Trvanlivosť vysokoteplotného PTFE tesnenia? 

Buďme skutoční, keď sa niekto pýta na trvanlivosť vysokoteplotného PTFE tesnenia, zvyčajne si predstavuje magické tesnenie, ktoré navždy zvládne 500 °F. To je prvé miesto, kde sme zakopli. PTFE je skvelý, ale vysoká teplota je relatívna a životnosť závisí od toho, čo od neho skutočne požadujete. Je to nepretržitý tepelný cyklus? Existuje chemická expozícia na vrchole tepla? Alebo je to len statická horúca príruba? Odpoveď všetko zmení.

Mylná predstava o vysokej teplote a materiálna realita

Čistý PTFE sa začína výrazne plaziť nad 400 °F (okolo 204 °C). Môžete nájsť dátové listy, ktoré hovoria, že je použiteľný až do 500 ° F (260 ° C) a technicky sa okamžite neroztopí. Ale pri týchto horných hraniciach sa jeho fyzikálne vlastnosti zmierňujú. Tesnenie môže tiecť za studena, čo znamená, že sa pomaly deformuje pri zaťažení skrutkou, čo vedie k uvoľneniu napätia a prípadnému úniku. Trvanlivosť pri 250°C je teda otázkou času a tlaku, nie jednoduchého áno/nie.

Spomínam si na projekt chemickej linky s prerušovaným čistením parou. Teplota krátkodobo vystúpi na 230 °C. Použili sme a PTFE tesneniea fungovalo to... asi tri mesiace. Potom začali netesnosti v otvoroch pre skrutky. Problémom nebola maximálna teplota ako taká, ale opakované tepelné cykly v kombinácii s rotáciou príruby počas skrutkovania. Materiál stratil svoju odolnosť.

To je dôvod, prečo prichádzajú do hry plnené triedy PTFE. Materiály ako PTFE plnené sklom alebo uhlíkom výrazne zlepšujú odolnosť proti tečeniu. Zvládnu vyššie mechanické zaťaženie pri zvýšených teplotách, čím sa predĺži životnosť. Ale aj tak vymeníte časť vynikajúcej chemickej odolnosti čistého PTFE. Vždy ide o kompromis.

Režimy zlyhania, ktoré sa naučíte len tým, že uvidíte

Okrem tečenia je veľkým zabijakom tepelná degradácia. Dlhodobá expozícia na hornej hranici teplotného rozsahu spôsobuje, že PTFE sa stáva krehkým. Netopí sa; začne praskať, najmä pri odstávkach, keď veci vychladnú. Po otvorení príruby zistíte, že tesnenie je rozbité na kúsky.

Ďalším jemným bodom je povrchová úprava príruby. Pri vysokoteplotných službách môže byť špecifikovaný zúbkovaný povrch pre lepší záber. Ale s mäkkým materiálom, ako je PTFE, sa tieto zúbky môžu časom zarezať do tesnenia, najmä počas cyklov tepelnej expanzie / kontrakcie. Prešiel som na špirálovo vinuté tesnenie s PTFE výplňou pre také prípady, kde kovové vinutia preberajú mechanický záber a PTFE poskytuje tesnenie. Oveľa lepšie trvanlivosť.

Tlak je druhá polovica rovnice. Vysokoteplotné a nízkotlakové parné vedenie môže vydržať PTFE tesnenie roky. Tá istá teplota s vysokým vnútorným tlakom, najmä ak je cyklická, drasticky skráti jej životnosť. Zaťaženie čela tesnenia sa neustále mení, čím sa materiál spracováva.

Praktické úskalia výberu a inštalácie

Na hrúbke tesnenia záleží viac, ako si ľudia myslia. Pri vysokoteplotných aplikáciách mám tendenciu chudnúť. 1,5 mm tesnenie má menej materiálu na tečenie a deformáciu ako 3 mm tesnenie. Vyžaduje tiež vyššie zaťaženie skrutky na utesnenie, čo vedie k ďalšiemu kritickému faktoru: postup skrutkovania.

Ak nedosiahnete zaťaženie skrutiek hneď od začiatku, zabudnite na dlhodobé vysoká teplota výkon. Nedostatočné utiahnutie a počiatočné tesnenie je slabé. Nadmerné natáčanie a PTFE ste stlačili tak, že sa nedalo obnoviť, čím sa zrýchľuje tečenie. Používanie kalibrovaného momentového kľúča a správnej postupnosti krížového uťahovania nie je len dobrá prax; je rozdiel medzi tým, či tesnenie vydrží jeden rok alebo tri.

Naučili sme sa to tvrdo na rade výmenníkov tepla. Tím údržby použil na rýchlosť rázové uťahováky. Tesnenia (vystužený typ PTFE) sa vyfúkli v priebehu týždňov po dosiahnutí prevádzkovej teploty. Nerovnomerné nadmerné zaťaženie vytvorilo lokalizované stresové body, ktoré teplo dotváralo.

Kedy ho použiť a kedy odísť

Takže, kde má zmysel vysokoteplotné PTFE tesnenie? Pri nepretržitej prevádzke by som bol opatrný nad 200 °C, pokiaľ nejde o naplnený stupeň a nízky tlak. Jeho sladké miesto je v korozívnom prostredí, kde je teplota mierna, ale chemikálie vylučujú väčšinu elastomérov. Napríklad horúca kyselina prúdi pri 150 až 180 °C.

Pre skutočne vysokoteplotné a vysokotlakové príruby, ako napríklad pri výrobe energie, sa pozeráte na grafitové, špirálovo vinuté alebo prstencové spoje. PTFE tam nie je hráč. Videl som špecifikácie od strojárskych firiem, ktoré slepo požadujú PTFE na odolnosť proti korózii na linke 280 ° C a je to recept na odstavenie. Musíte posunúť limity materiálu.

Niekedy sa roztok vrství. Projekt, na ktorom som pracoval s dodávateľom ako napr Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (sídlia v Yongniane, veľkom spojovacom centre v Hebei, nájdete ich na Zitaifasteners.com) nezahŕňalo len tesnenie, ale celý skrutkový systém. Potrebovali sme skrutky s vysokou pevnosťou, ktoré dokážu udržať zaťaženie pri teplote, aby udržali PTFE tesnenie funkčné. Je to systém, nie izolovaný komponent.

Dlhodobý pohľad a alternatívy

Trvanlivosť je v konečnom dôsledku o celkových nákladoch. Lacné PTFE tesnenie, ktoré zlyhá do 6 mesiacov, stojí viac práce a prestojov ako drahšie špirálovo vinuté tesnenie, ktoré vydrží 5 rokov. Musíte vziať do úvahy plán údržby a kritickosť linky.

Pri výmenách existujúcich prírub vždy zmerajte medzeru pri prevádzkovej teplote, ak je to možné. Staré príruby sa krútia. Tesnenie, ktoré inštalujete za studena, musí tesniť za tepla, v zdeformovanej geometrii. Niekedy je najodolnejšou možnosťou najprv upevniť prírubu.

Nakoniec vás odpovedanie prinúti položiť tucet ďalších otázok. Aký je presný teplotný profil? čo je to médium? Aký je stav príruby a skrutky? Neexistuje jediná odpoveď, len súbor kompromisov založených na skúsenostiach – a niekedy aj na minulých zlyhaniach. Cieľ nie je navždy; je to pre predvídateľný a spoľahlivý servisný interval, ktorý si môžete naplánovať. A preto je pochopenie limitov materiálu v reálnom svete jedinou vecou, ​​ktorá funguje.