Postoji mnogo vrsta brtvenih brtvi, a brtve izrađene od različitih materijala imaju različite primjene i razlike u performansama. Dakle, koji je materijal bolji? Kako konkretno odabrati? Urednik je odabrao 8 uobičajenih brtvi za brtvljenje za analizu i usporedbu. Samo razumijevanjem detaljnih parametara možemo napraviti točniji izbor!
1. Industrijska gumena ploča
Prirodna guma je prikladna za medije kao što su voda, morska voda, zrak, inertni plinovi, lužine, otopine slane vode itd., ali nije otporna na mineralna ulja i nepolarna otapala. Temperatura pri dugotrajnoj uporabi ne prelazi 90 stupnjeva, a performanse pri niskim temperaturama su izvrsne. Može se koristiti iznad -60 stupnjeva.
Nitrilna guma je prikladna za naftne proizvode kao što su nafta, ulje za podmazivanje, loživo ulje, itd. Temperatura za dugotrajnu upotrebu je 120 stupnjeva, a može izdržati 150 stupnjeva u vrućem ulju, s niskim temperaturnim rasponom od -10 ~-20 stupanj .
Kloropren kaučuk je pogodan za morsku vodu, slabe kiseline, slabe baze i otopine soli. Ima izvrsnu otpornost na starenje kisika i ozona, a otpornost na ulja je inferiorna od nitrilne gume, ali bolja od ostalih uobičajenih guma. Temperatura dugotrajne upotrebe je ispod 90 stupnjeva, a maksimalna temperatura upotrebe ne prelazi 130 stupnjeva. Najniža temperatura je -30~-50 stupnjeva.
Postoji više varijanti fluoroguma, svaka s izvrsnom otpornošću na kiseline i oksidaciju, kao i otpornost na ulja i otapala. Može se koristiti u gotovo svim kiselim medijima, kao iu nekim uljima i otapalima, uz dugotrajnu temperaturu upotrebe ispod 200 stupnjeva.
Gumeni list se obično koristi kao brtva prirubnice za cjevovode ili često rastavljane šahtove i ručke, s tlakom koji ne prelazi 1,568 MPa. Među raznim vrstama brtvi, gumene brtve su najmekše i imaju dobre performanse prianjanja, čime se može postići učinak brtvljenja s malom silom prethodnog zatezanja. Stoga, kada je podvrgnuta unutarnjem pritisku, brtva je sklona ekstruziji zbog svoje debljine ili niske tvrdoće.
Gumene ploče koje se koriste u organskim otapalima kao što su benzen, ketoni i eteri sklone su bubrenju, debljanju, omekšavanju i lijepljenju, što dovodi do kvara brtvljenja. Općenito, ako stupanj bubrenja prelazi 30%, ne može se koristiti.
Pod niskim tlakom (osobito ispod 0.6MPa) i uvjetima vakuuma, prikladnije je koristiti gumene jastučiće. Gumeni materijali imaju dobru gustoću i nisku propusnost zraka. Na primjer, fluorokaučuk je najprikladnija brtva za vakuumske spremnike, s maksimalnim stupnjem vakuuma od 1,3 × 10-7Pa. Kada koristite gumene jastučiće u rasponu vakuuma od 10-1~10-7Pa, potrebno ih je ispeći i isprazniti.
2. List od azbestne gume
Niža cijena u usporedbi s drugim brtvama, pogodna za korištenje; Najveći je problem što iako su guma i neka punila dodani materijalu za brtvljenje, oni još uvijek ne mogu u potpunosti ispuniti male međusobno povezane pore, što rezultira infiltracijom u tragovima. Stoga se ne može koristiti u medijima koji jako zagađuju, čak i ako tlak i temperatura nisu visoki. Kada se koristi u nekim visokotemperaturnim uljnim medijima, obično u kasnijoj fazi uporabe, zbog karbonizacije gume i punila, čvrstoća se smanjuje, materijal postaje labav, a infiltracija se javlja na sučelju i unutar brtve, što rezultira koksiranjem i pušenje. Osim toga, ploče od azbestne gume sklone su lijepljenju za brtvenu površinu prirubnice na visokim temperaturama, što donosi mnogo problema pri zamjeni brtvila.
Tlak upotrebe brtvila u različitim medijima u uvjetima zagrijavanja ovisi o stopi zadržavanja čvrstoće materijala brtve. Kristalna voda i adsorbirana voda postoje u materijalima od azbestnih vlakana. Na 110 stupnjeva, 2/3 adsorbirane vode između vlakana već se istaložilo, a vlačna čvrstoća vlakana smanjuje se za oko 10%; Na 368 stupnjeva sva adsorbirana voda se taloži, a vlačna čvrstoća vlakana opada za oko 20%; Iznad 500 stupnjeva, kristalna voda se počinje taložiti i snaga se smanjuje.
Medij također ima značajan utjecaj na čvrstoću ploča od azbestne gume. Listovi od azbestne gume sadrže kloridne ione i sulfide, koji mogu lako nagrizati originalnu bateriju s metalnim prirubnicama nakon što upiju vodu. Konkretno, sadržaj sumpora u pločama od azbestne gume otporne na ulje je nekoliko puta veći nego u običnim pločama od azbestne gume, tako da nisu prikladne za upotrebu u medijima bez ulja. Brtve mogu nabubriti u ulju i otapalu, ali unutar određenog raspona to ima mali učinak na brtvljenje. Na primjer, ploča od azbestne gume otporna na ulje 400 podvrgava se 24--satnom ispitivanju uranjanja u zrakoplovno gorivo sobne temperature, uz zahtjev da povećanje težine upijanja ulja ne smije premašiti 15%.
3. Politetrafluoretilen
Politetrafluoretilen je sklon hladnom tečenju i puzanju pod pritiskom i visokom temperaturom, tako da se općenito koristi u medijima niskog tlaka, srednje temperature, jako korozivnim i nezagađujućim medijima kao što su jake kiseline, jake baze, halogeni, lijekovi itd. radna temperatura je 150 stupnjeva, a tlak ispod 1MPa. Iako ispunjen politetrafluoretilenom ima veću čvrstoću, njegova temperatura uporabe ne prelazi 200 stupnjeva, a njegova otpornost na koroziju se smanjuje. Maksimalni radni tlak politetrafluoretilenskih jastučića općenito ne prelazi 2MPa.
Zbog porasta temperature dolazi do puzanja materijala, što rezultira značajnim smanjenjem tlaka brtvljenja. Čak i bez zagrijavanja, kako vrijeme prolazi, tlačno naprezanje na brtvenoj površini će se smanjivati, što će rezultirati "fenomenom popuštanja naprezanja". Ovaj se fenomen događa u raznim brtvama, ali je fenomen popuštanja naprezanja kod PTFE brtvi ozbiljniji i treba ga primijetiti.
Koeficijent trenja politetrafluoroetilena je relativno mali (s tlačnim naprezanjem većim od 4 MPa i koeficijentom trenja od 0.035-0.04), a brtva je sklona klizanju prema van tijekom prethodnog zatezanja, tako da najbolje je koristiti konkavnu konveksnu površinu prirubnice. Kada koristite ravnu prirubnicu, vanjski promjer brtve može biti u kontaktu s vijkom kako bi se spriječilo klizanje brtve prema van.
Zbog činjenice da se emajl oprema izrađuje raspršivanjem sloja porculanske glazure na metalnu površinu i sinteriranjem, sloj glazure je vrlo krt. Osim toga, neravnomjerno prskanje i tečenje sloja glazure rezultiraju lošom ravnošću površine prirubnice. Korištenje metalnih kompozitnih brtvi može lako oštetiti sloj glazure, stoga se preporučuje korištenje PTFE podloge s azbestnom pločom i gumom kao materijalom jezgre. Ovaj tip jastuka lako se lijepi na površinu prirubnice i otporan je na koroziju, s dobrim performansama.
Mnoge tvornice koriste azbestne gumene ploče omotane politetrafluoretilenskom trakom u visoko korozivnim medijima s niskom temperaturom i tlakom, koje se koriste na šahtovima i cjevovodima koji se često rastavljaju. Zbog svoje praktične proizvodnje i uporabe vrlo je popularan.
4. Ploča od azbestne smole i brtva od impregnirane azbestne ploče
Obično se koristi za cjevovode, pumpe, ventile, ulazne i izlazne prirubnice u različitim kiselim medijima, s temperaturom upotrebe od 80 stupnjeva i tlakom ispod 0,6MPa.
Azbestne brtve prikladne su za uvjete niskog tlaka i visoke temperature s tlakom ispod 0.1MPa i temperaturom koja ne prelazi 800 stupnjeva. A prema specifičnim zahtjevima opreme, može se utkati u brtve različitih širina, debljina i promjera. Ili odrežite azbestnu traku i nanesite je izravno na površinu prirubnice. Koristi se na spoju velikih peći za oksidaciju sumporne kiseline i dušične kiseline, kao i neke neprerađene opreme, a njegov učinak daleko premašuje učinak izvornog azbestnog užeta.
5. Azbestni jastučić omotan metalom
Pokrivanje azbestnih ploča ili ploča od azbestne gume metalnim pločama sprječava izravan kontakt s medijem, izbjegava smanjenje čvrstoće azbestnih vlakana i sprječava curenje, čime se proširuje raspon uporabe ploča od azbestne gume.
Opća temperatura za korištenje azbestnih jastučića omotanih metalom je 450 stupnjeva (neke mogu doseći 600~700 stupnjeva, kao što je u dimnim plinovima pri atmosferskom tlaku~0,16MPa), a radni tlak je 4MPa, s maksimalnim 6 MPa. Ako se tlak dalje povećava, brtva je sklona poprečnom strujanju, a materijal jezgre se istiskuje iz preklapanja.
Zbog velike sile zatezanja vijaka potrebne za azbestne jastučiće omotane metalom, čak i kada je tlak ispod 2,45 MPa, prirubnice s težinom manjom od 25 kg ne mogu se koristiti. U protivnom će se činiti da je krutost prirubnica i vijaka nedovoljna, što će uzrokovati deformacije i rezultirati kvarom brtve. Neki ljudi vjeruju da će se njegova sila zatezanja smanjiti ako se materijal jezgre promijeni u sintetičku gumu s boljom elastičnošću. Zapravo, to nije slučaj jer nakon što je materijal jezgre omekšao, materijal jezgre apsorbira silu pričvršćivanja, koja ne može osigurati potrebnu silu pričvršćivanja za prianjanje metalne ploče na površinu prirubnice, a brtva se lako ošteti . Osim toga, u medijima s visokom koncentracijom kloridnih iona i kiselim medijima, preklapanje između podmetača od nehrđajućeg čelika i željeznih podmetača sklono je koroziji u pukotinama.
Ako je temperatura iznad 450 stupnjeva, keramička vlakna ili karbonska vlakna mogu se koristiti kao materijal jezgre. Određena čeličana koristi metalne brtve od keramičkih vlakana za visoke temperature od 1100 stupnjeva, koje nisu oštećene nakon dvije godine korištenja. Upotreba savitljivog grafita kao materijala jezgre učinkovitija je od azbestnih jastučića omotanih metalom.
Metalne brtve mogu se izraditi u različite oblike i naširoko se koriste za velike poklopce, otvore za utovar i istovar, prirubnice šahtova itd. u raznim izmjenjivačima topline i reaktorima.
Na površinu metalne brtve nanosi se sloj fleksibilnog grafitnog lima. U usporedbi sa sličnim metalnim brtvama bez površinskog premaza, ova brtva ima manji omjer predopterećenja i bolju izvedbu brtvljenja
Primjena postojeće fleksibilne grafitne trake za nabiranje na površinu metalnih jastučića, metalnih ravnih jastučića, nazubljenih jastučića, pa čak i jastučića od azbestne gume, riješila je mnoge probleme s curenjem. Na primjer, izmjenjivač topline u određenoj tvornici ima tlak od 5,88 MPa, temperaturu od 450 stupnjeva, a medij vodik/ulje i plin. Prije sam koristio metalne ravne jastučiće i nazubljene jastučiće, koji su curili. Kasnije je fleksibilna grafitna traka za nabiranje nanesena na ravnu podlogu kako bi se riješio ovaj problem. Treba istaknuti da je ovaj oblik brtve jednostavna mjera za rješavanje curenja brtve prirubnice, a radna kvaliteta fleksibilne grafitne trake izravno utječe na to može li oprema normalno raditi. Ako se sloj ljepila nanese na stražnju stranu trake, to može poboljšati kvalitetu premaza.
6. Metalna podloga za namatanje
Jastučići omotani metalom pametno iskorištavaju otpornost na toplinu, otpornost i čvrstoću metala, kao i fleksibilnost nemetalnih materijala, što rezultira boljom izvedbom brtvljenja. Među njima, performanse fleksibilnih grafitnih jastučića omotanih od nehrđajućeg čelika su najbolje. Njegov omjer prethodnog zatezanja je manji nego kod azbestnih jastučića za omatanje i nema nedostatka kapilarnog curenja azbestnih vlakana. Slika 2-10 prikazuje krivulju odnosa između omjera prednapetosti i stope propuštanja ta dva. U uljnim medijima, 0Cr13 se obično koristi za metalne trake, dok se 1Cr18Ni9Ti preporučuje za druge medije.
Fleksibilna grafitna ploča za namatanje trake od nehrđajućeg čelika može se koristiti u plinovitom mediju pri tlaku od 14,7 MPa (do 19,6 MPa), a može se koristiti do 30 MPa u tekućini. Temperatura -190~+600 stupnjeva (može se koristiti do 1000 stupnjeva u anaerobnim uvjetima i uvjetima niskog tlaka).
Politetrafluoretilen ima dobru otpornost na niske temperature, a njegova granica razvlačenja na niskim temperaturama mnogo je veća nego na sobnoj temperaturi. Tako se PTFE jastučići za namatanje mogu koristiti za medije niske temperature kao što su tekući ugljikovodici. U isto vrijeme, dodavanje metalnih traka poboljšava toplinsku vodljivost, a temperatura upotrebe politetrafluoretilenskih jastučića za namatanje može doseći 250 stupnjeva, što se može koristiti do 9 MPa i 200 stupnjeva u kiselim medijima.
Spiralni omotači prikladni su za izmjenjivače topline, reaktore, cjevovode, ventile i ulazne i izlazne prirubnice pumpi sa značajnim oscilacijama tlaka i temperature. Za srednji do visoki tlak i temperature veće od 300 stupnjeva, treba razmotriti korištenje unutarnjeg prstena, vanjskog prstena ili unutarnjeg vanjskog prstena. Ako se koristi konkavna konveksna prirubnica, jastučić za omatanje s unutarnjim prstenom imat će bolji učinak.
Primjena fleksibilnih grafitnih ploča na obje strane fleksibilne grafitne podloge za namatanje također može postići dobar učinak brtvljenja. Kotao otpadne topline velike tvornice gnojiva ključna je oprema za visoke temperature i visoki tlak. Koristi fleksibilne jastučiće omotane grafitom s vanjskim prstenom, koji ne curi pri punom opterećenju, ali curi pri smanjenom opterećenju. Fleksibilna grafitna ploča debljine 0.5 mm dodana je s obje strane brtve, izrezana u obliku kružnog luka, a spojni dio je preklopljen s kosim otvorom, što je dobro funkcioniralo.
7. Metalni ravni jastučići, jastučići valnog oblika i jastučići u obliku zuba Metalni ravni jastučići i metalni jastučići valnog oblika
Općenito se koristi na prirubnicama srednje i visokotlačnih ventila, cjevovoda i opreme manjeg promjera. Tlak koji se koristi varira ovisno o temperaturi, pri čemu se prvi kreće od 1,568 do 31,36 MPa, a drugi od 1,568 do 3,92 MPa. Materijal brtve odabire se na temelju medija i temperature.
8. Osmerokutni i eliptični jastučići
Osmerokutna brtva i eliptična brtva (općenito poznata kao "prsten od zemljanog čelika" u rafinerijskoj industriji) koja se koristi za prirubnice s trapezoidnim utorom ima dobre performanse brtvljenja. Na konusnoj površini utora, osmerokutni jastučić ima površinski kontakt dok eliptični jastučić ima linijski kontakt. Stoga eliptični jastučić ima dobro prianjanje pod malom silom pričvršćivanja, ali zahtijeva sekundarno pričvršćivanje; A osmerokutni jastučići općenito su manje skloni curenju nakon što se jednom zategnu. Njihov nedostatak je što zahtijevaju veliku silu zatezanja vijaka, a kada se koriste u situacijama niskog tlaka i visoke temperature, stupanj prirubnice mora biti iznad pg25 kg.