Прокладки фланцевых соединений

Соединение корпуса арматуры с трубопроводом является одним из наиболее ответственных, к нему предъявляются такие требования, как прочность при воздействии внутреннего давления, сил и моментов от присоединенной части трубопровода; герметичность в течение эксплуатации при воздействии теплосмен и изменений давления, возможность периодического снятия арматуры для ремонта или монтажа новых изделий. Этим требованиям в условиях АС удовлетворяют наиболее полно два типа соединений: фланцевое и сварное.

Фланцевое соединение арматуры с трубопроводами имеет большую металлоемкость, чем соединение сваркой, и меньшую герметичность вследствие возможных протечек через прокладки в процессе работы. Однако возможность быстрого снятия арматуры с трубопровода для ремонта и замены (без вырезки) делает в ряде случаев наиболее целесообразным применение на АС фланцевого соединения арматуры с трубопроводами, иногда с дублирующей сваркой «на ус». Так, фланцевое соединение с трубопроводами имеют главные предохранительные клапаны D_у600 на АС с РБМК.

Основные требования, предъявляемые к фланцевым прокладкам состоят в следующем:

Ø при затяжке должны скомпенсировать погрешности технологического изготовления уплотнительных поверхностей;

Ø иметь достаточную упругость для сохранения герметичности соединения при возможной деформации фланцев во время эксплуатации;

Ø сохранять максимально свои уплотняющие свойства во время работы соединения;

Ø при затяжке соединения не повреждать уплотнительные поверхности.

Герметичность соединения обеспечивается в том случае, если материал прокладки имеет меньшую твердость, чем материал уплотнительных деталей.

Для изготовления прокладок применяются как неметаллические материалы, так и металлы. В подавляющем большинстве конструкций арматуры устанавливаются прокладки из паронита и фторопласта (табл.10.1).

Листовой паронит (ГОСТ 481-71) изготовляется из смеси асбестовых волокон (60-70%), растворителя, каучука (12-15%), минеральных наполнителей (15-18%) и серы (1,5-2%) путем вулканизации и вальцевания под большим давлением. Теплостойкость паронита зависит от количества в нем резины. Паронит - универсальный прокладочный материал и используется в арматуре для насыщенного и перегретого пара, горячих газов и воздуха, растворов щелочей и слабых растворов кислот при температуре до 450о С. Коэффициент трения паронита по металлу - 0,5.

Упругость паронита невелика. При контактном давлении свыше 32 МПа все неплотности в материале устраняются. Релаксация напряжений в период, ближайший после затяга, значительна. Чтобы улучшить плотность и увеличить сопротивление распору прокладки средой, на уплотняющих поверхностях соединения обычно создают две-три узкие канавки треугольного сечения, в которые паронит вдавливается под действием усилия затяга. Такие канавки делаются и при использовании других неметаллических прокладок. Листы паронита изготовляются толщиной до 6,0 мм. Прокладку целесообразно применить возможно более тонкую, но толщина ее должна быть достаточной для уплотнения при данной шероховатости обработанных поверхностей и площади уплотнения.

Для арматуры с температурой рабочей среды до +200^о С часто применяют прокладки из фторопласта-4, который не растворяется и не набухает ни в каких растворителях. Фторопласт несжимаем, отличается низкой упругостью, поэтому прокладки из него должны находиться в замкнутом объеме, причем зазоры между уплотнительными поверхностями, входящими одна в другую для образования замка, должны быть минимальными. Контактное давление при t=20^о С до 54,0 МПа. Для соединений с прокладками из фторопласта-4 после сборки и суточной выдержки требуется повторная обтяжка.

Таблица 10.1 – Неметаллические материалы для изготовления прокладок.

Материал	Среда	Предельная температура,^о С
Паронит* Фторопласт-4 ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал)	Воздух, пар, растворы щелочей, водород Коррозионные и агрессивные среды, газы Коррозионные и агрессивные среды
* - В зависимости от области применения различают паронит общего назначения (ПОН), паронит маслобензостойкий (ПМБ), паронит армированный (ПА), паронит стойкий к агрессивным средам (ПЭ) паранит электролизный.

Для изготовления прокладок используют пластины из фторопласта-4, выпускаемые размером от 25х25 до 600х600 и толщиной 0,8-2 мм.

На основе фторопласта-4 создан специальный фторопластовый уплотнительный материал ФУМ, имеющий антикоррозионные свойства.

Широкое распространение получили спирально навитые прокладки (СНП). Применение таких прокладок значительно увеличивает надежность фланцевых соединений, особенно в условиях циклично меняющихся температур и давлений при наличии ударов и вибраций.

Спирально навитые прокладки состоят из каркаса (предварительно спрофилированных слоев), ленты из нержавеющей хромоникелевой стали 12Х18Н10Т толщиной 0,2 мм и наполнителя - паронита или астбобумаги. Сечение прокладки представляет собой чередующиеся витки металла и наполнителя. Прокладки выпускаются толщиной 5 и 3,2 мм.

Таблица 10.2 - Параметры применения спиральновитых прокладок.

Тип	Материал прокладки	Среда	Предельные параметры применения
	Каркас	Наполнитель		Температу-ра,^о С	Рабочее давление, МПа
	12Х18Н9Т 12Х18Н10Т	Паронит ТП-1	Пар, вода и другие неагрессивные среды
	12Х18Н9Т 12Х18Н10Т 12Х18Н9 08Х18Н10	Паронит КП-2	Кислоты, щелочи, окислители и другие агрессивные среды		1,6
	12Х18Н9Т 12Х18Н10Т	Асбестовая бумага равнопрочная АРБ-3	Пар, сухие газы, тяжелые нефтепродукты и другие неагрессивные среды

Прокладки выпускаются с линейными размерами по внутреннему диаметру от 15 до 800 мм шириной поля до 40 мм при толщине 5 мм. При толщине 3,2 мм по внутреннему диаметру от15 до 650 мм шириной поля от 6,5 до 40 мм.

Для обеспечения герметичности во фланцевом соединении спирально навитые прокладки должны быть сжаты так, чтобы их толщина уменьшилась на 0,6-1 мм.

Для нормальных условий применения прокладки уплотнительные поверхности сопрягаемых деталей могут быть грубо обработаны с шероховатостью 0,1-0,15 мм. Для паровой арматуры высоких параметров необходима повышенная чистота поверхности.

Металлические прокладки изготовляются в виде плоских колец прямоугольного сечения из листового материала или в виде колец фасонного сечения из труб или поковок. К последним относятся прокладки сечением в виде овала, расположенного параллельно оси прокладки, и гребенчатые прокладки, имеющие сечение прямоугольника с треугольными выступами в виде гребенки.

Высокоэффективные прокладочные материалы из терморасширенного графита Т.Р.Г. высокой чистоты 99,8 – 99,9% углерода и минимальное количество примесей:

Хлор-ионов, золы, серы и обладают достоинствами:

Экологически чистые.

Гибкие, упругие, эластичные.

Диапазон рабочих температур от – 200⁰С до 2500⁰С

Выдерживает давление до 200 Мпа

Непроницаемый для газов и жидкости.

Химически инертен в большинстве агрессивных сред – кроме кислорода и сильных кислот.

Сохраняет упругие свойства при многократном использовании.

Не меняет своих свойств при изменении температуры, давления при максимально допустимых нагрузках.

Нет угара.

Имеет низкий коэффициент трения 0,08-0,1.