Выбор материала уплотнения клапана

Создано 09.29

Выбор материала арматуры: прокладка, набивка и температурные пределы корпуса

I. Рабочая температура распространённых прокладок арматуры

При выборе материала прокладки необходимо одновременно учитывать температуру среды, давление, коррозионную активность и тип уплотнительной поверхности фланца. Ниже приведена сводка с классификацией по типу прокладки.
Распространённые типы прокладок фланцев арматуры — резиновые, спирально-навитые, зубчатые (кампрофильные), из ПТФЭ и оболочковые прокладки для выбора по температуре

1. Резиновые прокладки

Резиновые прокладки обеспечивают герметичность за счёт эластичности материала и подходят для работы при низком давлении и температуре окружающей среды. Верхний температурный предел зависит от типа резины.
№
Наименование
Рабочая температура (°C)
1
Натуральный каучук
-50 до 90
2
Неопреновый каучук
-40 до 100
3
Нитрильный каучук (NBR)
-30 до 110
4
Бутадиен-стирольный каучук (SBR)
-30 до 100
5
Этилен-пропиленовый каучук (EPDM)
-40 до 130
6
Фторкаучук (FKM)
-50 до 200

2. Неметаллические и композитные прокладки

Асбестовые резиновые листы в значительной степени выведены из эксплуатации из-за ограничений на асбест и редко используются в современной инженерной практике. Прокладки из синтетического волокна и гибкие графитовые композитные прокладки в настоящее время являются наиболее широко применяемыми решениями.
Нет.
Наименование
Рабочая температура (°C)
7
Асбестовый каучуковый лист
≤ 300
8
Синтетический волокнистый каучук
от -40 до 200
9
Политетрафторэтилен (ПТФЭ)
≤ 200
10
ПТФЭ со стекловолокном
-100 до 260
11
Низкоуглеродистая сталь + композитная прокладка из гибкого графита
≤ 450
12
304 + композитная прокладка из гибкого графита
≤ 650

3. Рубашечные прокладки

Оболочковые прокладки состоят из металлической внешней оболочки, заключающей неметаллический наполнитель, сочетая прочность металла с герметизирующей адаптивностью неметаллических материалов.
Нет.
Наименование
Рабочая температура (°C)
13
Оболочковая прокладка из чистого алюминия L3 + асбестовая резина
≤ 200
14
Оболочковая прокладка из чистой меди T3 + асбестовая резина
≤ 300
15
Оболочковая прокладка из тонкого лужёного медного листа + асбестовая резина
≤ 400
16
Тонкий медный лист с цинковым покрытием + прокладка с асбестовой резиновой оболочкой
≤ 400
17
0Cr18Ni9 + прокладка с асбестовой резиновой оболочкой
≤ 500
18
00Cr19Ni10 + прокладка с асбестовой резиновой оболочкой
≤ 500
19
00Cr17Ni14Mo2 + прокладка с асбестовой резиновой оболочкой
≤ 500

4. Спирально-навитые прокладки

Спирально-навитые прокладки изготавливаются путём попеременной навивки металлических и неметаллических лент, сочетая прочность и герметизирующие свойства. Они являются распространённым выбором для фланцевых соединений, работающих при высоких температурах и давлении.
№
Наименование
Рабочая температура (°C)
20
0Cr18Ni9 + спирально-навитая прокладка из специального асбестового бумажного волокна
≤ 500
21
0Cr17Ni14Mo2 + спирально-навитая прокладка из гибкого графита
≤ 650
22
00Cr17Ni14Mo2 + PTFE Спирально-навитая прокладка
≤ 200

5. Прокладки с канавками (зубчатые)

Прокладки с канавками имеют концентрические насечки, выполненные на верхней и нижней поверхностях металлической сердцевины, покрытые слоями гибкого графита или PTFE. Они подходят для эксплуатации при высоких температурах, высоком давлении и колеблющихся температурах.
№
Наименование
Рабочая температура (°C)
23
10 или 08 + прокладка с канавками из гибкого графита
≤ 450
24
0Cr13 + прокладка с канавками из гибкого графита
≤ 540
25
304 + профильная прокладка из гибкого графита
≤ 650
26
316 + профильная прокладка из ПТФЭ
≤ 200

II. Рабочая температура распространённых набивок для арматуры

Набивка используется для уплотнения штока, и её температурная применимость напрямую влияет на надёжность динамического уплотнения штока.
Кольца сальниковой набивки штока арматуры — гибкий графит, плетёный графит с проволочной оплёткой и набивка из ПТФЭ для температурных ограничений
№
Наименование
Рабочая температура (°C)
1
Кольцо из гибкого графитового набивочного материала
≤ 600
2
Кольцо из набивочного материала PTFE
≤ 200
3
Плетёный набивочный материал из нержавеющей стали + гибкого графита
≤ 600
4
Плетёная набивка из расширенного PTFE с графитом
≤ 250
5
Пропитанный маслом асбестовый шнур
≤ 450
6
Графитоасбестовый шнур
≤ 450
Примечания по выбору:
  • Гибкая графитовая набивка имеет самый высокий температурный предел (600°C) и является предпочтительным выбором для уплотнения штока клапана при высоких температурах. Однако следует учитывать, что графит может подвергаться окислительной потере в сильнокислотных средах.
  • Набивка из ПТФЭ имеет более низкий температурный предел (200°C) и подходит для работы при температуре окружающей среды и средних/низких температурах. Она отличается низким коэффициентом трения и хорошими уплотнительными свойствами.
  • Асбестовая набивка постепенно заменена гибким графитом.

III. Материалы корпуса клапана и рабочие температуры

1. Чугунные клапаны

Чугунные клапаны обладают плохой теплопроводностью и являются хрупкими материалами. Согласно ANSI B16.1, диапазон рабочих температур составляет от -29 до 232°C. Однако чугун проявляет выраженную низкотемпературную хрупкость; рекомендуется, чтобы рабочая температура была не ниже 0°C. В настоящее время чугунные клапаны редко используются в нефтехимической промышленности, а национальные нормативы явно запрещают использование чугуна для бытовых смесителей.

2. Клапаны из углеродистой стали

Литая углеродистая сталь (ASTM A216 WCB) и кованая углеродистая сталь (ASTM A105) имеют диапазон рабочих температур от -29 до 425°C. Для обеспечения безопасности рекомендуется, чтобы рабочая температура не превышала 400°C.

3. Криогенные клапаны

Обычные материалы для криогенных клапанов включают LCB, LCC, LF2, LF3 и аустенитные нержавеющие стали, такие как CF8, CF3, CF8M, CF3M, 304, 304L, 316 и 316L. В реальном производстве аустенитная нержавеющая сталь является основным материалом для криогенных клапанов:
Криогенная арматура из нержавеющей стали с удлинённой крышкой и изолирующей пластиной для работы при низких температурах
  • CF8: подходит для -196°C
  • CF8M, CF3M: подходят для -254°C
Особые конструктивные требования к криогенным клапанам:
  • Удлинённая крышка:
Задвижки, запорные клапаны и шаровые краны должны быть оснащены удлинённой крышкой и изоляционной пластиной, чтобы температура сальниковой камеры оставалась выше 0°C.
  • Отверстие для сброса давления:
Задвижки и шаровые краны должны иметь отверстие для сброса давления на входном конце. Сжиженный нефтяной газ и другие криогенные жидкости при нагревании могут увеличить давление почти в 100 раз и расшириться в объёме примерно в 600 раз. Без сброса давления сальник и прокладка могут быть выбиты, а в серьёзных случаях корпус клапана или крышка могут разорваться.
  • Однонаправленное уплотнение:
Из-за дренажного отверстия все криогенные клапаны имеют однонаправленное уплотнение. На корпусе клапана должна быть нанесена стрелка, указывающая направление потока среды.

4. Коррозионностойкие нержавеющие клапаны

Коррозионностойкие нержавеющие стали — это высокохромистые никелевые или высокохромистые никель-молибденовые аустенитные нержавеющие стали, используемые для различных агрессивных сред. Они классифицируются на три типа в зависимости от вида коррозии:
Тип коррозии
Типичная среда
Применимые материалы
Окисляющая кислота
Азотная кислота (HNO₃)
CF8, CF3, 304, 304L
Восстанавливающая кислота
Уксусная кислота (CH₃COOH)
CF8M, CF3M, 316, 316L
Галогеновая кислота
Плавиковая кислота (HF)
Монель-сплав (M35-1, Monel 400, Monel K500)
Нержавеющие стали, используемые для коррозионностойкой арматуры, требуют как можно более низкого содержания углерода (≤0,08%) или сверхнизкого углерода (≤0,03%). Их рабочая температура обычно ≤200°C.

5. Жаростойкая нержавеющая сталь для арматуры

Аустенитные нержавеющие стали также могут применяться для высокотемпературной арматуры. Однако при использовании в качестве жаропрочной стали требуется соответствующее увеличение содержания углерода (для получения более высокой жаропрочности), а материал должен пройти специальную выплавку как жаропрочная сталь и термическую обработку. Низкоуглеродистые нержавеющие стали, не прошедшие выплавку и обработку в качестве жаропрочной стали, не могут применяться для высокотемпературной арматуры. Для одного и того же материала из нержавеющей стали требования к состоянию термической обработки и содержанию углерода принципиально различаются в зависимости от областей применения: криогенной, коррозионностойкой и жаропрочной. Это необходимо различать при выборе материала.

IV. Краткий справочник по выбору температуры

Диапазон температур
Рекомендуемая прокладка
Рекомендуемая набивка
Рекомендуемый материал корпуса
≤ 200°C
ПТФЭ, резина
Уплотнительное кольцо из ПТФЭ
Чугун, углеродистая сталь, нержавеющая сталь
200–425°C
Комбинированная прокладка из гибкого графита
Набивка из гибкого графита
Углеродистая сталь (≤400°C)
425–650°C
304 + комбинированная прокладка из гибкого графита
Уплотнительное кольцо из гибкого графита
Нержавеющая сталь (жаропрочная марка)
≤ -46°C
Нержавеющая сталь + спирально-навитая прокладка из гибкого графита
Набивка из гибкого графита
Аустенитная нержавеющая сталь (CF8/CF8M/CF3M)

Контакт
Оставьте свои контактные данные, и мы свяжемся с вами.

Служба поддержки клиентов

Продавайте на GOZVALVE.COM

WhatsApp