Проблемы герметизации и решения прокладок для манхолов и рукавов сосудов

Фланцевые отверстия — манхолы и рукава — являются обычными точками доступа в давительных сосудах, часто использующими стандартные ASME-фланцы, закрепленные болтами как трубные соединения. Внутренние крышки сидят внутри сосуда и притягиваются назад против прокладки и внешнего фланца, создавая уникальную динамику герметизации, отличающуюся от конвенциональных фланцевых соединений.

Типичные поверхности фланцев редко идеальны, и крышка должна быть больше отверстия для обеспечения зазора для вставки. Следовательно, овальные или обрундовидные прокладки используются, чтобы крышка могла быть повернута набок во время установки. Овальные прокладки предлагают непрерывную кривизну для сильной опоры обхвата, в то время как обрундовидные прокладки содержат прямой сегмент, снижающий радиальную прочность. Эти прокладки производятся по спецификациям OEM в широком диапазоне размеров, всегда размеренные от внутреннего диаметра (ID). Обе основные и второстепенные оси специфицированы, вместе с шириной фланца и, если присутствует, шириной любого внутреннего кольца.

Рисунок 1. Одношпилевый болт на этой крышке манхола применяет низкое, неравномерное компрессивное усилие, иллюстрируя проблему герметизации.

Внутренние крышки обычно имеют один или два шпилевых болта, сваренных к центру крышки (см. Рисунок 1). Эти болты проходят через йок, перебрасывающий отверстие, притягивая крышку против прокладки. Поскольку расстояние между болтами ограничено и болты позиционированы вдали от прокладки, результирующее компрессивное усилие часто низкое и неравномерное.

В сосуде внутреннее давление действует противоположно конвенциональному заболченному фланцу: вместо того чтобы раздвигать фланцы, оно давит фланец в прокладку, создавая дополнительную компрессивную нагрузку, которая может превысить вклад болтов (Рисунок 2). Однако эта динамическая нагрузка редко достигает уровня, рекомендуемого для надежной герметизации.

Рисунок 2. Внутреннее давление может превысить силу болтов, помогая посадке прокладки.

Выбор прокладки для уровней давления

Выбор правильной прокладки критичен, потому что внутреннее давление прямо влияет на необходимую герметизирующую силу. Системы низкого давления (≤999 psi) выигрывают от более мягких, более деформируемых прокладок, которые могут приспосабливаться к незначительным поверхностным неправильностям. Высокодавительные сосуды (>1000 psi) требуют жестких, высокоплотных уплотнений, таких как металлоусиленные прокладки, которые, хотя более сложны для герметизации, обеспечивают необходимую прочность и сопротивление выдавливанию.

Прокладки обычно выражаются как внутренняя ширина × внутренняя длина × ширина поверхности прокладки, например, прокладка, указанная как 12" × 16" × 1" × 1/8", имеет внутренние размеры 12" × 16", ширину фланца 1" и толщину 1/8".

Рекомендуемые типы прокладок

Спирально-намотанные прокладки
Подходят для обоих <1000 psi и ≥1000 psi применений. Изготовлены из тонких металлических полос, намотанных и заполненных комплаенс материалом, они приходят в двух формах: только намотка и намотка с внутренним компрессионным кольцом. Для <1000 psi систем используется более толстая класс наполнителя для увеличения мягкости; для более высоких давлений — более тонкий наполнитель обеспечивает более высокую плотность и грузоподъемность. В цикловом высокодавленном давлении может быть включено твердое металлическое внутреннее кольцо.

Корругированные металлические сердечники прокладок с графитовым лицевым слоем
Идеальны для внутренних давлений ниже 1000 psi и ширин фланца ≥0,5" (Рисунок 3). Эти прокладки имеют корругированный металлический сердечник и графитовый лист поверхности, доставляя отличную герметизацию против несовершенных фланцев. Для ширин фланца <0,5" проконсультируйтесь с поставщиком для подходящих спецификаций.

Рисунок 3. Корругированные металлические сердечники прокладок с графитовым лицевым слоем рекомендуются для манхолов с внутренним давлением менее 1000 psig и шириной фланца полдюйма или более.

Гибкие графитовые листы могут эффективно герметизировать котельные манхолы и рукавы, когда ширина прокладки не менее 0,5" и предпочтительно 0,75" или более. Для <0,5" ширины спирально-намотанные прокладки предпочтительны из-за неравномерной компрессивной нагрузки.

Kammprofile прокладки
Это металлические кольца с глубокими желобками, обращенными расширенным графитом, микроклеточным PTFE или расширенным PTFE. Они превосходны, когда посадочное напряжение низко и применение не может вместить гибкий графит или неметаллические материалы. Они также высоко толерантны к поверхностным неправильностям и экстремальным температурным/давленческим экскурсиям (Рисунок 4).

Рисунок 4. Kammprofile прокладки герметизируют несовершенные фланцы и выдерживают экстремальные температурные и давленческие экскурсии.

Высококомпрессибельные, низкокрипические PTFE прокладки — биаксиально ориентированные с микроклеточными или микропузырчатыми структурами — хорошо подходят для химического сервиса, но обычно не рекомендуются для паровых или котельных применений. Быстрая справочная таблица (Рисунок 5) может помочь в сопоставлении типа прокладки с условиями сервиса.

Практики установки

Поскольку прокладка сидит внутри сосуда, давлению-чувствительные клеи иногда используются. Однако эти клеи могут размягчаться или плавиться при высоких паровых температурах или деградировать в химических средах, поэтому они обычно избегаются. Неметаллические прокладки устанавливаются без клея, хотя несколько точек спрей-контактного клея могут быть применены для удержания прокладки на месте во время заболчивания. Металлические прокладки часто имеют удерживающие вкладки, помогающие закрепить их во время установки.

Успешная герметизация зависит от выбора подходящего типа прокладки, правильного измерения ее для конкретных давления и фланцевых условий и обеспечения правильной техники установки. Правильно подобранные и установленные прокладки обеспечивают надежные, долгосрочные уплотнения для манхолов и рукавов сосудов.