Види прокладок для фланцевих з'єднань

З'єднання промислових сталевих трубопроводів часто виконується з використанням фланцевого методу. Він повсюдно використовується у водопостачанні, опаленні, газопроводах і нафтогазових магістралях.

Для забезпечення герметичності фланцевого з'єднання використовуються ущільнювальні прокладки з різних матеріалів. За допомогою цього методу трубопроводи можуть з'єднуватися з різними пристроями і технологічними ємностями, включно з теплообмінниками.

Особливості фланцевих прокладок

Фланцева прокладка - це важливий елемент в інженерії. Вона застосовується для створення надійного статичного ущільнення між двома фланцями в різноманітних умовах, коли показники тиску і температури можуть варіюватися. Прокладки відіграють ключову роль у запобіганні витокам, збереженні цілісності та забезпеченні довгого терміну служби фланцевого з'єднання. Вони заповнюють найдрібніші простори між поверхнями, створюючи герметичне ущільнення і не пропускаючи гази та рідини.

Існує кілька типів прокладок, кожен з яких має свої особливості і розрахований на певні умови експлуатації:

• Неметалеві. Виробляються з композитних матеріалів - арамідного волокна, скловолокна, еластомеру, PTFE, графіту та інших. Вони застосовуються в системах з низьким тиском і можуть задіюватися з плоскими фланцями та виробами з піднятою поверхнею.
• Напівметалеві. Вони складаються з металу і неметалевих компонентів. Метал забезпечує міцність, а неметалева частина герметично закриває з'єднання. Спірально-навиті та гумові, а також графітові з армуванням металом є прикладами таких напівметалевих виробів.
• Металеві. Їх виробляють з одного або декількох металів і використовують як кільцеві прокладки. Їх зазвичай наносять на спеціальні фланці, забезпечуючи високоякісне ущільнення шляхом створення контакту між прокладкою і фланцем. Під дією тиску створюється надійне ущільнення завдяки переходу "м'якого" металу прокладки в структуру більш жорсткого фланця.

Важливо правильно вибирати тип прокладки для труб залежно від умов експлуатації, щоб забезпечити бездоганне функціонування фланцевих з'єднань. Різні за матеріалом і конструкцією вироби підходять для різних галузей - нафтогазова, хімічна, харчова промисловість, енергетика, водопостачання.

Популярні прокладки для фланцевих з'єднань

Розглянемо напівметалеві прокладки для труб, що найчастіше застосовуються, та їхні характеристики. Вони широко використовуються в різних індустріях, оскільки забезпечують надійне ущільнення навіть в умовах змінних тисків і температур.

Спірально-навиті

Цей тип прокладок вперше був випущений компанією Flexitallic на початку XX століття у відповідь на підвищені вимоги до ущільнень, що були спричинені зростанням температур і тисків у нафтовій промисловості. Спірально-навиті прокладки чудово підходять для ситуацій, де необхідна висока гнучкість і здатність відновлюватися в умовах змінних навантажень. Ці вироби можуть витримувати екстремальні температури, сильний тиск і агресивні рідини/гази.

Спірально-навиті фланцеві прокладки забезпечують високий ступінь герметичності завдяки комбінації металевої спіралі та неметалевої частини. Металева спіраль забезпечує пружність і пружність, що дає змогу прокладці адаптуватися до змін тиску і температури, а неметалевий фрагмент забезпечує хімічну стійкість і ущільнення.

Принцип роботи виробів ґрунтується на механічних характеристиках спіралі, а не на стискуваних матеріалах, що робить їх ідеальними для низьких і змінних навантажень на болти. Застосовуються в енергетиці, нафтогазовій та хімічній промисловості. Зазвичай вони мають графітові або PTFE (фторопласт) наповнювачі та зовнішні обмотки з нержавійки. Спіраль не повинна бути сильно стиснутою, і для регулювання стиснення зазвичай використовується сталеве кільце прокладки. Для збільшення тиску застосовується додаткове сталеве кільце, яке також діє як бар'єр, запобігаючи пошкодженню обмоток прокладки і фланця.

Встановлення спірально-накручених фланцевих прокладок вимагає акуратності та відповідності процедурам встановлення. Їх слід правильно затягувати, щоб забезпечити рівномірний тиск на всій поверхні прокладки.

Кампрофільні

Вироби з вигнутим профілем, або жолобчасті, широко застосовуються в різних сферах індустрії. Вони знаходять застосування між фланцями, в теплообмінниках, задіюються навіть на ядерних енергетичних установках, де існують високі тиски і температури. Ці прокладки якісно ущільнюють і контролюють посилені навантаження на болти.

Використовуються для з'єднання сталевих трубопроводів промислового призначення. Основою цих прокладок слугує металеве ядро, зазвичай виготовлене з неіржавкої сталі. На цьому металевому ядрі є концентричні канавки, розташовані по обидва боки, і вони покриваються ущільнювальними речовинами. Залежно від обставин герметизуючі шари можуть бути виконані з різних матеріалів:

• графіт;
• алюміній;
• PTFE (політетрафторетилен, більш відомий як тефлон);
• CAF;
• срібло.

Кампрофільні фланцеві прокладки забезпечують високий ступінь герметичності завдяки металевому ободу, який надає виробу пружності та здатності адаптуватися до змін тиску й температури. Неметалевий шар додає хімічну стійкість і додаткове ущільнення.

Прокладки з гнутим профілем можна використовувати навіть без додаткових ущільнювальних шарів, щоб створити надійне ущільнення, але при цьому залишається ризик пошкодити поверхню фланця, особливо якщо навантаження занадто високі. Додаткові ущільнювальні шари виконують важливу функцію в захисті поверхні фланців від пошкоджень і забезпечують надійне герметизування.

З оболонкою з металу

Як можна зрозуміти з назви, вони мають зовнішню оболонку, всередині якої міститься металевий або неметалевий наповнювач. Сировина наповнювача надає прокладці пружності, а оболонка з металу слугує захистом наповнювача і забезпечує стійкість до тиску, температурних змін і корозії. 

Властивості цих виробів до самовідновлення мають свої обмеження. Прокладки з оболонкою з металу вимагають винятково гладкої поверхні фланця і високого навантаження на болти для забезпечення герметичності. 

Із западиною під прокладку овального перерізу

Ще одним важливим видом виробів є металеві прокладки для фланців із западиною під прокладку овального перетину. Ці з'єднання вперше були розроблені для нафтогазової промисловості, де екстремальні умови вимагають надійних ущільнень. Вони широко використовуються на обладнанні для свердління та обробки свердловин. Такі з'єднання також застосовуються на об'єктах з високим тиском. Один із найпоширеніших типів у цій категорії - кільце типу R. 

Прокладки RTJ (Ring Type Joint) виготовляють із різних матеріалів - нержавіюча та вуглецева сталь, латунь, інші сплави. Вибір матеріалу залежить від хімічної сумісності з переданим середовищем і робочих умов.

Фланцеві прокладки RTJ часто використовують у галузях, що вимагають високої надійності герметичності. Особливо часто їх застосовують у нафтогазовій і хімічній промисловості. Вони широко задіюються в з'єднаннях трубопроводів, вентилів, насосів та іншого обладнання. Встановлення прокладок RTJ вимагає особливої уважності та ретельності. Важливо правильно затягувати болти на фланцях, щоб забезпечити рівномірний тиск і герметичність з'єднання.

Прокладки RTJ не підходять для всіх типів фланцевих з'єднань і іноді вимагають спеціальної підготовки поверхні. Тому перед вибором і встановленням фланцевих прокладок RTJ рекомендується консультуватися з інженером або фахівцем зі з'єднань трубопроводів.

Під час вибору матеріалів для конструкції враховуються відповідність матеріалу фланця, стійкість до корозії та агресивних середовищ. Також твердість матеріалу RTJ має бути меншою, ніж у фланців.

Прокладки з м'якого заліза, низьковуглецевої сталі та інших чорних матеріалів за замовчуванням захищаються від корозії покриттям цинком або кадмієм завтовшки не більше 0,0005 дюйма. За запитом можуть поставлятися з'єднання з покриттями з альтернативних матеріалів.