Виды прокладок для фланцевых соединений

Соединение промышленных стальных трубопроводов часто выполняется с использованием фланцевого метода. Он повсеместно используется в водоснабжении, отоплении, газопроводах и нефтегазовых магистралях.

Для обеспечения герметичности фланцевого соединения используются уплотнительные прокладки из разных материалов. С помощью этого метода трубопроводы могут соединяться с различными устройствами и технологическими емкостями, включая теплообменники.

Особенности фланцевых прокладок

Фланцевая прокладка – это важный элемент в инженерии. Она применяется для создания надежного статического уплотнения между двумя фланцами в разнообразных условиях, когда показатели давления и температуры могут варьироваться. Прокладки играют ключевую роль в предотвращении утечек, сохранении целостности и обеспечении долгого срока службы фланцевого соединения. Они заполняют мельчайшие пространства между поверхностями, создавая герметичное уплотнение и не пропуская газы и жидкости.

Существует несколько типов прокладок, каждый из которых обладает своими особенностями и рассчитан на определенные условия эксплуатации:

• Неметаллические. Производятся из композитных материалов – арамидного волокна, стекловолокна, эластомера, PTFE, графита и других. Они применяются в системах с низким давлением и могут задействоваться с плоскими фланцами и изделиями с приподнятой поверхностью.
• Полуметаллические. Они состоят из металла и неметаллических компонентов. Металл обеспечивает прочность, а неметаллическая часть герметично закрывает соединение. Спирально-навитые и резиновые, а также графитовые с армированием металлом являются примерами таких полуметаллических изделий.
• Металлические. Их производят из одного или нескольких металлов и используют в качестве кольцевых прокладок. Они обычно наносятся на специальные фланцы, обеспечивая высококачественное уплотнение путем создания контакта между прокладкой и фланцем. Под действием давления создается надежное уплотнение благодаря переходу «мягкого» металла прокладки в структуру более жесткого фланца.

Важно правильно выбирать тип прокладки для труб в зависимости от условий эксплуатации, чтобы обеспечить безупречное функционирование фланцевых соединений. Разные по материалу и конструкции изделия подходят для различных отраслей – нефтегазовая, химическая, пищевая промышленность, энергетика, водоснабжение.

Популярные прокладки для фланцевых соединений

Рассмотрим наиболее часто применяемые полуметаллические прокладки для труб и их характеристики. Они широко используются в различных индустриях, так как обеспечивают надежное уплотнение даже в условиях переменных давлений и температур.

Спирально-навитые 

Этот тип прокладок впервые был выпущен компанией Flexitallic в начале XX века в ответ на повышенные требования к уплотнениям, которые были вызваны ростом температур и давлений в нефтяной промышленности. Спирально-навитые прокладки отлично подходят для ситуаций, где необходима высокая гибкость и способность восстанавливаться в условиях переменных нагрузок. Эти изделия могут выдерживать экстремальные температуры, сильное давление и агрессивные жидкости/газы.

Спирально-навитые фланцевые прокладки обеспечивают высокую степень герметичности благодаря комбинации металлической спирали и неметаллической части. Металлическая спираль обеспечивает пружинистость и упругость, что позволяет прокладке адаптироваться к изменениям давления и температуры, а неметаллический фрагмент обеспечивает химическую стойкость и уплотнение.

Принцип работы изделий основан на механических характеристиках спирали, а не на сжимаемых материалах, что делает их идеальными для низких и переменных нагрузок на болты. Применяются в энергетике, нефтегазовой и химической промышленности. Обычно они имеют графитовые или PTFE (фторопласт) наполнители и внешние обмотки из нержавейки. Спираль не должна быть сильно сжатой, и для регулировки сжатия обычно используется стальное кольцо прокладки. Для увеличения давления применяется дополнительное стальное кольцо, которое также действует как барьер, предотвращая повреждение обмоток прокладки и фланца.

Установка спирально-навитых фланцевых прокладок требует аккуратности и соответствия процедурам установки. Их следует правильно затягивать, чтобы обеспечить равномерное давление на всей поверхности прокладки.

Кампрофильные 

Изделия с изогнутым профилем, или желобчатые, широко применяются в различных сферах индустрии. Они находят применение между фланцами, в теплообменниках, задействуются даже на ядерных энергетических установках, где существуют высокие давления и температуры. Эти прокладки качественно уплотняют и контролируют усиленные нагрузки на болты.

Используются для соединения стальных трубопроводов промышленного назначения. Основой этих прокладок служит металлическое ядро, обычно изготовленное из нержавеющей стали. На этом металлическом ядре имеются концентрические канавки, расположенные с обеих сторон, и они покрываются уплотнительными веществами. В зависимости от обстоятельств герметизирующие слои могут быть выполнены из различных материалов:

• графит;
• алюминий;
• PTFE (политетрафторэтилен, более известный как тефлон);
• CAF;
• серебро. 

Кампрофильные фланцевые прокладки обеспечивают высокую степень герметичности благодаря металлическому ободу, который придает изделию упругость и способность адаптироваться к изменениям давления и температуры. Неметаллический слой добавляет химическую стойкость и дополнительное уплотнение.

Прокладки с гнутым профилем можно использовать даже без дополнительных уплотнительных слоев, чтобы создать надежное уплотнение, но при этом остается риск повредить поверхность фланца, особенно если нагрузки слишком высокие. Дополнительные уплотнительные слои выполняют важную функцию в защите поверхности фланцев от повреждений и обеспечивают надежное герметизирование.

С оболочкой из металла

Как можно понять из названия, они имеют внешнюю оболочку, внутри которой находится металлический или неметаллический наполнитель. Сырье наполнителя придает прокладке упругость, а оболочка из металла служит защитой наполнителя и обеспечивает устойчивость к давлению, температурным изменениям и коррозии. 

Свойства этих изделий к самовосстановлению имеют свои ограничения. Прокладки с оболочкой из металла требуют исключительно гладкой поверхности фланца и высокой нагрузки на болты для обеспечения герметичности. 

Со впадиной под прокладку овального сечения

Еще одним важным видом изделий являются металлические прокладки для фланцев со впадиной под прокладку овального сечения. Эти соединения впервые были разработаны для нефтегазовой промышленности, где экстремальные условия требуют надежных уплотнений. Они широко используются на оборудовании для сверления и обработки скважин. Такие соединения также применяются на объектах с высоким давлением. Один из наиболее распространенных типов в этой категории – кольцо типа R. 

Прокладки RTJ (Ring Type Joint) изготавливают из различных материалов – нержавеющая и углеродистая сталь, латунь, другие сплавы. Выбор материала зависит от химической совместимости с передаваемой средой и рабочих условий.

Фланцевые прокладки RTJ часто используются в отраслях, требующих высокой надежности герметичности. Особенно часто их применяют в нефтегазовой и химической промышленности. Они широко задействуются в соединениях трубопроводов, вентилей, насосов и другого оборудования. Установка прокладок RTJ требует особой внимательности и тщательности. Важно правильно затягивать болты на фланцах, чтобы обеспечить равномерное давление и герметичность соединения.

Прокладки RTJ не подходят для всех типов фланцевых соединений и иногда требуют специальной подготовки поверхности. Поэтому перед выбором и установкой фланцевых прокладок RTJ рекомендуется консультироваться с инженером или специалистом по соединениям трубопроводов.

При выборе материалов для конструкции учитываются соответствие материала фланца, стойкость к коррозии и агрессивным средам. Также твердость материала RTJ должна быть меньше, чем у фланцев.

Прокладки из мягкого железа, низкоуглеродистой стали и других черных материалов по умолчанию защищаются от коррозии покрытием цинком или кадмием толщиной не более 0,0005 дюйма. По запросу могут поставляться соединения с покрытиями из альтернативных материалов.