, но и вся система болтов. Нам нужны были высокопрочные болты, которые могли бы выдерживать нагрузку при температуре, чтобы сохранить функциональность прокладки из ПТФЭ. Это система, а не изолированный компонент.

Долгосрочная перспектива и альтернативы

В конечном итоге долговечность зависит от общей стоимости. Дешевая прокладка из ПТФЭ, которая выходит из строя через 6 месяцев, требует больше труда и времени простоя, чем более дорогая спирально-навитая прокладка, срок службы которой составляет 5 лет. Необходимо учитывать график технического обслуживания и критичность линии.

При замене существующих фланцев всегда измеряйте зазор при рабочей температуре, если можете. Старые фланцы деформируются. Прокладка, которую вы устанавливаете в холодном состоянии, должна герметизировать горячую, имея искаженную геометрию. Иногда самый надежный вариант — сначала закрепить фланец.

В конце концов, ответ заставляет вас задать еще дюжину вопросов. Каков точный температурный профиль? Что такое среда? Каково состояние фланца и болтов? Единого ответа не существует, есть лишь набор компромиссов, основанных на опыте, а иногда и на прошлых неудачах. Цель не навсегда; речь идет о предсказуемом и надежном интервале обслуживания, который вы можете спланировать. И для этого единственное, что работает, — это понимание реальных ограничений материала.