Довговічність високоміцної чорної прокладки? 

Коли ви чуєте чорну прокладку високої міцності, що спадає на думку? Багато хто відразу думає про колір – матове або іноді злегка глянсове чорне покриття – і ототожнює його з чудовою продуктивністю. Але це перша пастка. Колір – це лише обробка поверхні, часто фосфатне або оксидне покриття, іноді еластомерне покриття для певних ущільнень. Справжнє питання довговічності полягає не в стійкості кольору; це про те, чи висока міцність основний матеріал у поєднанні з цією поверхнею може витримувати специфічне середовище, у яке його кидають. Я бачив надто багато проектів, у яких команда вибирала чорну прокладку для фланця високого тиску, заколисана надійним зовнішнім виглядом, лише для того, щоб зіткнутися з передчасною поломкою, оскільки вони зосереджувалися на естетиці, а не на складі матеріалів та умовах експлуатації.

Суть кольору

Давайте знімемо його назад. Висока міцність зазвичай відноситься до металевого сердечника. Ми часто говоримо про пружинну сталь (наприклад, нержавіючу сталь 301/304/316), вуглецеву сталь або іноді мідно-нікелеві сплави. Процес чорніння, як і цинк-фосфатне покриття на вуглецевій сталі, насамперед забезпечує стійкість до корозії та трохи поверхневого тертя для кращого зчеплення. Це не чарівним чином перетворює низькоякісний матеріал на високоефективний. Міцність походить від стану та товщини металу. Поширеним недоглядом є визначення товщини без урахування розподілу навантаження. Почорніла прокладка 304SS товщиною 1,5 мм може виглядати як частина, але під високим навантаженням болта на нерівному фланці вона може прогинатися або розповзатися, втрачаючи силу ущільнення. Чорне покриття все ще може бути неушкодженим, створюючи хибне відчуття безпеки, тоді як ущільнення вже вийшло з ладу.

Пригадую випадок з доопрацюванням теплообмінника. Клієнт наполягав на спіральній прокладці з вуглецевої сталі з покриттям із чорного оксиду для лінії перегрітої пари, посилаючись на минуле успішне використання у лінії водопостачання. Температурні цикли та хімічний конденсат у паровій системі атакували серцевину з вуглецевої сталі під покриттям. Саме покриття витримало, але ми виявили корозійне розтріскування металевих складок лише через вісім місяців. Довговічність чорної поверхні була повною червоною оселедцем. Ми перейшли до наповненої графітом спіралі з нержавіючої сталі 316L із чорним покриттям, що вирішило проблему. Урок? Навколишнє середовище – температура, середовища, рН, зміна тиску – визначає матеріал ядра. Колір випадковий.

Ще один нюанс – цілісність самого покриття. Не всі чорні покриття однакові. Дешеве тонке фосфатне покриття може стертися під час монтажу або від незначного руху фланця, піддаючи оголений метал іржі. Більш міцне чорне еластомерне покриття, як фторэластомер, додає хімічну стійкість, але може бути обмежено температурою. Ви повинні знати, що ви купуєте. Я часто запитую у постачальників технічні характеристики покриття – чи відповідає воно ASTM A380 для нержавіючої сталі? Це запатентований полімер? Якщо вони не можуть цього надати, це червоний прапор.

Тиск, температура і стиснення

Довговічність під навантаженням – це те, де теорія зустрічається з м’ясорубкою. А прокладка не є пасивним компонентом; це розроблений елемент, який повинен текти під навантаженням болта, щоб заповнити дефекти фланця, а потім підтримувати пружне відновлення, щоб зберегти ущільнення, коли система нагрівається та тиск коливається. Чорне покриття впливає на коефіцієнт тертя. Більше тертя (яке забезпечують деякі чорні покриття) може бути хорошим для опору вибуху, але може вимагати більшого крутного моменту болта для досягнення належного початкового стиснення. Якщо крутний момент не відрегульований, ви можете стиснути недостатньо, що призведе до витоку з першого дня.

Ми зіткнулися з цим на лінії випуску компресора. Використовуючи прокладку з металевою оболонкою з чорним покриттям від нового постачальника, монтажники використовували свої стандартні значення крутного моменту. Початкове гідротестування пройшло, але під час роботи, із термоциклуванням, ми отримали постійний витік. Після розбирання прокладка показала неповний слід – покриття не повністю перейшло на поверхню фланця, що вказує на те, що воно ніколи не стискалося повністю. Покриття було товстішим і міцнішим, ніж у попереднього постачальника. Нам довелося збільшити крутний момент приблизно на 15% для того самого номінального розміру. Це дрібна деталь, але вона вбила довговічність цієї інсталяції, поки ми це не зрозуміли.

Температура — інший вбивця. Це гарне чорне покриття на стандартній прокладці з вуглецевої сталі може бути добре до 500°F, але вище цього воно може погіршитися, згоріти або спікатися. Я бачив, як чорне покриття перетворювалося на порошкоподібний попіл під час застосування високої температури, залишаючи металеве ядро ​​відкритим. Для високотемпературних послуг ви шукаєте спеціалізовані високотемпературні фарби або, що частіше, приймаєте, що покриття вигорає, і покладаєтеся на стійкість до високотемпературного окислення самого основного металу, як-от використання 321SS або Inconel. Чорний у цих випадках часто лише для початкової ідентифікації та запобігання іржі під час зберігання, а не для роботи під час експлуатації.

Невдачі в реальному світі та чому вони вчать

Ніщо так не вчить, як невдача. Я пам’ятаю партію плоских кільцевих прокладок з чорним оксидним покриттям для колектора хімічної обробки. Матеріал відповідний (316SS), номінальний тиск хороший. Вони вийшли з ладу за кілька тижнів через точкову корозію під покриттям. Першопричина? Хлориди в технологічному потоці. Покриття з чорного оксиду на нержавіючої сталі, хоча і добре для загальної стійкості до корозії, іноді може створювати щілини, якщо воно нанесено неправильно. Хлориди, що потрапили в мікрощілини покриття, призвели до точкової та щілинної корозії нержавіючої сталі під ним. Покриття фактично сприяло поломці. Ми перейшли на звичайну протравлену та пасивовану прокладку 316SS без покриття, і проблема зникла. Іноді найстійкіша фінішна обробка взагалі не використовується.

Ще одна класика – гальванічна корозія. Прокладка з вуглецевої сталі з чорним покриттям, яка використовується між двома фланцями з нержавіючої сталі. Покриття дряпається під час монтажу на отворах для болтів або краях. Тепер у вас є маленький анод (вуглецева сталь), який торкається великого катода (нержавіючої сталі) у провідному середовищі. Вуглецева сталь швидко кородує, з’їдаючи несучу частину прокладки. Чорне покриття добре виглядає на 90% поверхні, але прокладка пошкоджена на критичних краях. Ось чому сумісність матеріалів є першим кроком, який не підлягає обговоренню, набагато важливішим, ніж колір поверхні.

Цей досвід змушує мене глибоко скептично ставитися до будь-якого каталогу, у якому лише чорні прокладки вказуються як ключові характеристики. Справжні специфікації – ASME B16.20, B16.21, сертифікати матеріалів (наприклад, від авторитетного виробника, наприклад Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd., що базується в головному центрі виробництва кріпильних виробів Китаю з надійною логістичною мережею), значення тиску й температури та специфікації покриття – це те, що має значення. Веб-сайт https://www.zitaifasteners.com може перерахувати їхні продукти, але справжня розмова починається, коли ви запитуєте звіти про випробування, що стоять за ними чорна прокладка списки.

Інсталяція – Момент Істини

Довговічність також підробляється під час монтажу. Прокладка з чорним покриттям може бути більш сприйнятливою до пошкоджень при транспортуванні. Якщо впустити його на бетонну підлогу, можна пошкодити покриття. Якщо використовувати дротяну щітку для очищення старого фланця, а потім покласти на нього нову прокладку, абразивні частинки можуть проникнути в м’яке покриття. Я завжди наполягаю на чистих руках у рукавичках і чистому майданчику. Покриття є першою лінією захисту; порушити його під час встановлення — це все одно, що фарбувати паркан після того, як ви вже зламали дерево.

Змащення - ще один момент. Чи слід змащувати прокладку з чорним покриттям? Загалом ні. Покриття часто розраховане на певне тертя. Додавання несумісного мастильного матеріалу може пошкодити покриття або створити слизьку поверхню, що сприятиме вибуху прокладки під тиском. Поверхні фланців мають бути чистими та сухими, якщо виробник прокладки спеціально не рекомендує протизадирний засіб (зазвичай лише для певних типів графіту або PTFE). Це ще одна область, де припущення, що всі чорні прокладки однакові, призводить до проблем.

Бути свідком першого тиску показово. Хороша міцна прокладка сидітиме та триматиметься. Іноді на новому типі ви можете помітити легке сльозіння, яке потім закривається, коли покриття відповідає вимогам – зазвичай це нормально. Але постійний витік означає, що щось не так: неправильний матеріал, недостатнє навантаження на болт, пошкоджене покриття або проблеми з поверхнею фланця. Ви не можете просто продовжувати крутити вниз; треба діагностувати.

Отже, що насправді означає довговічність?

Зрештою, для a Чорна прокладка з високою міцністюдовговічність означає, що він зберігає свою функцію ущільнення протягом проектного терміну служби за вказаних умов. Чорне покриття є його складовою, але лише однією. Його робота полягає в тому, щоб захищати під час зберігання та транспортування, забезпечувати постійне тертя та забезпечувати початкову стійкість до корозії. Важкий підйом виконується межею текучості, стійкістю до повзучості та сумісністю основного металу.

Оцінюючи, я подумки розбиваю це на: 1) Основний матеріал для хімічного та теплового середовища. 2) Конструкція (плоска, спіральна, з сорочкою) для тиску та фланцевого типу. 3) Тип покриття для обробки та початкового ущільнення. 4) Порядок встановлення. Відсутність будь-якого одного ставить під загрозу всю систему. Прокладка від спеціалізованого виробника в зосередженій промисловій зоні, як-от район Юннянь Застібка Handan Zitai працює, часто має перевагу інтегрованого виробництва від дроту/матеріалу до готового продукту, що може означати кращу узгодженість цього основного матеріалу – найважливішої частини.

Зрештою, не піддавайтесь гіпнотизації кольором. Спочатку вкажіть вимоги до продуктивності, а потім подивіться, яка обробка поверхні, якщо така є, підходить. Найміцніша прокладка – це та, про яку ви забуваєте після встановлення, тому що вона просто працює, будь то чорна, срібляста чи звичайна металева. Колір призначений для нашої зручності на складі, а не для машини. Машина дбає лише про ущільнення.