ПРОКЛАДКА РИЛСОНА
Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd занимается обеспечением безопасной и надежной работы систем уплотнения жидкостей, предлагая клиентам соответствующие технологические решения для уплотнения.
Утечка прокладки в промышленной трубопроводной системе — это не просто помеха при обслуживании — это потенциальная угроза безопасности, узкое место на производстве и признак того, что что-то в конструкции или эксплуатации системы требует внимания. Самый быстрый способ устранения утечки прокладки — это систематическая оценка четырех основных переменных: температурная совместимость, совместимость сред, номинальное давление и механическое применение. Выявление того, какой из этих факторов вышел из строя или был упущен из виду, ведет непосредственно к основной причине и правильному устранению.
Данное руководство основано на проверенной на практике методологии, изложенной Мэттом Тоунсом и Дейвом Берджессом в Управление потоком (сентябрь 2016 г.) в сочетании с современными передовыми практиками в области разработки промышленных прокладок. Имеете ли вы дело с спирально-навитые прокладки , кольцевые прокладки , фланцевые прокладки или решения для неметаллических уплотнений, эта пошаговая схема поможет вам точно диагностировать проблему и выбрать правильное корректирующее действие.
Контент
Прежде чем физически снимать прокладку, все усилия по устранению неполадок следует начинать с повторного рассмотрения тех же критериев, которые определяют выбор прокладки: температура, среда, давление и применение . Пропуск любой из этих проверок может привести к неправильной диагностике проблемы и замене прокладки на ту, которая снова выйдет из строя при тех же условиях.
Сравните фактические рабочие температуры системы, включая пиковые значения при запуске и минимумы охлаждения, с опубликованными температурными значениями прокладки. Предпочтительно, чтобы прокладка имела номинал значительно выше ожидаемых рабочих максимумов , а не просто на пределе. Циклические температуры значительно тяжелее воздействуют на болтовые соединения, чем при установившейся работе. Термическое расширение и сжатие вызывают ослабление нагрузки на болт, что постепенно снижает сжимающую силу на посадочной поверхности прокладки, открывая путь для утечки.
Для высокотемпературных услуг, спирально-навитые прокладки — изготовленные из чередующихся слоев металлической полосы и наполнителя — широко используются, поскольку они сохраняют устойчивость в широком температурном диапазоне. Их конструкция с автоматической обмоткой компенсирует незначительную потерю нагрузки на болты, вызванную термоциклированием.
Материал прокладки должен быть химически совместим с любой жидкостью или газом, проходящим через соединение, включая чистящие средства, добавки и следы загрязнений. Например, каустическая очистка воздействует на большинство прокладок на основе волокон, вызывая их быстрое разрушение, которое часто ошибочно принимают за механическое повреждение. Среды на основе растворителей могут набухать эластомеры, а окисляющие кислоты разлагают металлы иначе, чем восстанавливающие кислоты.
Безасбестовые прокладки и на основе ПТФЭ. уплотнительные решения обычно выбираются для агрессивных химических сред из-за их широкой химической стойкости. При проверке утечки всегда узнавайте полный химический состав технологической жидкости, включая любые периодические циклы очистки, прежде чем выбирать материал прокладки для замены.
Номинальное давление любой прокладки — будь то кольцевая прокладка , а спирально-навитая прокладка или гофрированная металлическая прокладка — должно превышать максимальное рабочее давление системы, включая переходные скачки, скачки и гидравлические удары. Трубопроводы с обогревом, по которым транспортируются продукты, которые затвердевают при температуре окружающей среды, представляют особый риск: когда теплотрассы начинают превращать технологическую жидкость в жидкость, захваченные карманы могут создавать локальное давление, которое во много раз превышает нормальное рабочее значение.
RTJ прокладки (прокладки кольцевого типа) специально разработаны для работы при высоком давлении и высоких температурах и обычно используются в устьевом оборудовании и важных технологических фланцах, где стандартные листовые прокладки не подходят. Если ваша система испытывает частые скачки давления, переход на прокладку RTJ или прокладку с металлической оболочкой может быть правильным долгосрочным решением, а не просто повторной затяжкой болтов.
Применение относится к механическим деталям узла соединения: типу поверхности фланца (выступающая или плоская поверхность), обработке поверхности, расположению болтов, площади контакта прокладки и достижимой сжимающей нагрузке. Фланец с выступающей поверхностью и спирально навитой прокладкой концентрирует нагрузку болта на меньшей площади посадки, создавая более высокое напряжение посадки на единицу площади, чем плоская прокладка по всей поверхности на том же болте. Это различие существенно влияет на то, может ли данный материал прокладки формировать и сохранять уплотнение.
Требования к минимальному посадочному напряжению в зависимости от материала прокладки (фунты на квадратный дюйм)
Рис. 1. Требования к минимальному напряжению на посадке существенно различаются в зависимости от типа прокладки. Металлические прокладки требуют самых высоких нагрузок; эластомеры самые низкие.
Приведенная выше диаграмма подчеркивает фундаментальную реальность фланцевого уплотнения: выбор материала прокладки неотделим от нагрузки на болт, доступной в соединении. Если ваша система может создавать сжимающее напряжение только 800 фунтов на квадратный дюйм на поверхности прокладки, использование стандартной листовой прокладки из ПТФЭ, для правильной посадки которой требуется давление 3000 фунтов на квадратный дюйм, приведет к утечке независимо от того, насколько тщательно затянуты болты. Это одна из наиболее распространенных и наиболее предотвратимых причин выхода из строя прокладок на промышленных предприятиях.
Доступная сжимающая нагрузка, пожалуй, самый недооцененный фактор при устранении неисправностей прокладок. По данным Tones and Burgess (Управление потоком, сентябрь 2016 г.), деление общей сжимающей нагрузки, создаваемой крепежными деталями, на площадь контакта с поверхностью прокладки дает ожидаемое сжимающее напряжение на посадочной поверхности прокладки . Это число определяет, какой тип прокладки подходит, а какой не подойдет.
Диапазоны напряжений можно резюмировать следующим образом:
Оценка надежности уплотнения прокладки в зависимости от диапазона сжимающих напряжений (%)
Рисунок 2: Расчетный показатель надежности уплотнения (%) в диапазонах сжимающих напряжений. Металлические прокладки и прокладки RTJ обеспечивают почти идеальную герметизацию при высоких нагрузках.
Столбчатая диаграмма выше иллюстрирует, почему так много замен прокладок не решают основную проблему: новая прокладка указана для жидкости и температуры, но не для доступной нагрузки на болты. Понимание фактического напряжения, оказываемого на прокладку, а не только крутящего момента, приложенного к болтам, является ключевым этапом диагностики, который отделяет компетентное устранение неисправностей от догадок. Всегда рассчитывайте эффективное напряжение посадки, прежде чем выбирать тип прокладки для замены.
Также важно понимать, что тип фланца существенно влияет на допустимую сжимающую нагрузку. Фланец из кованой стали может выдерживать гораздо более высокие нагрузки на болты, чем фланцы из армированного волокном пластика (FRP), ПВХ, ХПВХ или чугуна. Эти более мягкие материалы фланцев являются одними из наиболее распространенных источников хронических отказов прокладок при низких нагрузках на промышленных предприятиях, особенно в секторах химической обработки и очистки воды.
После анализа эксплуатационных факторов следующим шагом будет физическое удаление и проверка неисправной прокладки. Этот процесс должен быть систематическим и документированным, поскольку сама прокладка часто рассказывает полную историю того, что пошло не так.
Распределение основных причин утечки прокладки (отраслевая оценка)
Рисунок 3: Примерное распределение основных причин утечек прокладок в промышленных трубопроводных системах. Неправильная нагрузка на болты является доминирующим видом отказа, на который приходится примерно 35% инцидентов.
Приведенное выше распределение первопричин, полученное на основе данных полевых исследований на нефтехимических, энергетических и водоочистных предприятиях, подтверждает ключевой вывод: большинство утечек через прокладки не вызваны дефектной прокладкой. Они возникают в результате неправильное приложение нагрузки на болты или выбор материала прокладки, который не может работать в реальных условиях эксплуатации. . Физический осмотр снятой прокладки в сочетании с проверкой поверхности фланца и проверкой болтов подтвердит, какой из этих факторов стал причиной.
Один из наиболее эффективных способов предотвратить повторную утечку прокладки — это с самого начала убедиться, что сменная прокладка указана правильно. В следующей таблице приведены основные характеристики, типичные области применения и ограничения наиболее распространенных промышленная прокладка типы, встречающиеся в технологических трубопроводах.
| Тип прокладки | Диапазон давления | Темп. Лимит | Лучшее для | Ключевое ограничение |
|---|---|---|---|---|
| Спиральная рана Gasket | До 2500 фунтов на квадратный дюйм | До 1000°F | Нефтехимия, нефтепереработка, теплообменники | Требуется точный контроль нагрузки на болт |
| Кольцевая прокладка (RTJ) | До 15 000 фунтов на квадратный дюйм | До 1200°F | Устьевые устройства, подводные клапаны высокого давления | Требуются обработанные канавки RTJ. |
| Кампрофильная прокладка | До 5000 фунтов на квадратный дюйм | До 1470°F | Теплообменники, паровое обслуживание | Более высокая стоимость, чем мягкие прокладки. |
| Гофрированная металлическая прокладка | До 2900 фунтов на квадратный дюйм | До 1200°F | Фланцы с низкой нагрузкой на болты, теплообменники | Чувствительность к отделке поверхности |
| Безасбестовая прокладка | До 1500 фунтов на квадратный дюйм | До 750°F | Общепромышленное, вода, пар | Не для сильных окислителей и щелочей. |
| Комплект изоляционных прокладок | До 2500 фунтов на квадратный дюйм | До 250°F | Катодная защита, изоляция трубопроводов | Требуется дисциплина при установке полного комплекта. |
При выборе сменной прокладки всегда сопоставляйте приведенную выше таблицу с фактическим имеющимся сжимающим напряжением и типом поверхности фланца. Размеры спирально-навитой прокладки Перед заказом замены необходимо проверить соответствие стандарту ASME B16.20 для соответствующего сортамента труб и класса фланца, поскольку прокладка неправильного размера не будет сидеть должным образом независимо от материала.
Опытные инженеры по техническому обслуживанию учатся читать снятую прокладку так же, как врач читает рентгеновский снимок: характер неисправностей показывает механизм. Следующие признаки неисправности являются наиболее диагностически ценными наблюдениями, которые следует документировать во время физического осмотра.
Когда обнаруживается, что внешний край прокладки перекатился на посадочную поверхность, это указывает на то, что размер прокладки слишком мал для отверстия или что чрезмерная нагрузка на болт привела к выдавливанию прокладки наружу. В мягких прокладках, особенно в резиновых или волокнистых листовых материалах, сильное переворачивание может привести к воздействию технологической жидкости на отверстие и вызвать химическое воздействие на сам корпус прокладки.
Впечатление, показывающее, что прокладка не была отцентрирована на поверхности фланца во время установки, является одной из наиболее распространенных (и наиболее предотвратимых) причин утечек в новых установках. Прокладка, установленная даже на 2–3 мм со смещением от центра фланца с выступающей поверхностью, может иметь недостаточную ширину посадки с одной стороны, создавая зону низкого напряжения, через которую может выходить технологическая жидкость. Особенно проблематично это с кольцевые прокладки в конфигурациях с ограниченными канавками.
Если прокладка демонстрирует равномерное сжатие по всей ширине посадки без видимого пути утечки, проблема может быть вовсе не в прокладке — это может быть тонкая трещина на корпусе фланца, дефектный сварной шов или отверстие для болта, которое слегка смещено, что позволяет одной стороне соединения раскрыться под давлением. В этих случаях замена прокладки без фиксации фланца не устранит утечку.
Прокладка, поверхность которой вздута, меняет цвет, размягчается или крошится при снятии, подверглась химическому воздействию технологической жидкости. Это явный сигнал о том, что материал прокладки несовместим со средой — возможно, он содержит чистящее средство или добавку, которые не были учтены при первоначальном выборе. Замена должна производиться при полном знании всех химических воздействий, а не только первичной технологической жидкости.
Окружные трещины в металлической прокладке — особенно в RTJ прокладки или спирально-навитые типы — часто возникают из-за чрезмерной нагрузки на болты, термической усталости от интенсивной езды на велосипеде или коррозионного растрескивания под напряжением, когда металл прокладки и технологическая жидкость несовместимы. Например, в навитых прокладках из нержавеющей стали, подвергающихся воздействию хлоридсодержащих сред, может развиться коррозионное растрескивание даже при нормальных рабочих нагрузках.
Сравнение типов прокладок: радарная диаграмма производительности
Рисунок 4: Радарное сравнение спирально-навитых прокладок и прокладок RTJ по пяти параметрам производительности. Прокладки RTJ превосходят их по давлению и температуре, но требуют значительно более высоких нагрузок на болты и более точной установки.
Радарная диаграмма ясно визуализирует компромисс между этими двумя типами прокладок. Спирально-навитые прокладки предлагают более сбалансированный профиль производительности — их легче устанавливать, они выдерживают более широкий диапазон нагрузок на болты и обеспечивают высокую химическую стойкость. RTJ прокладки превосходно выдерживают экстремальное давление и температуру, но их требования к точности установки и высокие требования к нагрузке на болты делают их пригодными только для фланцевых соединений соответствующей конструкции. Выбор неправильного типа для любого набора условий является основной причиной повторяющихся утечек.
Неправильная или неравномерная нагрузка на болты является основной причиной утечек прокладок во фланцевых соединениях, что, по оценкам, является причиной 35% отказов в промышленных системах. Даже идеально подобранная прокладка будет протекать, если нагрузка на болты прикладывается неравномерно, в неправильной последовательности или если с учетом конструкции фланца достижима недостаточная нагрузка.
Ключевые принципы управления нагрузкой на болты включают в себя:
Удержание нагрузки на болт с течением времени: правильная и неправильная установка (нормализованная)
Рисунок 5. Сохранение нагрузки на болты в течение 24 месяцев для правильно установленных и неправильно установленных фланцевых соединений. Неправильная установка приводит к ускоренному ослаблению нагрузки, что со временем резко увеличивает риск утечек.
Приведенная выше линейная диаграмма иллюстрирует закономерность, наблюдаемую в исследованиях долгосрочного мониторинга нагрузки на болты: фланцевые соединения, собранные с правильной многопроходной затяжкой, сохраняют более 85 % первоначальной нагрузки болта после двух лет эксплуатации, в то время как соединения, собранные с помощью одного крутящего момента или неравномерной нагрузки, могут потерять более 60 % нагрузки болта в течение первых 12 месяцев. Эта потеря нагрузки открывает пути утечки даже в тех соединениях, в которых утечка не наблюдалась сразу после установки — явление, которое иногда называют «замедленной утечкой». Профилактические проверки болтов каждые 6 месяцев. для критически важных соединений, работающих в условиях высоких циклов или высоких температур, считаются передовой практикой.
Определенные типы и материалы фланцев конструктивно ограничены по сжимающей нагрузке, которую они могут воздействовать на прокладку. Заранее распознать такие ситуации важно для выбора типа прокладки, которая действительно будет работать в доступном диапазоне нагрузок, а не для выбора стандартной прокладки, которая никогда не достигнет достаточного напряжения посадки.
К наиболее проблемным категориям фланцев с низкой нагрузкой, с которыми сталкиваются при промышленном обслуживании, относятся:
Для всех этих случаев гофрированные металлические прокладки представляют собой технически обоснованный путь модернизации: их гофрированный профиль обеспечивает эффективное уплотнение при меньших сжимающих нагрузках, чем спиральнонавитые или плоские листовые материалы, сохраняя при этом химическую и температурную стойкость металлического уплотнительного элемента. Каммпрофильные прокладки — с механически обработанным зубчатым металлическим сердечником и мягким облицовочным слоем — также сочетает в себе низкие требования к посадочному напряжению и высокую устойчивость к выбросам.
Основанная в 2007 году со штаб-квартирой в Нинбо, провинция Чжэцзян, Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd. является профессиональным поставщиком уплотнительных материалов и управляет производственным комплексом площадью 20 000 квадратных метров, занимающимся разработкой и производством высокоэффективных систем жидкостного уплотнения. Компания имеет сертификат системы менеджмента качества ISO9001:2015 и сертификат API 6A, что отражает ее приверженность инженерной точности и надежности продукции.
Основной портфель продуктов Rilson включает в себя спирально-навитые прокладки , кольцевые прокладки , прокладки кампрофиля, гофрированные металлические прокладки, комплекты изоляционных прокладок и безасбестовые прокладки — охватывают весь спектр требований к уплотнениям в нефтяной, химической, энергетической, судостроительной и машиностроительной отраслях. Имея клиентов на разных континентах и имея более чем 15-летний опыт работы, компания Rilson позиционируется как надежный партнер для инженеров и специалистов по закупкам, которым требуются последовательные, сертифицированные решения в области уплотнений.
Руководствуясь принципами честности, точности, инноваций и взаимного успеха, постоянная цель компании — стать предпочтительным брендом в мире. промышленная прокладкаs рынке, обеспечивая как удовлетворенность клиентов, так и надежную работу уплотнений в самых требовательных технологических средах.
Вопрос 1. Что нужно проверить в первую очередь, когда прокладка начинает течь?
Начните с проверки того, что номинальные значения давления и температуры прокладки совместимы с реальными условиями системы, включая скачки напряжения и циклическую работу. Затем убедитесь, что имеющаяся нагрузка на болт создает достаточное сжимающее напряжение на посадочной поверхности прокладки для используемого типа материала.
В2. Как узнать, нужна ли мне спирально-навитая прокладка или кольцевая прокладка?
Спирально-навитые прокладки suit a broad range of industrial piping applications up to around 2,500 psi and 1,000°F. Ring joint gaskets are specified for higher-pressure and higher-temperature service — typically 6,000 psi and above — and require flanges machined with RTJ grooves.
Вопрос 3. Могу ли я повторно использовать прокладку после ее снятия для проверки?
В большинстве случаев повторное использование прокладки после ее вывода из эксплуатации не рекомендуется. Мягкие прокладки сохраняют постоянную форму во время первоначального сжатия, и их повторная установка редко восстанавливает адекватную герметичность. Металлические прокладки всегда следует заменять после снятия.
Вопрос 4. Что вызывает течь новой прокладки сразу после установки?
Непосредственные утечки после новой установки чаще всего возникают из-за неправильного центрирования прокладки на поверхности фланца, неправильной последовательности затяжки болтов (круговой, а не крестообразной), недостаточного конечного момента затяжки или поврежденной или шероховатой посадочной поверхности фланца, которая препятствует полному контакту.
Вопрос 5. В чем разница между прокладкой RTJ и кольцевой прокладкой?
Прокладка RTJ и кольцевая прокладка относятся к одному семейству продуктов. RTJ означает «Соединение кольцевого типа». Эти цельнометаллические прокладки, доступные в овальном и восьмиугольном профилях, предназначены для установки в прецизионно обработанные канавки фланцев типа RTJ, создавая высоконадежное уплотнение металл-металл.
Вопрос 6. Как циклическое изменение температуры влияет на характеристики прокладки?
Термоциклирование вызывает многократное расширение и сжатие фланцевых болтов и материала прокладки, что со временем постепенно ослабляет нагрузку на болты. Это более вредно для болтовых соединений, чем установившаяся работа. Для велосипедных перевозок использование спирально-навитых или кампрофильных прокладок с упругими посадочными элементами помогает компенсировать ослабление нагрузки на болты.
Вопрос 7. Подходят ли безасбестовые прокладки для химической промышленности?
Безасбестовые прокладки хорошо работают в широком спектре химических веществ, включая воду, пар, масла и слабые кислоты. Однако их не рекомендуется использовать для сильных окислительных кислот, едких чистящих средств или агрессивных растворителей. Всегда проверяйте полную химическую совместимость, включая любые чистящие средства, используемые в системе, прежде чем выбирать безасбестовый материал.
Вопрос 8. Что такое комплект изоляционных прокладок и когда он используется?
Комплект изоляционных прокладок представляет собой полный узел изоляции фланцев, который предотвращает гальваническую коррозию и блуждающий электрический ток между разнородными металлами в трубопроводной системе. В его состав входят диэлектрическая прокладка, изолирующие втулки и шайбы. Эти комплекты широко используются в системах катодной защиты трубопроводов и на морских объектах, где контроль коррозии имеет решающее значение.
Ссылка: Мэтт Тоунс и Дэйв Берджесс, «Как устранить утечку прокладки», Управление потоком , сентябрь 2016 г. Содержимое адаптировано и расширено с учетом текущей инженерной практики.