Seleção de Material de Vedação de Válvula

Criado em 09.29

Seleção de Material da Válvula: Limites de Temperatura para Junta, Gaxeta e Corpo

I. Temperatura de Serviço de Juntas de Válvula Comuns

A seleção do material da junta deve considerar simultaneamente a temperatura do meio, pressão, corrosividade e o tipo de face de vedação da flange. O resumo a seguir é classificado por tipo de junta.
Tipos comuns de juntas de flange de válvula - juntas de borracha, espiraladas, camprofile, PTFE e jaquetadas para seleção de temperatura

1. Juntas de Borracha

As juntas de borracha obtêm vedação através da elasticidade do material e são adequadas para serviço de baixa pressão e temperatura ambiente. O limite superior de temperatura depende do tipo de borracha.
Nº
Nome
Temperatura de Serviço (°C)
1
Borracha Natural
-50 a 90
2
Borracha Neoprene
-40 a 100
3
Borracha Nitrílica (NBR)
-30 a 110
4
Borracha de Estireno-Butadieno (SBR)
-30 a 100
5
Borracha de Etileno-Propileno (EPDM)
-40 a 130
6
Borracha Fluorada (FKM)
-50 a 200

2. Juntas Não Metálicas e Compostas

As chapas de borracha com amianto foram amplamente eliminadas devido às restrições ao amianto e raramente são utilizadas na prática de engenharia atual. As juntas de borracha com fibras sintéticas e as juntas compostas de grafite flexível são atualmente as soluções mais amplamente aplicadas.
Não.
Nome
Temperatura de Serviço (°C)
7
Folha de Borracha de Amianto
≤ 300
8
Borracha de Fibra Sintética
-40 a 200
9
Politetrafluoretileno (PTFE)
≤ 200
10
PTFE com Fibra de Vidro
-100 a 260
11
Aço de Baixo Carbono + Junta Composta de Grafite Flexível
≤ 450
12
304 + Junta Composta de Grafite Flexível
≤ 650

3. Juntas Encamisadas

As juntas com revestimento metálico consistem em uma casca externa metálica que envolve um material de vedação não metálico, combinando a resistência do metal com a adaptabilidade de vedação dos materiais não metálicos.
Não.
Nome
Temperatura de Serviço (°C)
13
Junta com Revestimento de Alumínio Puro L3 + Borracha de Amianto
≤ 200
14
Junta com Revestimento de Cobre Puro T3 + Borracha de Amianto
≤ 300
15
Folha Fina de Cobre Estanhado + Junta com Revestimento de Borracha de Amianto
≤ 400
16
Folha Fina de Cobre Zincada + Junta de Borracha de Amianto com Revestimento
≤ 400
17
0Cr18Ni9 + Junta de Borracha de Amianto com Revestimento
≤ 500
18
00Cr19Ni10 + Junta de Borracha de Amianto com Revestimento
≤ 500
19
00Cr17Ni14Mo2 + Junta de Borracha de Amianto com Revestimento
≤ 500

4. Juntas Espirais

As juntas espirais são formadas pelo enrolamento alternado de fitas metálicas e não metálicas, combinando resistência e desempenho de vedação. São uma escolha comum para conexões flangeadas de alta temperatura e alta pressão.
Nº
Nome
Temperatura de Serviço (°C)
20
0Cr18Ni9 + Junta Espiralada de Fibra de Papel de Amianto Especial
≤ 500
21
0Cr17Ni14Mo2 + Junta Espiralada de Grafite Flexível
≤ 650
22
00Cr17Ni14Mo2 + Junta Espiralada de PTFE
≤ 200

5. Juntas Camprofile (Estriadas)

As juntas camprofile possuem serrilhados concêntricos usinados nas superfícies superior e inferior de uma placa metálica central, cobertas com camadas de grafite flexível ou PTFE. São adequadas para serviços de alta temperatura, alta pressão e com flutuação de temperatura.
Nº
Nome
Temperatura de Serviço (°C)
23
10 ou 08 + Junta Camprofile de Grafite Flexível
≤ 450
24
0Cr13 + Junta Camprofile de Grafite Flexível
≤ 540
25
304 + Junta Perfilada de Grafite Flexível
≤ 650
26
316 + Junta Perfilada de PTFE
≤ 200

II. Temperatura de Serviço de Gaxetas de Válvulas Comuns

A gaxeta é utilizada para vedação da haste, e sua aplicabilidade de temperatura afeta diretamente a confiabilidade da vedação dinâmica da haste.
Anéis de vedação da haste da válvula - grafite flexível, grafite trançado com fio e vedação de PTFE para limites de temperatura
Nº
Nome
Temperatura de Serviço (°C)
1
Anel de Vedação de Grafite Flexível
≤ 600
2
Anel de Vedação de PTFE
≤ 200
3
Fio de Aço Inoxidável + Trança de Grafite Flexível
≤ 600
4
Gaxeta Trançada de Fita de PTFE Expandido com Grafite
≤ 250
5
Corda de Amianto Impregnada com Óleo
≤ 450
6
Corda de Amianto com Grafite
≤ 450
Notas de Seleção:
  • A gaxeta de grafite flexível tem o limite de temperatura mais alto (600°C) e é a escolha preferida para vedação de haste de válvula em altas temperaturas. No entanto, observe que a grafite pode sofrer perda oxidativa em meios fortemente oxidantes.
  • A gaxeta de PTFE tem um limite de temperatura mais baixo (200°C) e é adequada para serviço em temperatura ambiente e médio-baixa. Apresenta baixo coeficiente de atrito e bom desempenho de vedação.
  • A gaxeta à base de amianto foi gradualmente substituída pela grafite flexível.

III. Materiais do Corpo da Válvula e Temperaturas de Operação

1. Válvulas de Ferro Fundido

As válvulas de ferro fundido têm baixa condutividade térmica e são materiais frágeis. De acordo com a ANSI B16.1, a faixa de temperatura de operação é de -29 a 232°C. No entanto, o ferro fundido apresenta fragilidade pronunciada a baixas temperaturas; recomenda-se que a temperatura de serviço não seja inferior a 0°C. Atualmente, as válvulas de ferro fundido raramente são utilizadas na indústria petroquímica, e as regulamentações nacionais proibiram explicitamente o uso de ferro fundido em torneiras domésticas.

2. Válvulas de Aço Carbono

O aço carbono fundido (ASTM A216 WCB) e o aço carbono forjado (ASTM A105) têm uma faixa de temperatura de operação de -29 a 425°C. Para garantir a segurança, recomenda-se que a temperatura de operação não exceda 400°C.

3. Válvulas Criogênicas

Os materiais comuns para válvulas criogênicas incluem LCB, LCC, LF2, LF3 e aços inoxidáveis austeníticos como CF8, CF3, CF8M, CF3M, 304, 304L, 316 e 316L. Na produção real, o aço inoxidável austenítico é o material mainstream para válvulas criogênicas:
Válvula de aço inoxidável criogênica com bonnet estendido e placa de isolamento para serviço em baixa temperatura
  • CF8: adequado para -196°C
  • CF8M, CF3M: adequado para -254°C
Requisitos Estruturais Especiais para Válvulas Criogênicas:
  • Tampa Estendida:
Válvulas de gaveta, válvulas de globo e válvulas de esfera devem ser equipadas com uma tampa estendida e placa de isolamento para garantir que a temperatura da caixa de vedação permaneça acima de 0°C.
  • Orifício de Alívio de Pressão:
Válvulas de gaveta e válvulas de esfera devem ter um orifício de alívio de pressão na extremidade a montante. Gás liquefeito de petróleo e outros líquidos criogênicos podem aumentar a pressão em quase 100 vezes e expandir o volume em aproximadamente 600 vezes ao aquecer. Sem alívio de pressão, a vedação e a junta podem ser expelidas e, em casos graves, o corpo da válvula ou a tampa podem romper.
  • Vedação Unidirecional:
Devido ao orifício de alívio de pressão, todas as válvulas criogênicas são de vedação unidirecional. O corpo da válvula deve ser marcado com uma seta indicando a direção do fluxo do meio.

4. Válvulas de Aço Inoxidável Resistentes à Corrosão

Os aços inoxidáveis resistentes à corrosão são aços inoxidáveis austeníticos com alto teor de cromo-níquel ou alto teor de cromo-níquel-molibdênio, utilizados para diversos meios corrosivos. Eles são classificados em três tipos de acordo com o tipo de corrosão:
Tipo de Corrosão
Meio Representativo
Materiais Aplicáveis
Ácido Oxidante
Ácido Nítrico (HNO₃)
CF8, CF3, 304, 304L
Ácido Redutor
Ácido Acético (CH₃COOH)
CF8M, CF3M, 316, 316L
Ácido Halogênico
Ácido Fluorídrico (HF)
Liga Monel (M35-1, Monel 400, Monel K500)
Os aços inoxidáveis usados para válvulas resistentes à corrosão exigem teor de carbono o mais baixo possível (≤0,08%) ou carbono ultrabaixo (≤0,03%). Sua temperatura de operação é tipicamente ≤200°C.

5. Válvulas de Aço Inoxidável Resistentes ao Calor

Os aços inoxidáveis austeníticos também podem ser utilizados para válvulas de alta temperatura. No entanto, quando utilizados como aço resistente ao calor, exige-se que o teor de carbono seja adequadamente aumentado (para obter maior resistência a altas temperaturas), e o material deve passar por fusão especializada de aço para alta temperatura e tratamento térmico. Aços inoxidáveis de baixo carbono que não passaram por fusão e tratamento especializados de aço para alta temperatura não podem ser utilizados para válvulas de alta temperatura. Para o mesmo material de aço inoxidável, os requisitos quanto à condição de tratamento térmico e ao teor de carbono diferem fundamentalmente entre aplicações criogênicas, resistentes à corrosão e resistentes ao calor. Isso deve ser distinguido durante a seleção do material.

IV. Referência Rápida para Seleção de Temperatura

Faixa de Temperatura
Junta Recomendada
Embalagem Recomendada
Material do Corpo Recomendado
≤ 200°C
PTFE, Borracha
Anel de Embalagem de PTFE
Ferro Fundido, Aço Carbono, Aço Inoxidável
200 a 425°C
Junta Composta de Grafite Flexível
Embalagem de Grafite Flexível
Aço Carbono (≤400°C)
425 a 650°C
304 + Junta Composta de Grafite Flexível
Anel de Embalagem de Grafite Flexível
Aço Inoxidável (Grau Resistente ao Calor)
≤ -46°C
Junta Espiralada de Aço Inoxidável + Grafite Flexível
Gaxeta de Grafite Flexível
Aço Inoxidável Austenítico (CF8/CF8M/CF3M)

Contato
Deixe suas informações e entraremos em contato com você.
WhatsApp