Довговічність прокладки з PTFE при високій температурі? 

Давайте будемо правдивими: коли хтось запитує про довговічність прокладки з PTFE при високій температурі, вони зазвичай уявляють чарівну печатку, яка вічно витримує температуру 500°F. Це перше місце, де ми спотикаємось. PTFE чудовий, але висока температура є відносною, а довговічність залежить від того, що ви насправді від нього вимагаєте. Це безперервний термоцикл? Чи є хімічний вплив на додаток до тепла? Або це просто статичний гарячий фланець? Відповідь змінює все.

Помилкове уявлення про високу температуру та матеріальна реальність

Чистий PTFE починає значно повзати при температурі вище 400°F (близько 204°C). Ви можете знайти таблиці даних, у яких зазначено, що його можна використовувати при температурі до 500°F (260°C), і технічно він не відразу розплавиться. Але на цих верхніх межах його фізичні властивості пом’якшуються. Прокладка може холодно течі, тобто вона повільно деформується під навантаженням болта, що призводить до ослаблення напруги та можливого витоку. Отже, довговічність при 250°C – це питання часу та тиску, а не просто так/ні.

Пригадую проект хімічної лінії з періодичним очищенням парою. Температура підскочить до 230°C на короткий проміжок часу. Ми використовували a PTFE прокладка, і це працювало… близько трьох місяців. Потім почалися витоки з отворів під болти. Проблема полягала не в піковій температурі як такій, а в повторюваних термічних циклах у поєднанні з обертанням фланця під час болтового кріплення. Матеріал втратив свою пружність.

Ось чому наповнені марки PTFE вступають у гру. Такі матеріали, як склонаповнений або вуглецевий PTFE, значно покращують опір повзучості. Вони можуть витримувати більш високі механічні навантаження при підвищених температурах, подовжуючи термін служби. Але навіть у цьому випадку ви втрачаєте частину чудової хімічної стійкості чистого PTFE. Це завжди компроміс.

Режими невдач, які ви дізнаєтесь, лише побачивши

Крім повзучості, великим вбивцею є термічна деградація. Тривала дія на верхній межі температурного діапазону призводить до того, що PTFE стає крихким. Він не тане; він починає тріскатися, особливо під час зупинок, коли речі охолоджуються. Ви побачите, що прокладка розлетілася на шматки, коли ви відкриєте фланець.

Ще один тонкий момент – обробка поверхні фланця. Для високотемпературних послуг можна вказати зубчасте покриття для кращого прикусу. Але з м’яким матеріалом, таким як PTFE, ці зубці можуть з часом врізатися в прокладку, особливо під час циклів теплового розширення/скорочення. Я перейшов на спіралеподібну прокладку з наповнювачем з PTFE для таких випадків, коли металеві обмотки беруть на себе механічний укус, а PTFE забезпечує ущільнення. Набагато краще довговічність.

Тиск - це друга половина рівняння. Паропровід високої температури та низького тиску може пропустити прокладку з PTFE протягом багатьох років. Та сама температура з високим внутрішнім тиском, особливо якщо вона циклічна, різко скоротить його термін служби. Навантаження на торець прокладки постійно змінюється, обробляючи матеріал.

Підводні камені практичного вибору та встановлення

Товщина прокладки має більше значення, ніж люди думають. Для високотемпературних програм я, як правило, тонший. Прокладка товщиною 1,5 мм має менше матеріалу для розповзання та деформації, ніж прокладка товщиною 3 мм. Це також вимагає більшого навантаження на болт для початкової герметизації, що призводить до наступного критичного фактора: процедури закріплення.

Якщо ви не отримуєте навантаження на болт із самого початку, забудьте про довгострокову перспективу висока температура продуктивність. Недостатнє затягування, початкове ущільнення погане. Надмірне затягування, і ви стиснули PTFE без відновлення, прискоривши повзучість. Використання відкаліброваного динамометричного ключа та правильної послідовності затягування з хрестоподібним малюнком – це не просто хороша практика; це різниця між прокладкою, яка служить рік чи три.

Ми навчилися цьому на нелегкому досвіді на серії теплообмінників. Команда технічного обслуговування використовувала ударні гайковерти для швидкості. Прокладки (посилений тип PTFE) здулися протягом кількох тижнів після досягнення робочої температури. Нерівномірне, надмірне навантаження створювало локалізовані точки напруги, які тепло ліквідувало.

Коли його використовувати, а коли піти

Отже, де має сенс високотемпературна прокладка з PTFE? Для безперервної роботи я був би обережним вище 200 °C, якщо тільки це не заповнений сорт і тиск низький. Його перевага полягає в корозійній роботі, де температура помірна, але хімічні речовини виключають більшість еластомерів. Наприклад, гаряча кислота тече при 150-180°C.

Для справжніх високотемпературних фланців високого тиску, як у виробництві електроенергії, ви шукаєте графітові, спіральні або кільцеві з’єднання. PTFE тут не гравець. Я бачив технічні характеристики інженерних фірм, які сліпо вимагають PTFE для стійкості до корозії на лінії 280°C, і це рецепт для зупинки. Ви повинні відступити від матеріальних обмежень.

Іноді розчин шарується. Проект, над яким я працював із таким постачальником, як Handan Zitai Fastener Manufacturing Co., Ltd. (вони розташовані в Yongnian, великому вузлі кріпильних виробів у Хебеї, ви можете знайти їх за адресою Zitaifasteners.com) включав не лише прокладку, а всю систему болтів. Нам потрібні були високоміцні болти, які могли б підтримувати навантаження при температурі, щоб підтримувати працездатність прокладки з ПТФЕ. Це система, а не ізольований компонент.

Довгостроковий погляд і альтернативи

Зрештою, довговічність залежить від загальної вартості. Дешева прокладка з ПТФЕ, яка виходить з ладу через 6 місяців, коштує більше праці та часу простою, ніж дорожча спіральна прокладка, яка служить 5 років. Вам потрібно врахувати графік технічного обслуговування та критичність лінії.

Для заміни наявних фланців, якщо можливо, завжди вимірюйте зазор при робочій температурі. Деформація старих фланців. Прокладка, яку ви встановлюєте в холодному стані, повинна ущільнюватися в гарячому стані з деформованою геометрією. Іноді найдовговічнішим варіантом є спочатку закріпити фланець.

Зрештою, відповідь змушує поставити ще десяток питань. Який точний температурний профіль? Що таке середовище? Який стан фланців і болтів? Немає єдиної відповіді, лише набір компромісів, заснованих на досвіді, а іноді й на минулих невдачах. Мета не назавжди; це для передбачуваного, надійного інтервалу обслуговування, який ви можете спланувати. І для цього єдине, що працює, — розуміння обмежень реального світу матеріалу.