Renkantis tarpiklių medžiagas pramoninėms flanšinėms jungtims, mechaninis stiprumas yra lemiamas veiksnys, turintis įtakos ilgalaikiam sandarinimo patikimumui, varžtų apkrovos išlaikymui ir atsparumui prapūtimui.PTFE tarpikliaiir grafito tarpikliai yra du plačiai nurodyti nemetaliniai sandarinimo sprendimai, tačiau jų mechaninis elgesys suspaudimo, terminio ciklo ir vidinio slėgio sąlygomis labai skiriasi. „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ abi produktų linijas kūrėme daugiau nei du dešimtmečius. Mūsų gamykla gamina didelio tankio PTFE tarpiklius ir grafito tarpiklius, atitinkančius ASTM F104 ir DIN 28091 standartus. Suprasdami jų unikalias įtempių ir deformacijų kreives ir šliaužimo atpalaidavimo efektyvumą, inžinieriai gali išvengti flanšo nuotėkio ir tarpiklių išspaudimo gedimų.
Šiame išsamiame vadove mūsų inžinierių komanda lygina vienaašį gniuždymo stiprumą, tempimo modulį, įtempių atsipalaidavimo laipsnius ir varžtų sukimo momento išlaikymą tarp aukščiausios kokybės PTFE tarpiklių ir lanksčių grafito tarpiklių. Mūsų gamyklos bandymų duomenys rodo, kad nors grafitas užtikrina puikų stabilumą aukštoje temperatūroje, mūsų sustiprintos PTFE tarpinės užtikrina geresnį elastingumo atsistatymą ir mažesnį valkšnumą nuo aplinkos iki vidutinės temperatūros. Sužinosite, kuri medžiaga užtikrina didesnį mechaninį atsparumą jūsų konkrečiai slėgio klasei, flanšo paviršiaus apdailą ir surinkimo sukimo momento reikalavimus. Tolesniuose skyriuose pateikiamos išsamios parametrų lentelės, faktinės taikymo pastabos ir atsakymai į dažniausiai užduodamus klausimus, pagrįsti ISO 9001:2025 patvirtinimu iš Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.
Mechaninis tarpiklio stiprumas yra ne vienas parametras, o atsparumo gniuždymui, elastingumo modulio, atsistatymo procento ir šliaužimo atsipalaidavimo derinys. AtNingbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd., mūsų gamykla klasifikuoja PTFE tarpiklius į pirmines, 25% stiklo ir anglies užpildus, o grafito tarpikliai priskiriami išplėstiniam grafitui su alavo arba nerūdijančio plieno folijos įdėklais. Mūsų laboratorija atlieka ASTM F36 gniuždymui ir atstatymui, ASTM F38 šliaužimo atsipalaidavimui ir ASTM F152 tempimui. Rezultatai rodo, kad standartinių PTFE tarpiklių pradinis stipris gniuždant yra mažesnis nei grafito, bet didesnis elastingumas po apkrovos ciklo.
Mūsų gamykla pernai pagamino daugiau nei 500 000 vienetų su prekės ženklu Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd., ir mes nuolat stebėjome, kad mechaninio stiprumo reikalavimai labai priklauso nuo flanšo šiurkštumo (Ra 3,2 vs 6,3 μm) ir varžtų sukimo momento metodikos. Tais atvejais, kai reikalingas didelis varžtų sukimo momentas (daugiau nei 150 Nm, kai varžtai M16), mūsų grafito tarpiklių storis mažėja. Tačiau sistemose, kuriose dažni terminiai ciklai ir vibracija, mūsų sustiprintos PTFE tarpinės užtikrina puikų dinaminį sandarinimą dėl geresnės formos atminties. Žemiau yra išsami lentelė, kurioje lyginami pagrindiniai mechaniniai parametrai, patvirtinti mūsų vidinio kokybės centro.
| Turtas | „Virgin PTFE“ tarpikliai („Ningbo Kaxite“) | 25% stiklu užpildytos PTFE tarpinės | Lankstūs grafito tarpikliai (98 % C) |
| Stiprumas gniuždymui (MPa) ASTM D695 | 15-20 | 25-32 | 35–45 (ribojama esant dideliam įtempimui) |
| Tempiamasis stipris (MPa) ASTM F152 | 14-18 | 18-24 | 4–6 (labai žemas, sustiprintas 10–12 klasė) |
| Suspaudžiamumas % (esant 34,5 MPa) | 12-18 | 8-12 | 18-28 |
| Atkūrimo % (ASTM F36) | 45-60 | 35-50 | 10-20 |
| Streso atsipalaidavimo % (1000 val., 100°C) | 35-45 | 25-30 | 20-25 |
| Valkšnumas esant 40 MPa (storio praradimas %) | 7-9 | 4-6 | 3-5 |
Mūsų gamyklos bandymai rodo, kad pasirenkant mechaninį stiprumą reikia atsižvelgti ne tik į neapdorotus duomenis, bet ir į konkrečią naudojimo paskirtį. PTFE tarpiklių atveju mūsų stiklu užpildytas variantas padidina gniuždymo modulį 60%, palyginti su grynu PTFE, todėl jis tinkamas slėgiui iki 5 MPa. Grafitinės tarpinės, nepaisant mažo atsparumo tempimui, pasižymi dideliu atsparumu gniuždymui dėl sluoksnio slydimo, tačiau jas reikia atsargiai tvarkyti, kad būtų išvengta briaunų atskilimo. „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ visada rekomenduojame tarpiklių lizdo įtempių skaičiavimus pagal ASME PCC-1. Mūsų inžinierių komanda pateikia nemokamas varžtų sukimo momento lenteles kiekvienai medžiagų klasei.
Šliaužimas ir įtempių atsipalaidavimas yra nuo laiko priklausomi mechaniniai atsakai, kurie tiesiogiai veikia flanšo varžto apkrovos praradimą. Laikui bėgant, tarpiklio storis mažėja (šliaužimas) ir sandarinimo įtempis (atsipalaidavimas), todėl gali atsirasti nuotėkis. Mūsų gamykla atliko 2000 valandų valkšnumo bandymą esant 80°C ir 30 MPa pradiniam įtempimui, stebėdama ir PTFE, ir grafito tarpiklius. Mes nustatėme, kad PTFE tarpikliai turi pirminį valkšnumą per pirmąsias 200 valandų, tada stabilizuojasi, o grafitas dėl savo lamelinės struktūros rodo linijinį valkšnumą ilgesnį laiką. Ciklinėms eksploatavimo sąlygoms, pavyzdžiui, šilumokaičiams, mūsų PTFE tarpikliai su 25 % stiklo užpildu sumažino bendrą valkšnumą 40 %, palyginti su pirminiu PTFE.
Žvelgiant iš mechaninio stiprumo perspektyvos, atsparumas valkšnumui reiškia didesnį ilgalaikį tarpiklio apkrovos išlaikymą. Žemiau pateikiamas punktų palyginimas, pagrįstas Kaxite vidinėmis ataskaitomis:
Mūsų gamykla naudoja kelių stočių šliaužimo atsipalaidavimo testerį (ASTM F38) ir įrodė, kad mechaniniu stiprumu, atsižvelgiant į ilgalaikį įtempių išlaikymą, grafito tarpikliai paprastai pranoksta gryną PTFE. Tačiau, kai prie PTFE tarpiklių pridedame struktūrinį sutvirtinimą, pavyzdžiui, stiklo pluoštą arba metalinę šerdį, skirtumas labai sumažėja. „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ gamina unikalų apvalkalo PTFE tarpiklį su vidiniu nerūdijančio plieno tinkleliu, kuris po 2000 valandų sumažina šliaužimą iki mažiau nei 3%. Kritinėms reikmėms, pvz., atviroje jūroje esančioms platformoms ar cheminiams reaktoriams, mūsų inžinierių komanda rekomenduoja suderinti valkšnumo charakteristikas su flanšo standumu. Minkštiems flanšams reikia mažesnio valkšnumo tarpiklių, kad būtų išlaikytas sandarumas, o mūsų užpildyti PTFE tarpikliai efektyviai užtikrina.
Nors didžiausias dėmesys skiriamas gniuždymo stipriui, atsparumas tempimui ir lankstumas yra vienodai svarbūs mechaniniam stiprumui montavimo metu ir slėgio šuoliai. Grafitinių tarpiklių tempiamasis stipris iš prigimties yra mažas (paprastai 4–6 MPa), o tai reiškia, kad netinkamai elgiamasi arba netinkamai išlygiavus flanšą, jie gali plyšti. Priešingai, mūsų PTFE tarpiklių tempiamasis stipris yra nuo 14 iki 24 MPa, priklausomai nuo užpildo kiekio. Dėl didelio atsparumo tempimui PTFE tarpikliai gali atlaikyti diferencinį flanšo judėjimą ir vamzdyno šiluminį plėtimąsi be įtrūkimų. Mūsų gamykla paskelbė atvejo analizę, kai šilumokaitis su 2 mm flanšo kampiniu poslinkiu naudojo mūsų 25 % stiklu užpildytus PTFE tarpiklius ir veikė 4 metus be nuotėkio; ta pati paraiška nepavyko per 8 mėnesius naudojant grafitą, nes tarpiklis suskilo ties išorinio skersmens kraštu.
Lankstumas, kaip mechaninė savybė, yra susijęs su tarpiklio gebėjimu prisitaikyti prie flanšo paviršiaus nelygumų. Mūsų gamykla gamina minkštus PTFE tarpiklius, kurių pailgėjimas didesnis nei 200%, o grafito pailgėjimas mažesnis nei 2% (trapus). Esant subraižytiems ar korozijos pažeistiems flanšams, PTFE tarpikliai patenka į trūkumus ir sukuria tvirtesnį mechaninį sandariklį. Tačiau didelis lankstumas gali sumažinti atsparumą išspaudimui. Siekdami padėti savo klientams teisingai pasirinkti, mes sukūrėme šį mechaninio stiprumo rekomendacijų sąrašą, pagrįstą tempimo ir lankstumo reikalavimais:
Mūsų gamykla pagamino PTFE tarpiklius, kurių storis yra nuo 1,5 mm iki 6 mm, kad būtų galima naudoti mažą varžtų apkrovą. Kadangi PTFE lankstumas leidžia geriau pasiskirstyti įtempius visame flanšo paviršiuje, mūsų klientai praneša, kad 40 % mažiau varžtų priveržimo operacijų, palyginti su grafitu. Nepaisant to, mechaninis stiprumas yra sistemos savybė: net stipriausias tarpiklis gali sugesti, jei varžtai susukami netolygiai. „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ pagal pageidavimą pateikia sukimo momento skaičiavimo programinę įrangą, o mūsų gamykla garantuoja, kad visos PTFE tarpinės atitinka minimalų tempimo stiprumą, išspausdintą mūsų kokybės sertifikate.
Išpūtimas įvyksta, kai vidinis slėgis priverčia tarpiklio medžiagą į flanšo tarpą (išspaudimas) arba išpučia tarpiklį į šoną iš jungties. Atsparumas išspaudimui priklauso nuo tarpiklio šlyties stiprumo, kietumo ir tarpo tarp flanšo OD ir varžto apskritimo. „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ išbandėme ir PTFE, ir grafito tarpiklius, padidindami vidinį azoto slėgį nuo 1 MPa iki 15 MPa, esant pastoviam 40 MPa varžto įtempimui. Rezultatai: grafito tarpikliai pradėjo ekstruzuoti esant 6 MPa (0,5 mm tarpas), o mūsų stiklu užpildytos PTFE tarpinės buvo atsparios ekstruzijai iki 12 MPa. Taip yra todėl, kad stiklu užpildyto PTFE Shore D kietumas yra 65–70, o grafito Shore kietumas yra maždaug 40–50 (labai minkštas).
Naudojant aukštą slėgį (600 ir aukštesnės klasės), mūsų gamykla primygtinai rekomenduoja naudoti anglies užpildytus PTFE tarpiklius, kurie turi padidintą atsparumą valkšnumui ir išspaudimui. Išsamūs našumo veiksniai:
„Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ sukūrėme unikalų hibridinį PTFE tarpiklį su didelio tankio šerdimi, kuris užtikrina atsparumą prapūtimui, panašų į tarpiklius su metaliniu apvalkalu, bet su mažesniu varžtų apkrovos reikalavimu. Mūsų mechaninio stiprumo bandymo duomenys rodo, kad mūsų aukščiausios kokybės PTFE tarpikliai turi 150 % didesnį ekstruzijos stiprumą nei neužpildytas grafitas. Saugumui svarbioms paslaugoms, tokioms kaip SND arba vandenilis, mūsų gamykla gamina pasirinktinius PTFE tarpiklius, kurie tvirtai užsifiksuoja ant flanšo dantukų ir užtikrina atsparų prapūtimui mechaninį blokavimą. Visada pasikonsultuokite su mūsų technine komanda, kad įvertintumėte slėgio ir temperatūros poveikį, nes grafito oksidacija aukšto slėgio ore, kurio temperatūra viršija 450 °C, gali staigiai prarasti stiprumą, o PTFE grakščiai suyra.
Temperatūra ir cheminis poveikis laikui bėgant gali pakeisti tarpiklio mechaninį stiprumą. PTFE tarpikliai išlaiko pastovias mechanines savybes nuo -200°C iki +200°C (260°C modifikuotam PTFE), tačiau virš šios temperatūros PTFE suminkštėja, greitai sumažindamas gniuždymo stiprumą. Grafitinės tarpinės veikia iki 500°C inertinėje atmosferoje, tačiau aukštesnėje nei 400°C temperatūroje ore grafitas oksiduojasi ir praranda masę, todėl visiškai sugenda mechaniniai. Mūsų gamykla atliko abiejų medžiagų pagreitinto senėjimo bandymus 180°C temperatūroje 3000 valandų. PTFE tarpikliai išlaikė 92% pradinio stiprio gniuždant, o grafitas išlaikė tik 65% dėl oksidacijos svorio sumažėjimo (matuotas 8% svorio sumažėjimas).
Medijos suderinamumas taip pat turi įtakos mechaniniam elgesiui. Stiprios oksiduojančios rūgštys (pvz., azoto rūgštis) gali atakuoti grafitą, sukeldamos tarpinę, kuri išplečia tarpiklį ir sunaikina jo struktūrinį vientisumą. Beveik visose cheminėse medžiagose, išskyrus išlydytus šarminius metalus, PTFE tarpikliai nėra cheminiai skaidomi. Mūsų gamyklos atvejis: sieros rūgšties gamykla kas mėnesį keitė grafito tarpiklius dėl tarpiklių subyrėjimo; pakeitus mūsų 25 % stiklu užpildytas PTFE tarpines, tarnavimo laikas pailgėjo iki 18 mėnesių, neprarandant mechaninio stiprumo. Temperatūros, terpės ir mechaninio stiprumo sprendimams rekomenduojame pateikti šią trumpą santrauką:
Galiausiai mechaninio stiprumo ilgaamžiškumas turi atsižvelgti į terminį senėjimą ir cheminę koroziją. Mūsų gamyklos medžiagų inžinieriai naudoja baigtinių elementų analizę (FEA), kad prognozuotų tarpiklio šliaužimą ir stiprumo pablogėjimą per 10 projektavimo metų. Daugumoje Europos ir Šiaurės Amerikos naftos chemijos gamyklų mūsų PTFE tarpikliai tapo pirmuoju pasirinkimu siekiant subalansuoto mechaninio stiprumo, o grafitas yra skirtas ekstremalioms temperatūroms skirtoms nišoms, kuriose negali išlikti jokia PTFE rūšis. „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ turi abiejų šeimų atsargas, todėl galime kartu suprojektuoti pasirinktinius kompozitinius tarpiklius, kuriuose PTFE cheminis atsparumas derinamas su grafito atsparumu karščiui naudojant laminuotą konstrukciją.
Įvertinusi stiprumą gniuždant, valkšnumo atsipalaidavimą, tempimo savybes, atsparumą prapūtimui ir poveikį aplinkai, mūsų gamykla Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd. daro išvadą, kad PTFE tarpikliai paprastai užtikrina puikų mechaninį atsparumą daugumai flanšinių jungčių, veikiančių žemesnėje nei 200°C temperatūroje ir slėgyje iki 10 MPa. Grafitinės tarpinės puikiai tinka nepertraukiamiems procesams aukštoje temperatūroje, aukštesnėje nei 260°C, tačiau juos reikia atsargiai tvarkyti dėl prasto atsparumo plyšimui ir oksidacijos ribų. Tais atvejais, kai reikalaujama tiek didelio mechaninio stiprumo, tiek ypatingo cheminio atsparumo, mūsų sustiprintos PTFE tarpinės su užpildais lenkia grafitą visais rodikliais, išskyrus maksimalią eksploatavimo temperatūrą. Reguliariai tiekiame PTFE tarpiklius jūrinėms, farmacinėms ir branduolinėms pagalbinėms grandinėms, kurių mechaninis vientisumas yra nediskutuojamas. Norėdami gauti pritaikytų rekomendacijų, paprašykite mūsų inžinerinių duomenų lapo ikitiesiogiai susisiekę su Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.
1 klausimas: kuri tarpinė turi didesnį gniuždymo stiprumą, PTFE ar grafitas?
Atsakymas: Atliekant ASTM D695 bandymą, lanksčios grafito tarpinės rodo didesnes gniuždymo stiprio vertes (35–45 MPa), palyginti su pirminiais PTFE tarpikliais (15–20 MPa). Tačiau mūsų gamykla Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd. gamina sustiprintus PTFE tarpiklius su stiklo arba anglies užpildais, kurių atsparumas gniuždymui yra iki 32 MPa, kurio pakanka esant flanšo slėgiui iki 900 klasės. Daugumos varžtinių jungčių praktinė gniuždymo stiprio riba nustatoma pagal flanšo takumo ribą, o ne pati tarpinė. Dėl didesnio grafito gniuždomumo gali sumažėti storis ir sumažėti ilgalaikė sandarinimo jėga.
2 klausimas: ar PTFE tarpikliai ilgainiui praranda mechaninį stiprumą dėl šliaužimo?
Atsakymas: Taip, visos nemetalinės tarpinės šiek tiek šliaužia. Mūsų gamyklos pagreitinto senėjimo testai rodo, kad standartinės PTFE tarpinės praranda 7-9% storį po 1000 valandų esant 40MPa įtempimui. Tačiau mūsų aukščiausios kokybės stiklu užpildytos PTFE tarpinės sumažina valkšnumą iki 4–6%, palyginti su grafitu (3–5%). Iš pradžių grafito valkšnumo procentas yra mažesnis, tačiau jam trūksta elastingumo, o tai reiškia, kad po slėgio ciklo grafito tarpikliai neatsitraukia, o PTFE tarpikliai iš Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd. atkuria iki 55 % suspaudimo, išlaikydami dinaminį mechaninį stiprumą esant kintamoms apkrovoms.
3 klausimas: ar grafito tarpikliai gali atlaikyti didesnį varžto sukimo momentą nesulūžę, palyginti su PTFE tarpikliais?
Atsakymas: Grafitinės tarpinės turi labai mažą atsparumą tempimui (4-6 MPa), todėl didelis varžto sukimo momentas gali sukelti briaunų įtrūkimus arba radialinį skilimą, ypač ant plonų tarpiklių. PTFE tarpiklių atsparumas tempimui yra tris ar keturis kartus didesnis (14-24 MPa), todėl jie gali atlaikyti didesnį varžto sukimo momentą be mechaninių gedimų. Mūsų gamykla rekomenduoja didžiausią varžtų įtempį 50 MPa grafitui ir 90 MPa stiklu užpildytiems PTFE tarpikliams. Esant kritiniams didelio sukimo momento darbams, mūsų PTFE tarpikliai užtikrina didesnę saugos ribą nuo per didelio įrenginio priveržimo.
4 klausimas: kaip staigus slėgio padidėjimas veikia PTFE ir grafito mechaninį stiprumą?
Atsakymas: Slėgio šuoliai sukelia greitas šlyties ir ekstruzijos jėgas. Dėl grafito lamelinės struktūros jis linkęs atsisluoksniuoti ir išsipūsti esant dinaminiams viršįtampiams. PTFE tarpikliai dėl didesnio šlyties modulio ir lankstumo geriau sugeria slėgio šuolius. Mūsų gamykla išbandė abi medžiagas su 0-10 MPa cikliniais viršįtampiais per 1 sekundę; grafito tarpikliai sugedo po 250 ciklų, o mūsų sustiprintos PTFE tarpinės išgyveno 1500 ciklų. Todėl stūmokliniams kompresoriams arba pulsuojančioms srauto linijoms PTFE tarpikliai užtikrina puikų mechaninį stiprumą viršįtampio sąlygomis.
5 klausimas: ar yra hibridinių tarpiklių, kuriuose derinamas mechaninis PTFE ir grafito stiprumas?
Atsakymas: Taip, „Ningbo Kaxite Sealing Materials Co., Ltd.“ gamina laminuotus tarpiklius su PTFE sluoksniu, nukreiptu į terpę, ir grafito šerdį, skirtą šilumai išsklaidyti. Šioje konstrukcijoje sinergiškai naudojamas PTFE atsparumas tempimui ir cheminis atsparumas bei grafito atsparumas valkšnumui. Mūsų gamykla taip pat gamina PTFE apvalkalo tarpiklius su grafito įdėklu. Mechaninis stiprumo bandymas rodo, kad hibridinės konstrukcijos išlaiko 85 % gryno grafito apkrovos esant 300 °C temperatūrai, išlaikant PTFE atsparumą prapūtimui. Susisiekite su mūsų gamykla dėl individualių inžinerinių sprendimų, pagrįstų jūsų slėgio, temperatūros ir darbo ciklu.
