Фланец HGT20633 устанавливается в трапециевидной канавке фланца с восьмиугольной прокладкой с металлической кольцевой прокладкой, которая при затягивании соединительного болта сжимается под осевым давлением. Поскольку его материал (например, металл) обладает определенной пластичностью, пластическая деформация происходит под действием давления, плотно прикрепляется к внутренней стенке трапециевидной канавки (включая боковую и нижнюю поверхность), заполняя крошечный зазор между фланцевой канавкой и прокладкой, образуя начальную уплотнительную ленту. На этом этапе поверхность контакта прокладки с фланцевым желобом создает достаточное удельное давление уплотнения, чтобы предотвратить утечку среды.
HGT20633 Металлическая кольцевая прокладка
На герметичность восьмиугольной прокладки влияют различные факторы, которые включают в себя различные аспекты, такие как характеристики материала, конструкция, монтажные операции и условия работы, а именно:
I. Воздействие свойств материала
Прочность и пластичность материала
восьмиугольная прокладка должна обладать определенной пластичностью для деформации при сжатии, заполнения зазора фланцевой канавки; В то же время требуется достаточная прочность, чтобы противостоять долгосрочному воздействию давления среды и болтовой нагрузки. Если пластичность недостаточна, трудно сформировать плотное соединение; Недостаточная прочность может привести к чрезмерной деформации или разрыву при высоком давлении, что приведет к отказу уплотнения.
Например: материал из углеродистой стали имеет лучшую пластичность, но слабую коррозионную стойкость, подходит для низковольтных температурных условий; Пластичность и прочность сплава на основе никеля сбалансированы, а высокая и низкая температура, коррозионная стойкость, более подходит для суровой среды.
Твердость материала
Твердость восьмиугольной прокладки должна быть ниже твердости фланца 15 - 20HB (твердость по Бринелю), иначе она может поцарапать фланцевое уплотнение и нарушить уплотнение; Если твердость слишком низкая, фланцевая канавка может быть чрезмерно встроена при сжатии, что приводит к отказу прокладки или невозможности повторного использования.
Коррозионная и термостойкость
Коррозионная способность среды (например, кислотно - щелочная), колебания температуры (высокотемпературное окисление или низкотемпературное хрупкое) могут влиять на стабильность материала. Если коррозионная стойкость материала недостаточна, из - за коррозии могут образовываться отверстия или поверхностные повреждения; Недостаточная термостойкость может привести к размягчению (высокой температуре) или хрупкости (низкой температуре) материала, нарушая отношение уплотнения к давлению.
Влияние структуры и точности размеров
Допуск на форму и размер сечения
восьмиугольное сечение восьмиугольной подушки должно точно соответствовать фланцевой трапециевидной канавке (например, угол, длина края, толщина и т.д.). Если отклонение размера слишком велико (например, слишком длинная сторона не может быть встроена в канавку или несоответствие угла приводит к уменьшению контактной площади), это может привести к снижению сцепления прокладки с фланцевой канавкой и не может образовать эффективную уплотнительную ленту.
шероховатость поверхности
Поверхность восьмиугольной прокладки должна поддерживать определенную чистоту (обычно Ra 1,6 мкм). Если шероховатость поверхности слишком высока, есть царапины, заусенцы или вмятины, это может привести к тому, что крошечный зазор между плоскостями сцепления не может быть заполнен пластической деформацией, чтобы стать каналом утечки среды
III. Последствия установки и эксплуатации
предварительное натяжение болтов
Недостаточная сила предварительного натяжения: восьмиугольная прокладка не может генерировать достаточно пластическую деформацию, не плотно прикреплена к фланцевой канавке, отношение уплотнения к давлению недостаточно, среда легко просачивается из зазора.
Слишком большое предварительное натяжение: может привести к чрезмерной пластической деформации прокладки или даже к разрушению конструкции прокладки путем раздавливания или встраивания во фланцевый желоб; В то же время это может привести к деформации фланца, но вместо этого уменьшить герметичность.
В соответствии с условиями (давление, температура) необходимо рассчитать и контролировать предварительное натяжение болтов, чтобы обеспечить отношение уплотнения к давлению в разумном диапазоне.
точность обработки фланцевых пазов
Угол, глубина и шероховатость поверхности фланцевой трапециевидной канавки должны соответствовать восьмиугольной прокладке. Если на поверхности канавки есть царапины, деформация или угловое отклонение, это может привести к неравномерному контакту прокладки с поверхностью канавки и недостаточному давлению местного уплотнения, вызывая утечку.
Чистота установки
Если на поверхности фланцевой канавки или восьмиугольной подушки перед установкой присутствуют примеси (например, загрязнение нефтью, ржавчина, частицы), прокладка или фланец могут быть встроены при сжатии, что нарушает уплотнение сцепления и даже приводит к локальной концентрации напряжений прокладки и повреждению.
IV. ПОСЛЕДСТВИЯ УСЛОВИЙ РАБОТЫ
Давление и температура среды
Колебания давления: Краткосрочный скачок давления может привести к небольшому разделению поверхности сцепления прокладки с фланцевым желобом, если прокладка недостаточно эластична, не может быть своевременной компенсации отскока, будет мгновенная утечка; Долгосрочное высокое давление может привести к потере пластичности прокладки из - за усталости.
Изменение температуры: высокая температура может вызвать ползучесть металлического материала, что приводит к снижению удельного давления уплотнения; Резкое изменение температуры (например, чередование тепла и холода) из - за разницы в коэффициенте теплового расширения и усадки прокладки и фланца создает дополнительное напряжение и разрушает состояние сцепления.
характеристики среды
Вязкость, проницаемость, коррозия и т. Д. Среды влияют на эффект уплотнения. Среда с низкой вязкостью (например, газ) имеет сильную проницаемость и требует более высокой адгезии к поверхности уплотнения; Коррозионная среда постепенно расширяет канал утечки, разрушая прокладку или фланец через крошечный зазор.
-
HGT20633 Металлическая кольцевая прокладка
V. Последствия повторного использования
Хотя восьмиугольная прокладка может быть повторно использована, но после многократной разборки и сборки ее поверхность может быть повреждена уплотнительной лентой из - за износа и деформации, а накопление пластической деформации приведет к снижению точности сцепления прокладки с фланцевым желобом, а герметичность постепенно уменьшается. Поэтому перед повторным использованием необходимо проверить состояние поверхности прокладки и изменения размера, а при необходимости заменить новую прокладку.
АНа, герметичность восьмиугольной прокладки является результатом многофакторной синергии, такой как материал, структура, установка и условия работы, практическое применение должно быть всесторонне оптимизировано в соответствии с конкретными условиями для обеспечения его надежности в суровых условиях, таких как высокая температура и высокое давление.
Старение или повреждение восьмиугольной прокладки в основном связано с постоянным разрушением свойств материала, структурной целостности и герметичности в условиях, которые значительно ускоряют этот процесс:
I. Температурная среда
Долгосрочная жара
Когда температура превышает предел толерантности материала (например, углеродистая сталь превышает 425°C, нержавеющая сталь 304 превышает 650°C), происходит ползучесть металлического материала (медленная пластическая деформация, вызванная постоянным напряжением при высокой температуре), что приводит к постепенному снижению коэффициента уплотнения восьмиугольной прокладки и ослаблению сцепления с фланцевым желобом. В то же время высокая температура может спровоцировать окисление материала (например, образование оксидной коры на поверхности углеродистой стали), что приводит к трещинам или отслоению поверхности прокладки, нарушая целостность уплотнения.
Например, в паровых трубопроводах котлов длительные температуры выше 800 °C могут привести к отказу восьмиугольной подушки из углеродистой стали из - за чрезмерной ползучести.
Частые колебания температуры
Режим чередования тепла и холода (например, реактор с прерывистой работой) создает дополнительное напряжение между восьмиугольной прокладкой и фланцем из - за разницы в коэффициенте теплового расширения и охлаждения. После многократного цикла прокладка может иметь микротрещину из - за усталости или ослабевать на стыке с фланцевым желобом, что приводит к отказу уплотнения.
Высокое давление и резкие колебания давления
постоянство сверхвысокого давления
Когда давление системы превышает проектный диапазон несущего давления восьмиугольной подушки (например, более 42 МПа), прокладка накапливает пластическую деформацию из - за чрезмерного радиального расширения и даже « прикасается» с фланцевым желобом, что приводит к разрыву прокладки или невозможности повторного использования при демонтаже.
Давление поднимается.
В случае колебания давления в устье скважины при добыче нефти и изменения давления в химическом реакторе между восьмиугольной подушкой и фланцевым желобом возникает мгновенная ударная нагрузка. Повторяющийся удар давления может привести к усталостному износу поверхности прокладки или сделать отношение уплотнения к давлению нестабильным, образуя канал утечки.
III. Коррозионная диэлектрическая эрозия
Сильно коррозионная среда
Когда среда является сильной кислотой (например, соляной кислотой, азотной кислотой), сильной щелочью (например, раствором гидроксида натрия) или жидкостью, содержащей хлорионы и сульфиды, химическая коррозия может произойти, если материал восьмиугольной подушки не обладает достаточной коррозионной стойкостью (например, при контакте с кислотной средой из углеродистой стали):
Поверхность образует коррозионную яму, которая нарушает выравнивание уплотнения;
После эрозии прочность материала снижается, не выдерживает предварительного натяжения болтов и давления среды, что приводит к разрушению прокладки.
Межкристаллическая коррозия
При определенных средах (например, высокотемпературной воде, содержащей ионы хрома) и температурных условиях восьмиугольная прокладка материала из нержавеющей стали может вызвать межкристаллическую коррозию, которая ослабляет внутреннюю структуру материала, теряет несущую способность и в конечном итоге разрывается под давлением.
Очистка и износ среды
Высокоскоростное размывание жидкостью
В зонах высокоскоростной жидкости, таких как выход центробежного насоса, изгиб трубопровода и т. Д. Среда (особенно жидкость, содержащая твердые частицы, такие как раствор и шлам) непрерывно размывает уплотнение восьмиугольной прокладки. Длительное размывание изнашивает поверхность прокладки, разрушает начальную уплотнительную ленту и может привести к локальному истончению прокладки и снижению прочности.
Вибрация и смещение
Если оборудование (например, компрессор, насос) работает при сильной вибрации или трубопровод вызывает осевое / радиальное смещение из - за теплового расширения и охлаждения, восьмиугольная прокладка имеет относительное трение с фланцевым желобом. Повторное трение может привести к износу края прокладки, деформации и даже привести к ослаблению предварительного натяжения болта, что еще больше усугубит отказ уплотнения.
V. Несовместимые свойства среды
Низкая вязкость, высокопроницаемая среда
Такие, как водород, природный газ и другие низковязкие газы, их молекулярный размер, сильная проницаемость, если восьмиугольная прокладка и фланцевая канавка прикреплены к крошечному зазору, среда будет продолжать проникать и оказывать « кавитационное » действие на материал прокладки, постепенно расширяя зазор и приводя к отказу уплотнения.
высокотемпературная расплавленная среда
Например, расплавленная соль, жидкий металл и т. Д. При высоких температурах может произойти химическая реакция с материалом восьмиугольной подушки (например, растворение легированных элементов) или поверхность прокладки « склеена» или разорвана из - за цикла затвердевания - плавления среды.
