Виды прокладок для фланцевых соединений

Справочник по подбору фланцевых соединений. Часть 3. Уплотнительные материалы

• ГОСТ 28759.8-90 «Прокладки металлические восьмиугольного сечения. Конструкция и размеры. Технические требования».

• ОСТ 26.260.461-99 «Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные для фланцев арматуры. Конструкция, размеры и общие технические требования».

• ОСТ 26-845-73 «Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные. Конструкция и размеры. Технические требования».

• АТК 26-18-6-93 «Прокладки овального и восьмиугольного сечения стальные».

• ГОСТ 10493-81 «Линзы уплотнительные жесткие и компенсирующие на Ру 20-100 МПа» и т. д.

Наиболее востребованные уплотнительные материалы

Прокладки из неметаллических материалов Прокладки плоские эластичные (ГОСТ 15180-86)

Прокладки плоские по ГОСТ 15180-86 — плоские эластичные прокладки, изготавливаемые из паронита, резины, картона, фторопласта-4 и композиционных материалов на их основе для фланцев арматуры, соединительных частей и трубопроводов с уплотнительными поверхностями исполнений 1 -5,8,9 по ГОСТ 12815-80, изготавливаемые на условное давление от 0,1 до

20 МПа (от 1 до 200 кгс/см 2 ) и условный проход от 10 до 3000 мм.

Исполнения уплотнительных поверхностей по ГОСТ 12815-80

Условное давление, Ру, МПа (кгс/см 2 )

Условный проход, Ду,мм

Этот материал является универсальным прокладочным материалом для уплотнения плоских разъемов с различными средами (холодных и горячих газов, воздуха, пара, масел, нефтепродуктов и др.). В зависимости от назначения паронит изготавливают семи марок, некоторые из которых используются для уплотнения фланцевых соединений: ПОН, ПМБ, ПМБ-1, ПК, ПА, ПОН-А, ПОН-Б. Применяется в химической и нефтехимической промышленности, в машиностроении, металлургии и металлообработке, электротехнике и электроэнергетике для обеспечения необходимой герметичности соединений различного типа в условиях воздействия агрессивных сред, высоких температур и давления.

Паронит используется при диапазоне температур от -40 до +450 °С и при показателях по давлению до 6,4 МПа (64 кгс/см 2 ). Эти показатели позволяют транспортировать по системе воду, пар, воздух, сухие нейтральные инертные газы, водные растворы солей, аммиак, жидкий азот и кислород, а также тяжелые и легкие нефтепродукты.

ПОН-А.Для этого материала существуют ограничения по давлению при применении его

для уплотнения типов соединения «гладкие». Возможность их использования в этом случае допустима лишь при давлении до 4 МПа (40 кгс/см 2 ). В остальных случаях выдерживается давление до 4,5 МПа (45 кгс/см 2 ), и температура от -40 до +450 °С. Возможность транспортировки следующих сред: перегретая вода, пар, жидкий и газообразный аммиак, тяжелые и легкие нефтепродукты.

ПОН-Б. Как и ПОН-А, этот материал обладает теми же самыми ограничениями. А вот диапазон по давлению у него более широк до 6,4 МПа (64 кгс/см 2 ), температуру выдерживает такой материал от -50 до +450 °С. Рабочая среда практически та же, что и ПОН-А, но добавляются следующие рабочие среды: спирты, жидкий кислород и азот.

ПОН-В. Прокладки из материала ПОН-В применяются в системах, транспортирующих минеральные масла и легкие нефтепродукты, топливно-воздушные смеси, воздух, воду, тосол и антифриз. Эти уплотнительные материалы выдерживают давление до 4 МПа (40 кгс/см 2 ).

ПМБ (паронит маслобензостойкий) используется для тех же типов соединения, как и ПОН. Показатели по температуре мало чем отличаются от показателей ПОН, от -40 до +490 °С, однако давление такой материал выдерживает до 10 МПа (100 кгс/см 2 ), кроме «гладких» исполнений, также в отличие от последнего этот вид материала устойчив к агрессивному воздействию масел и бензина. Для уплотнения соединений на газопроводах природного газа и в установках сжиженных газов рекомендуется применять паронит марки ПМБ (в диапазоне температур от -40 до +60 «С и предельного давления до 1,6 МПа (16 кгс/см 2 ).

ПМБ-1 (паронит маслобензостойкий — 1) применение этого вида материала ограничивается показателями по давлению до 4 МПа (40 кгс/см 2 ) при использовании для «гладкого» вида исполнения, для других типов исполнения соответствуют диапазоны температур от -2 до +250 °С и показатели по давлению до 16 МПа (160 кгс/см 2 ). Рекомендован для систем, транспортирующих тяжелые и легкие нефтепродукты, масляные фракции, жидкость ВПС, хладоны 12,22,114В-2.

ПК (паронит кислотостойкий) применяется для всех вышеупомянутых типов исполнения без особых ограничений по температуре и давлению для какого-либо из них. Температура до 250 °С и давление до 10 МПа (100 кгс/см 2 ). Применяется в системах, транспортирующих воду, пар, нейтральные сухие инертные газы, воздух, тяжелые и легкие нефтепродукты и масляные фракции.

ПА (паронит армированный сеткой) используется для уплотнения неподвижных соединений типа «гладкие» с рабочим давление среды до 4 МПа (40 кгс/см 2 ), а также «шип-паз», «выступ-впадина» без ограничений. Температура до 180 °С и давление до 10 МПа (100 кгс/см 2 ). Подходят для систем, транспортирующих воду, пар, нейтральные сухие инертные газы, воздух, тяжелые и легкие нефтепродукты и масляные фракции.

Фторопласт-4 обладает исключительной стойкостью ко всем кислотам, растворителям, нефтепродуктам, щелочам (кроме щелочных металлов). Обладает достаточно широким диапазоном температур от -269 до +260 °С, инертностью, стойкостью к водяному пару, климатическим и бактериальным

воздействиям, достаточно высокой прочностью, отличными диэлектрическими, антифрикционными и антиадгезионными свойствами.

Применяется для уплотнения резьбовых соединений в пищевой и медицинской промышленности, в технологических трубопроводах для транспортировки агрессивных газовых и жидких сред в диапазоне температур от -60 до +200 °С и при высоких давлениях до 10 МПа (100 кгс/см 2 ).

Представляет собой ленту, изготовленную из фторопласта, содержащего смазку. ФУМ является уплотнителем для различных типов резьбовых соединений из всех материалов.

Уникальные свойства фторопласта позволяют использовать данный материал в качестве уплотнительного элемента. Выпускаются в виде:

• жгутов круглого и прямоугольного сечения;

Жгут ФУМ служит в качестве прокладок для неподвижных уплотнений и сальниковых набивок в насосах и арматуре, работающих при повышенных температурах и агрессивных средах.

Если по условиям работы прокладкам требуются огнестойкие свойства, то для их изготовления рекомендуется применять:

•асбестовый картон (ГОСТ 2850-80) марок КАОН-1,КАОН-2;

• асбестовоеармированное полотно (ГОСТ2198-76) представляет собой прорезиненную и прографитизированную ткань полотняного или саржевого переплетения на основе латунной проволоки.

Используется для изготовления прокладок под фланцевые соединения, можно разделить на несколько видов: теплостойкая, маслобензостойкая, морозостойкая, кислотно-щелочестойкая и пищевая. Этот материал обладает высокой эластичностью, что позволяет легко достичь плотности между металлической поверхностью фланца и прокладкой, не применяя особых усилий при затяжке. Материал обладает высокой устойчивостью к различным агрессивным средам, а также является практически непроницаемым для газов, паров и жидкостей.

В зависимости от твердости резина подразделяется на мягкую, средней твердости и повышенной твердости.

В зависимости от стойкости к воздействию масла и бензина маслобензостойкая резина подразделяется на марки А и Б.

Для фланцевых соединений систем газораспределения с рабочим давлением до 6 кгс/см 2 (0,6 МПа) рекомендуется применять прокладки, изготовленные из листовой маслобензостойкой резины (МБ) марок А и Б (без тканевой основы) по ГОСТ 17133-83 и ГОСТ 7338-77 толщиной 3-5 мм.

Примечание. Поскольку чрезмерное сжатие ухудшает свойства резины, деформацию ее необходимо ограничить 30-50 % допускаемой.

Примечание. Основным минусом некоторых неметаллических прокладок можно считать наличие в них асбеста, который уже запрещен во многих зарубежных странах в связи с тем, что асбест является неэкологическим материалом и вреден для здоровья человека.

Металлические прокладки обеспечивают высокую герметизацию в условиях высокого давлениях

и температуры. Для уплотнения соединения деталей, оборудования установок сжиженных газов и на газопроводах всех давлений рекомендуемыми материалами для изготовления металлических прокладок являются:

• алюминий листовой отожженный по ГОСТ 13722-78, ленты из алюминия или алюминиевых сплавов (отожженных) по ГОСТ 13726-78, ГОСТ 21361-76, толщиной 1-4 мм;

• медь листовая мягкая марок М1, М2 по ГОСТ 495-77.

Прокладки овального и восьмиугольного сечения изготавливаются в соответствии со следующими нормативными документами: ОСТ 26-845-73; АТК 26-18-6-93; ГОСТ 28759.8-90.

Предназначены для уплотнения фланцевых соединений, выполненных с исполнением 7 (для прокладок овального сечения) на условное давление Ру 6,3 до 16,0 МПа (от 63 до 160 кгс/см 2 ) и температуру от -70 до 600 °С.

Прокладки могут изготавливаться из стали 08кп по ГОСТ 1577 и 10695 по ГОСТ 11036, стали 08X13 по ГОСТ 7350 или по ГОСТ 5949, из стали 08X18Н10 по ГОСТ 7350 или по ГОСТ 5949.

Согласно нормативным документам, допускается изготовление этих прокладок и из других марок стали в зависимости от требований по эксплуатации.

Линзовые прокладки предназначены для применения в химической и нефтехимической отраслях для систем с повышенными требованиями к безопасности для уплотнения фланцевых соединений арматуры, соединительных частей и трубопроводов на условное давление от 2 до 100 МПа (от 20 до 1000 кгс/см 2 ) и температурой среды от -50 до +510 °С. Изготавливаются по ГОСТ 10493-81.

Линзовая прокладка служит уплотнительным материалом для фланцев с исполнением уплотнительной поверхности 6. Особенность этого исполнения состоит в том, что его конструкция обуславливает применение только линзовой прокладки.

Существует два вида линзовых прокладок: жесткие и компенсирующие. В свою очередь жесткая линза бывает исполнения 1, с буртом, либо исполнения 2, без бурта. Компенсирующие линзы делятся по показателям давления: линза исполнения 1 применяется при давлении до 50 МПа (500 кгс/см 2 ) и линза исполнения 2 при давлении от 63 до 100 МПа (от 630 до 1000 кгс/см 2 ).

Жесткая линза может выдерживать давление до 100 МПа (1000 кгс/см 2 ) и температуру среды от -40 до+510°С.

Примечание. Компенсирующие линзы и вставные кольца к ним должны изготавливаться из одинаковых марок стали.

Примечание. Твердость основного металла прокладки (овального и восьмиугольного сечения) должна быть ниже твердости металла фланца, для того чтобы при осуществлении монтажа прокладка не повредила уплотнительную поверхность фланца и тем самым не нарушила герметичность всего соединения.

Пример комплектации фланцев линзовой прокладкой

Классификация фланцевых прокладок и их выбор для различных фланцевых соединений

Силы, действующие на фланцевое соединение

Качество и надежность фланцевого соединения во многом зависит от уплотнительной прокладки, более того, применение прокладок необходимо. Для уверенности в правильности выбора прокладки необходимо верно выбрать материал и конструкцию прокладки, а также правильно её установить. Существуют мягкие неметаллические, полуметаллические и полностью металлические прокладки для фланцевых соединений.

Дата публикации: 7 февраля 2011

Автор: Дроздов М.В., ООО «Инженерный Союз»

Содержание

Необходимость применения фланцевых уплотнительных прокладок

В герметичных системах уплотнений фланцевых соединений, применяемых в оборудовании химической и ряда других отраслей промышленности, используются разъемные соединения, от работоспособности которых зависят предельные значения рабочих давлений и качество работы оборудования в целом. При выходе из строя узла или системы уплотнения агрегат перестает быть работоспособным, увеличивается опасность возникновения аварии, которая может привести к человеческим жертвам и к экологическим катастрофам. Нарушение герметичности ведет к нарушению технологии процесса, снижению качества получаемого продукта, к потере сырья и удорожанию выпускаемой продукции.

Читать еще: Как убрать сажу из дымохода?

Качество и надежность фланцевого соединения во многом зависит от уплотнительной прокладки, более того, применение прокладок необходимо.

От чего зависит выбор прокладки

Для достижения необходимой степени герметичности фланцевого соединения следующих нужно правильно осуществить следующие этапы:

выбор типа прокладки,
выбор конструкции прокладки,
установка прокладки.

Прокладка – это отдельный сжимаемый элемент соединения, который, находясь в сжатом состоянии между фланцевыми деталями трубопроводов, под действием давления от затянутых крепежных изделий, заполняет собой промежуток между соединяемыми деталями.

Основные требования к прокладкам

Материал прокладки должен:

быть способным микроскопически плотно прилегать к уплотняемым поверхностям,
быть устойчивым к химическому воздействию внутренней и внешней среды,
выдерживать воздействие температуры и давления требуемых значений.

Дефекты уплотняемых поверхностей фланцев

Устанавливаясь между уплотнительными поверхностями фланцевых соединений, прокладки должны быть способны заполнить микроскопические, а иногда и макроскопические, дефекты металлических поверхностей фланцев, заглушек фланцевых, устьевых фланцев сосудов и аппаратов и т. п. Макроскопические дефекты деталей могут быть представлены искажением поверхности фланцев, нецентрированностью соединения, задирами, раковинами, трещинами на контактной поверхности. Микроскопическими дефектами являются шероховатости, оставшиеся после механической обработки фланцев; полностью шероховатостей избежать нельзя вследствие строения металлической кристаллической решетки, однако предельные уровни шероховатости определены стандартами на фланцы ГОСТ, ANSI/ASME, DIN, EN, например, ГОСТ 15180-86, ASME PCC-1.

Силы, действующие на прокладку в составе фланцевого соединения

Рис. 1. Силы, действующие на
прокладку в фланцевом
соединении

Для защиты от протечек в ходе эксплуатации на прокладке должно создаваться достаточное механическое напряжение для защиты от выдавливания.

Нагрузка, создаваемая болтами или шпильками, должна сдерживать гидростатическую силу давления внутренней среды, действующей на фланцы и стремящуюся их отделить друг от друга.

Классификация прокладок

Чтобы гарантировать пригодность применения прокладки для намеченных целей, нужно учесть много факторов. Свойства прокладки, конфигурация фланца, вспомогательные трубопроводные детали.

Уплотнительные прокладки в зависимости от материала можно разделить на три типа:

неметаллические,
полуметаллические,
металлические.

Физические свойства прокладки, влияющие на предварительный выбор её типа:

температура сдерживаемой среды,
давление сдерживаемой среды,
коррозионная опасность,
прочие критические факторы.

Неметаллические плоские прокладки

Листовые материалы используются только для прокладок на трубопроводах невысоких давлений. Выбирать их нужно осторожно, обращая внимание на отсутствие химически и термически агрессивных условий. Некоторые типы таких прокладок документированы в ГОСТ 15180-86 «Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры» (Flexible Flat Gaskets).

Примеры таких прокладок:

паронитовыепрокладки (compressed asbestos fibre sheets gaskets). В России регламентируются документом ГОСТ 15180-86 «Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры». Паронит изготавливается согласно ГОСТ 481-80 «Паронит и прокладки из него»;
резиновые прокладки (ГОСТ 15180-86);
картонные прокладки (ГОСТ 15180-86), картон изготавливается по ГОСТ 9347-74;
фторопластовые прокладки (тефлон, или политетрафторэтилен, ПТФЭ, PTFEgaskets, см. ГОСТ 15180-86);
прокладки из двуосно ориентированного армированного фторопласта (Biaxially Oriented Reinforced PTFE);
графитовые прокладки (прокладки на основе расширяющегося графита);
прокладки Thermiculite™ (на основе материала, разработанного фирмой Flexitallic).

Полуметаллические прокладки

Это сложные уплотнительные прокладки, состоящие частично из металлических и неметаллических материалов. Металл обеспечивает жесткость и устойчивость прокладки, а неметаллические компоненты — плотное прилегание к уплотнительной поверхности.

Полуметаллические прокладочные средства могут использоваться в широких диапазонах температур и давлений.

Примеры таких прокладок:

Рис. 2. Спирально-навитые прокладки для фланцевых
соединений (профиль)

спирально навитые прокладки (spiral wound gaskets) (см. рис. 2) отличаются хорошими уплотнительными свойствами при использовании в условиях переменных нагрузок; спирально-навитые прокладки изготавливаются скручиванием металлической ленты по спирали с заполнением пространства между витками специальным неметаллическим уплотнителем; несколько внутренних и наружных витков накручивают без заполнителя для придания прокладке большей надежности;

Рис. 3. Прокладки уплотнительные фланцевые типа Flexpro (профиль)

Flexpro™ прокладки (эти прокладки представляют собой зазубренный металлический остов, покрытий неметаллическим материалом, также имеют название kammprofile gasket, торговая марка Flexitallic) (см. рис. 3); с успехом применяются для уплотнения как стандартных фланцев трубопроводов, так и фланцев сосудов и аппаратов;

Рис. 4. Уплотнительные фланцевые прокладки
в металлической оболочке (профиль)

прокладки в металлической оболочке (metal jacketed gaskets) — прокладки, состоящие из внешней металлической оболочки и металлического или неметаллической сжимаемого волоконного заполнителя. Наполнитель придает прокладке устойчивость, а металлическая оболочка защищает его от воздействия температуры, давления и коррозии. Поэтому металлическая оболочка чаще всего производится из коррозионно-стойких сплавов (см. рис. 4);

Рис. 5. Профиль фланцевой прокладки,
армированной металлом (MRG).

прокладки, армированные металлом (metal reinforced gaskets, MRG gaskets) — жесткие металлические прокладки, ламинированные фторопластом, паронитом или другим материалом неметаллических прокладок. Металлическое кольцо придает прокладке жесткость и устойчивость, а относительно мягкая поверхность позволяет лучше герметизировать соединение (см. рис. 5).

Металлические прокладки

Металлические прокладки (в том числе стальные уплотнительные фланцевые прокладки и линзы) различных форм и размеров рекомендуется применять в условиях высоких температур и давлений, когда неметаллические и полуметаллические прокладки применять не представляется возможным.

Для плотного прилегания металлической прокладки к пазам уплотнительной поверхности фланцев необходимо приложение высокой нагрузки, сообщаемой затянутыми шпильками или болтами. Следовательно, на относительно малую поверхность контакта стальной прокладки с пазами уплотнительной поверхности фланцевого изделия оказывается высокое давление, вследствие которого уплотнение происходит особенно эффективно

Примеры металлических прокладок:

Рис. 6. Прокладка стальная
фланцевая овального
сечения (кольцо Армко)

кольцевые стальные прокладки (кольца Армко) овального, восьмиугольного, треугольного, RX или BX сечения (типы прокладок перечислены в порядке увеличения плотности соединения);

Рис. 7. Прокладки уплотнительные
линзовые

линзы уплотнительные; имеют сферическую контактную поверхность, регламентируются стандартами DIN 2696, ГОСТ 10493-81.

Рис. 8. Прокладка приварная
мембранная для
фланцевых соединений

приварные металлические прокладки и приварные мембранные прокладки регламентируются немецкими промышленными стандартами, в частности, DIN 2695 описывает приварные мембранные прокладки. Данный тип прокладок изготавливается из того же материала, что и соединяемые фланцы, состоят из двух одинаковых колец толщиной около 4 мм. При монтаже каждое из колец приваривается к соответствующему фланцу, затем фланцы соединяются, а кольца привариваются друг к другу по внешнему диаметру.

Выбор типа фланцевых прокладок в зависимости от условий применения

Рис. 9. Диаграмма принятия решения
при выборе уплотнительных прокладок для фланцев.

Заключение

При выборе прокладок для фланцевого соединения необходимо руководствоваться принципами надежности и экономичности. Выбирать материал необходимо с учетом условий его применения, учитывая прочность, химическую, термическую устойчивость, а также другие специфические свойства. При выборе прокладок ответственного назначения не стоит экономить на материалах и их качестве. Если же выбирается прокладка для фланцевых соединений трубопроводов низких давлений, средних температур и неагрессивных сред, нецелесообразно останавливать выбор на сверхгерметичных и более дорогих типах прокладок.

Список литературы

ГОСТ 481-80. Паронит и прокладки из него. Технические условия.. – Введ. 1981-01-01. — М. : ИПК Изд-во стандартов. – 14 c.
ГОСТ 15180-86. Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры – Введ. 1988-01-01. — М. : Изд-во стандартов, 1986.

Получив доступ к данной странице, Вы автоматически принимаете Пользовательское соглашение.

Продукция

Фланцы
- Фланцы воротниковые
- Фланцы плоские
- Фланцы сосудов и аппаратов
- Заглушки фланцевые
Крепеж
- Болты
- Гайки
- Шпильки
- Шайбы
Переходы
Тройники
Заготовки
Уплотнения
- Прокладки стальные
- Обтюраторы

Изготовим фланцы литые, заготовки из стали 09Г2С, сталь 20, Ст 08Х18Н10Т, 15Х5М

Прокладки для фланцевых соединений: виды и таблица размеров

Прокладки для фланцевых соединений должны обеспечить максимальный уровень герметичности, так как чаще всего их применяют в магистралях для транспортировки жидкостей и газов в условиях высокого давления. Поэтому следует отдавать предпочтение качественным изделиям. В противном случае возникают протечки.

Особенности прокладок для фланцевых соединений

В зависимости от материала, из которого они производятся, прокладки бывают:

Металлическими. Их выпускают из мягкого, пластичного металла, который при зажатии легко меняет форму и делает стык герметичным. Обычно используют медь, мягкие сорта стали и другие материалы.
Неметаллическими. Их применяют при любых фланцевых соединениях. Часто покупают резиновые прокладки для фланцев из паронита, фибры и полимерных уплотнителей.
Комбинированными. Такие изделия изготавливают из комбинации двух и более материалов, обеспечивающих качественные уплотняющие свойства.

Встречаются разные конструкции прокладок:

Плоские детали с отверстиями для болтовых и трубных стыков. Диаметр увеличен на 1-3 м. Благодаря этому соединение не попадает в основные коммуникации.
Линзовые. Их выполняют из легированной и углеродистой стали, которая обладает высокой точностью, но достаточно пластична.
Овальные. Благодаря применению этих деталей можно получить не только герметичное соединение, но и добиться снижения нагрузки прижатия болтами фланцев. Их изготавливают из углеродистой и нержавеющей стали.
Гофрированные. Отличаются внутренним диаметром равным по размеру фланцу, а внешний корректируется положением болтов. Для изготовления используют медь и мягкую сталь, а также бумагу, асбестовый картон.
Спиральные. В их состав входят два ограниченных кольца спирали. Это упругий вариант прокладочных материалов.
Зубчатые. Способны выдерживать температуру до +480 градусов.

Выбор конкретного типа зависит от индивидуальных предпочтений и дальнейших условий эксплуатации.

Как подобрать подходящий вариант

Межфланцевые прокладки обеспечивают нормальный уровень герметичности соединения.

Прокладкой называют элемент, который находится в сжатом состоянии между деталями трубопроводов и под действием крепежей заполняет промежуток между соединяемыми деталями.

Эти элементы должны соответствовать таким требованиям:

Плотно прилегать к уплотняемым поверхностям.
Выдерживать воздействие внутренних и внешних факторов.
Сохранять устойчивость под влиянием высоких температур и давления.

Во время установки прокладок важно учесть, что они должны заполнять мелкие или крупные дефекты металлических поверхностей фланцев. Чаще всего встречаются микроскопические дефекты в виде шероховатостей, оставшихся от механической обработки фланцев. Полностью избежать их в производстве нельзя.

Способы монтажа

Прокладки под фланцы нужно устанавливать правильно. В процессе монтажа следует соблюдать такие правила:

Типы обоих фланцев должны совпадать по типу и быть правильно выровненными. Эти элементы должны обладать несоосностью в 0,4 мм.
Нельзя пытаться с помощью крепежей стянуть фланцы, расположенные далеко друг от друга. При этом нужно воспользоваться проставками с прокладками с двух сторон.
Покупать следует такие крепежи, чтобы они выдерживали возможные нагрузки.
Нельзя затягивать болты после того, как на неметаллическую прокладку подействует высокая температура. В противном случае она затвердеет и разрушится после нагрузки.
Крепежи не должны быть поврежденными коррозией, так как это станет причиной разрушения.
Важно чтобы материал подходил спецификации конкретного соединения.
Нельзя, чтобы на поверхности присутствовали царапины и задиры.
На гайки может припадать нагрузка не выше 20%, если сравнить этот показатель с нормой для шпилек и болтов. Желательно, чтобы материал шайбы совпадал с материалом гайки.
В некоторых случаях резьбу покрывают смазкой. Ее наносят тонким слоем равномерно. Важно, чтобы тип смазки был совместим с крепежом из нержавеющей стали.
Повторно пользоваться прокладкой и крепежом запрещено.
Всегда нужно выбирать изделия максимальной толщины.
Вырезку внешних и внутренних диаметров следует проводить после того, как были вырезаны отверстия под болты плоских фланцев. Если отверстия расположены близко к внешнему диаметру прокладки, это может стать причиной деформации.
Хранить изделия следует в горизонтальном положении. Их нельзя вешать на крюк. Находиться прокладки должны в сухом прохладном помещении. Тепло, влага и контакт с маслами и химикатами приведет к повреждению.
Если есть возможность, не стоит обрабатывать смазкой прокладки и рабочие поверхности фланцев.

Читать еще: Можно ли закрывать трубы отопления гипсокартоном

Для затягивания соединения используют метод «крест-накрест». Достаточно трех или четырех подходов. Но важно помнить, что применение такой последовательности приведет к укреплению одного болта и ослаблению другого. По этой причине затяжку болтов нужно повторять по кругу.

Чтобы справиться с ослаблением крепежей и прокладок, перед началом использования проводят повторное затягивание соединений.

В некоторых случаях, если прокладки используют с фланцами сцепления для теплообменника, нужно провести дополнительную затяжку во время начального нагрева теплообменника.

Основные виды поломок и как их избежать

Чаще всего, если не воспользоваться таблицей размеров прокладок для фланцевых соединений, наблюдается течь после подачи воды в трубопровод. Это связано с недостаточной или избыточной нагрузкой в соединении или неравномерной нагрузкой. В этом случае справиться с дефектом поможет установка новой прокладки. После ее монтажа нужно проверить выравнивание фланцев, их рабочие поверхности и затянуть болты в соответствии с рекомендациями.

Также протечки могут образовываться после непродолжительной эксплуатации. Это возможно, если в крепеже и прокладке произошло ослабление, и нагрузка на соединение снизилась.

Проблема связана с цикличностью технологического процесса по температуре и давлению. Возможно, не подходит тип прокладки и выбранный материал. Чтобы справиться с колебаниями, можно воспользоваться удлиненными шпильками или болтами совместно с втулками или мощными тарельчатыми пружинными шайбами.

Чтобы избежать всех повреждений, нужно выбирать прокладки из материалов, соответствующих условиям эксплуатации: давлению, составу, температуре рабочей и окружающей среды.

Обзор прокладочных материалов для фланцевых соединений

Уплотнение и герметизация фланцевых соединений непосредственно влияют на величину рабочего давления, которую сможет выдерживать трубопровод в процессе эксплуатации, а также на надежность и безопасность работы системы в целом.

Прокладки для фланцев

В данной статье рассмотрены прокладки для фланцевых соединений, их разновидности, типоразмеры и особенности применения. Мы изучим металлические, паронитовые и резиновые прокладочные материалы и приведем рекомендации по их выбору.

Функциональное назначение и необходимость применения

Прокладки фланцевые представляют собой уплотнительный материал, находящийся в процессе эксплуатации в сжатом между двумя фланцами положении, который за счет давления смежных крепежных пластин заполняет собой свободное пространство между соединяемыми торцами трубопровода.

Выбирая прокладочный материал необходимо учитывать характеристики рабочей среды трубопровода – ее давление, температуру, коррозийную и химическую агрессивность, а также конфигурацию стыкующихся фланцевых пластин.

К прокладочным изделиям выдвигаются следующие эксплуатационные требования:

упругость;
стойкость по отношению к рабочей среде;
устойчивость к коррозии;
отсутствие тепловых деформаций в заданном температурной диапазоне;
твердость, которая должна быть меньшая, чем у материала из которого изготовлены фланцы, чтобы прокладка при зажиме не деформировала поверхности крепежной пластины (учитывается при выборе металлических изделий).

Схема уплотнения фланцевого стыка

Установленный между двумя фланцами прокладочный материал заполняет микроскопические дефекты, присутствующие на лицевых стенках крепежных пластин – раковины, микротрещины, впадины и шероховатости, которые являются причиной негерметичного соединения.

В процессе эксплуатации прокладка для фланца испытывает постоянные выдавливающие нагрузки, которые создаются внутренним давлением в трубопроводе. Для предотвращения протечек и разгерметизации стыка давление, оказываемое болтами на фланец, должно создавать механическое напряжение, достаточное для противодействия гидростатическим силам выдавливания.

Нормативная документация

Технические стандарты на фланцевые прокладки предусматривают достаточно обширную нормативную базу, выдвигающую требования к изготовлению, выбору и эксплуатации изделий. Основными нормативными актами являются:

ГОСТ №15180 на плоские эластичные изделия;
ГОСТ №28759.6-90 для прокладок из неметаллических материалов;
ГОСТ №28579.8-90 для стальных изделий.

Также существует отдельный ГОСТ №10493-81 на уплотнительные линзы, предназначенные для эксплуатации в системах с повышенным давлением 100-200 МПа.

Особенности монтажа фланцевых соединений (видео)

Разновидности прокладочных материалов

В зависимости от материала изготовления все фланцевые прокладки классифицируются на следующие виды:

неметаллические (изготавливаются из резины, фторопласта, паронита и асбокартона);
стальные (делятся на подгруппы по форме сечения – овальные и восьмиугольные);
комбинированный тип (из термостабилизированного графита либо графитофторопласта).

Наиболее распространенными являются неметаллические прокладки из паронита и резины. Рассмотрим их более подробно.

Паронитовые изделия

Паронитовые уплотнения, согласно техническим требованиям, могут использоваться для герметизации фланцев конструктивного исполнения 1, 5, 8 и 9 на трубопроводах с давлением от 1 до 20 МПа. Размеры изделий варьируются в диапазоне 10-3000 мм.

Паронитовые прокладки предназначены для герметизации фланцев плоского типа. Такие уплотнения применяются для трубопроводов с различными рабочими средами – вода, воздух, пар, нефтепродукты. Уплотнения из паронита способны выдерживать температуру от -50 до +500 градусов.

Паронитовые прокладки для фланцев

Существует 7 модификаций паронита, каждая из которых используется для изготовления уплотнителей разного функционально назначения:

ПОН-А – материал выдерживает давление до 4.5 МПа, предназначен для парообразных, жидких и газообразных рабочих сред, нефтепродуктов тяжелого и легкого типа а также для транспортирующих аммиак трубопроводов.
ПОН-Б – имеет повышенное до 6.4 МПа рабочее давление и расширенную сферу применения, к вышеуказанным областям добавляются трубопроводы транспортировки азота, жидкого кислорода и спирта.
ПОН-В – материал применяется для герметизации систем перекачивающих нефтепродукты, воздух, жидкости (в том числе антифриз и тосол) и топливно-воздушные составы. Уплотнитель из ПОН-В имеет максимальное давление в 4 МПа.
ПБМ – паронит маслобезностойкого типа, предназначен для систем с давлением до 10 МПа. Максимальное давление снижается до 1.6 МПа в случае установки уплотнений на магистральные газопроводы, также в газовой среде уменьшается диапазон рабочих температур до -40 +70 градусов.
ПМБ-1 – модифицированный материал, отличающийся расширенной температурой эксплуатации от -5 до +250 градусов и возможность выдерживать давление в 15 МПа. Наиболее часто используется при изготовлении прокладок для систем транспортирующих масло, нефтепродукты и ВПС жидкости.
ПК – устойчивый в воздействию кислотных сред паронит, предназначен для химической промышленности. Максимальное давление 10 МПа, температура – 250 градусов.
ПА – армированный стальной сеткой паронит. Такие уплотнения, помимо гладких фланцевых соединений, могут использоваться для герметизации фланцев конфигурации “шип-паз”. Не применяется в химически агрессивных средах, рабочее давление до 10 МПа, температура – до 180 0 .

Типоразмеры паронитовых прокладок

В качестве альтернативы парониту нередко используется фторопласт – материал, обладающий широким температурным диапазоном, от -260 до +260 градусов. Фторопласт имеет устойчивость к большинству химически агрессивных сред – щелочам, кислотам и растворителям, что значительно расширяет сферу его использования.

Резиновые прокладки

Для производства фланцевых уплотнительных элементов используются несколько модификаций резины, которые можно разделить на следующие разновидности:

морозостойкие;
термически стабилизированные (теплостойкие);
маслобензостойкие;
устойчивые к кислотным и щелочным средам;
пищевые.

Резиновые прокладки имеют преимущество перед аналогами в плане эластичности – за счет мягкости материала для достижения герметичности стыка не требуется прикладывать значительные усилия при затяжке фланцев болтами. Также достоинством является то, что резиновые уплотнения полностью непроницаемые как для жидкостей, так и для газов и паров.

Резиновая прокладка для фланца ду50 мм

Размеры уплотнителей указаны в ГОСТ №15180, согласно которому изделия выпускаются в диаметрах 10-3000 мм с толщиной стенок 3-20 мм. Резиновые прокладки больших диаметров (от 500 мм) могут производится в составной конфигурации, требующей склеивания при монтаже на фланец. Для склеивания применяются клеи марки БФ-2 и ХКС.

Ввиду ухудшения эксплуатационных свойств материала при сильном сжатии резиновые прокладки не должны деформироваться более чем на 50% от первоначального размера.

Резиновые изделия имеют ключевой недостаток в виде ограниченной температуры эксплуатации, максимум которой составляет +50 градусов. Уплотнения из термостойкой резины способны выдерживать до +140 0 . Максимальное рабочее давление – 20 МПа.

Для фланцевых соединений, используемых в условиях повышенного давления, рациональнее использовать медную прокладку (из меди марки М1 или М2) либо изделия из отожженного листового алюминия. Такие уплотнения обеспечивают максимальный уровень герметичности при давлении до 100 МПа.

Комплект фланцевого крепежа

На рынке широко представлены комплекты, состоящие из фланцев и уплотнителей, идущих вместе с крепежными элементами – гайками и болтами либо шайбами. Такие комплекты поставляются в типоразмерах 15-1000 мм. К крупногабаритным фланцам (размеры 1000-3000 мм), редко используемым даже в промышленных сферах, уплотнительные материалы и крепежи подбираются отдельно.

Стоимость комплекта сильно варьируется в зависимости от размеров фланца, для примера: цена набора диаметром 15 мм – 250 рублей, ДУ 500 мм – 23000 рублей.

Прокладки для фланцевых соединений

Что такое фланцевая прокладка?

Уплотнения фланцев используются для создания статического уплотнения между двумя поверхностями фланцев при различных условиях эксплуатации, с различными значениями давления и температуры. Прокладки заполняют микроскопические пространства и неровности поверхностей фланцев, а затем образуют уплотнение, предназначенное для хранения жидкостей и газов. Правильная установка без повреждений прокладок и поверхностей фланцев является обязательным требованием для фланцевого соединения без утечек.

Читать еще: Отделка дымохода на крыше из металлочерепицы

Типы прокладок

Материалы для прокладок можно разделить на три основные категории:

Неметаллические виды
Полуметаллические виды
Металлические виды

Неметаллические прокладки — это, как правило, композитные листовые материалы, которые используются с плоскими фланцами и фланцами с приподнятой поверхностью в классах низкого давления. Неметаллические прокладки изготавливаются из аримидного волокна, стекловолокна, эластомера, тефлона® (PTFE), графита и т. д. Типы полнопрофильных прокладок подходят для использования с плоскими фланцами. Уплотнения с плоским кольцом подходят для использования с фланцем с соединительным выступом.

ASME B16.21 охватывает типы, размеры, материалы, размеры, допуски на размеры и маркировку неметаллических плоских прокладок.

Полуметаллические прокладки — это композиты из металла и неметаллических материалов. Металл предназначен для обеспечения прочности и упругости, в то время как неметаллическая часть обеспечивает совместимость и герметичность. Часто используемые полуметаллические прокладки представляют собой спирально-навитые и резиновые прокладки, а также различные графитовые прокладки, армированные металлом.

Полуметаллические материалы предназначены практически для всех условий эксплуатации, а также для применения при высоких температурах и давлении и используются на фланцах с выступами, с наружной и внутренней резьбой, а также на фланцах с уплотнительной поверхностью «шип-паз» .

ASME B16.20 охватывает материалы, размеры, допуски на размеры и маркировку для металлических и полуметаллических прокладок.

Типичная спирально-навитая прокладка

Металлические прокладки изготавливаются из одного или нескольких металлов до желаемой формы и размера. Часто используемые металлические прокладки являются соединениями кольцевого типа (RTJ). Они всегда наносятся на специальные сопутствующие фланцы, которые обеспечивают хорошее и надежное уплотнение при правильном выборе профилей и материала.

Кольцевые фланцевые соединения предназначены для уплотнения путем «первоначального линейного контакта» или заклинивания между сопряженным фланцем и прокладкой. Прилагая давление на поверхность уплотнения с помощью силы болта, «более мягкий» металл прокладки попадает в мелкозернистую структуру материала более жесткого фланца, создавая очень плотное и эффективное уплотнение.

Часто используемые полуметаллические прокладки

Здесь ниже можно найти краткое описание ряда полуметаллических прокладок, которые широко используются.

Концепция конструкции спирально-навитой прокладки была разработана компанией Flexitallic в 1912 году, открыв начало новой эры в безопасном и эффективном уплотнении. Основной целью этого развития были все более суровые температуры и давления, используемые операторами нефтеперерабатывающих заводов в США в первой половине столетия.

Необходимость восстановления способности прокладки не может быть переоценена. Влияние колебаний давления и температуры, перепад температур на поверхности фланца, а также ослабление напряжения болта и ползучесть требуют прокладки с достаточной гибкостью и восстановлением для поддержания уплотнения даже в этих изменяющихся условиях эксплуатации. Спирально-навитая прокладка — это точное решение таких проблем, отвечающее самым строгим условиям как температуры, так и давления во фланцевых соединениях и аналогичных узлах, а также против практически всех известных агрессивных и токсичных сред. Спирально-навитая прокладка удовлетворяет самым требовательным условиям как температура и давление во фланцевых соединениях и аналогичных узлах и против всех известных агрессивных и токсичных сред.

Спирально-навитая прокладка зависит от механических характеристик сформированной металлической спиральной полосы, а не от свойств сжатия более традиционных материалов прокладки. Это делает его особенно подходящим для низких или колеблющихся нагрузок болтов. Уплотнительные полосы или наполнители обычно представляют собой графит, хотя могут использоваться и другие материалы, такие как Teflon® (PTFE — фторопласт), обмотки всегда выполнены из нержавеющей стали. Чтобы этот тип прокладки работал, спираль не должна быть чрезмерно сжата, поэтому обычно используется один из двух типов управления сжатием.

Готовая прокладка вставляется в стальное кольцо определенной толщины. Когда прокладка вставлена во фланец и приложена нагрузка болта, закрытие фланца регулируется внешним стальным кольцом прокладки. Для дальнейшего повышения номинального давления спирально-навитой прокладки внутрь может быть добавлено стальное кольцо. Это дает дополнительный ограничитель сжатия и обеспечивает тепловой и коррозионный барьер, защищающий обмотки прокладки и предотвращающий эрозию фланца. Обычно материал внутреннего кольца выбирают таким же, как металлическая обмотка.

ASME B16.20, который охватывает спирально навитые прокладки, требует использования внутренних металлических колец из твердого металла: класс давления 900, номинальные размеры труб 24 и более, класс давления 1500 для номинальных размеров труб 12 и более, класс давления 2500 для номинальных размеров труб 4 и больше и все прокладки заполнены PTFE. В том же стандарте также описано, как следует характеризовать спирально-навитую прокладку, ниже вы найдете изображение на ней.

Маркировка спирально-навитых прокладок

Поперечное сечение спирально-навитой прокладки

Кампрофильные прокладки

Прокладки с гнутым профилем или «желобчатые» зарекомендовали себя во всех промышленных применениях. Уплотнения с гнутым профилем находятся на промышленных электростанциях и в первичных цепях ядерных установок. Используется либо между фланцами, либо в теплообменниках в ядерных применениях. Нефтеперерабатывающая и химическая промышленность также выигрывают, так как прокладки используются в приложениях, где поддерживаются высокие давления и температуры, и, следовательно, необходимо контролировать высокие нагрузки на болты.

Прокладки с гнутым профилем

Прокладки с гнутым профилем состоят из металлического сердечника (обычно из нержавеющей стали) с концентрическими канавками по обе стороны с уплотнительными материалами. Герметизирующими слоями (в зависимости от условий эксплуатации) могут быть графит, PTFE (тефлон®), CAF или металл (например, алюминий или серебро). Прокладки с гнутым профилем можно использовать без уплотнительных слоев, чтобы обеспечить отличное уплотнение, но существует риск повреждения поверхности фланца — особенно при высоких посадочных нагрузках. Уплотнительные слои защищают поверхности фланцев от повреждений, а также обеспечивают эффективное уплотнение.

Прокладки с металлической оболочкой

Прокладки с металлической оболочкой, как следует из названия, состоят из металлической внешней оболочки с металлическим или неметаллическим наполнителем. Материал наполнителя обеспечивает упругость прокладки, а металлическая оболочка защищает наполнитель и противостоит давлению, температуре и коррозии.

Они традиционно используются для применения в теплообменниках, насосах и клапанах, однако упругие и восстановительные свойства этих прокладок ограничены. Прокладки с металлической оболочкой требуют гладкой поверхности фланца, высокой нагрузки на болты и плоскостности фланца для эффективного уплотнения.

Существует много различных видов прокладок с оболочкой. Во фланцевой прокладке с двойной оболочкой, наполнитель полностью окружен металлической оболочкой из двух частей, которая покрывает как внутренний, так и наружный диаметры, а также обе контактные поверхности.

Металлические прокладки для фланцев с впадиной под прокладку овального сечения

Соединение кольцевого типа изначально разрабатывалось для использования в нефтяной промышленности, где при высоких давлениях и температурах требовалась необходимость в уплотнении высокой целостности. Они в основном используются в нефтяной промышленности на буровом оборудовании и оборудовании для освоения скважин. Соединения кольцевого типа также широко используются на клапанах и трубопроводах вместе с некоторыми соединениями сосудов высокого давления.

Наиболее применяемым типом является кольцо типа R, которое обрабатывается с жесткими производственными допусками в соответствии с соответствующими стандартами для обеспечения правильной установки в стандартные фланцы API 6B и ASME B16.5.

Овальные и восьмиугольные RTJ (соединение кольцевого типа) с одинаковым обозначением размера кольца могут быть взаимозаменяемыми в стандартных фланцах с плоскими кольцевыми канавками. Для бороздок старого стиля с круглым дном можно использовать только овальные RTJ. Материалы конструкции выбираются так, чтобы они соответствовали материалу фланца и были устойчивы к коррозийным и эрозионным средам. Кроме того, твердость материала RTJ меньше, чем твердость фланцев, чтобы обеспечить деформацию RTJ, а не фланцев при сборке. RTJ нестандартного размера специально предназначены для установки на фланцы, предназначенные для конкретного применения, а не на стандартный фланец.

Овальные и восьмиугольные RTJ предназначены для уплотнения давления до 6250 фунтов на квадратный дюйм в соответствии с ASME B16.20 и до 5000 фунтов на квадратный дюйм в соответствии с номинальными давлениями API 6A. Типичные области применения при высоких давлениях и температурах, в которых используются эти прокладки, включают клапанные и трубопроводные узлы при бурении и очистке нефтяных месторождений. Кроме того, эти прокладки установлены в сосудах высокого давления и насосах.

Как они работают

Под осевой сжимающей нагрузкой соединения кольцевого типа пластически деформируются и протекают в неровности канавки фланца. Поскольку несущая площадь соединения кольцевого типа относительно мала, между уплотняющими поверхностями соединения кольцевого типа и канавкой возникают очень высокие поверхностные напряжения. Эти напряжения дополнительно увеличиваются на кольцах вида RX и BX, что позволяет герметизировать очень высокое внутреннее давление. Поскольку кольцевые соединения выполнены из твердого металла, их характеристики восстановления плохие. Уплотнение поддерживается благодаря действию осевой нагрузки на прокладку.

Соединения кольцевого типа имеют ограниченное количество положительных помех, что обеспечивает правильное размещение соединения кольцевого типа в канавке при сжатии. Их повторное использование не рекомендуется по двум причинам:

Первоначальная посадка прокладки будет нарушена
Когда прокладка подвергается пластической деформации, происходит закалка наружной металлической поверхности. Это может привести к необратимому повреждению канавки.

Твердость материалов

При сжатии фланца в сборе обязательно, чтобы соединение кольцевого типа было значительно мягче, чем канавка фланца, чтобы прокладка пластически деформировалась, а не канавка. Использование более жестких кольцевых соединений может привести к повреждению канавки фланца. По этой причине соединения кольцевого типа поставляются со следующими максимальными значениями твердости:

Максимальная жёсткостьМатериал Wst No Бринелль* HRB** ID Мягкая сталь9056DМалоуглеродистая сталь12068S4 — 6% хром
1/2% молибден13072F5Тип 304
Нержавеющая сталь1.430116083S304Тип 316
Нержавеющая сталь1.440116083S316Тип 347
Нержавеющая сталь1.455016083S347Тип 410
Нержавеющая сталь1.400617096S410

* Измеряется при нагрузке 3000 кг, за исключением мягкого железа, которое измеряется при нагрузке 500 кг.
** (по Роквеллу), измеренный при нагрузке 100 кг и шарике диаметром 1/16 дюйма.

В соответствии со спецификациями API соединения кольцевого типа из мягкого железа, низкоуглеродистой стали и других черных материалов защищены от коррозии гальваническим цинком или кадмием с максимальной толщиной 0,0005 дюйма. Могут поставляться покрытия из альтернативных материалов.