Для уплотнения фланцевых соединений применяются плоские эластичные прокладки из паронита, резины, картона, фторопласта-4 и композиционных материалов на их основе. Согласно ГОСТ 15180-86, исполнение прокладок, в зависимости от исполнения уплотнительных поверхностей фланцев, должно соответствовать данным, указанным в табл. 1 и 2.
Таблица 1
| Исполнения прокладок | Исполнения уплотнительных поверхностей по ГОСТ 12815-80 | Чертеж |
|---|---|---|
| А | 1 | |
| Б | 2; 3 |  |
| В | 4; 5 |  |
| Г | 8; 9 |
 |
| Д | 1; 5 |  |
Таблица 2
| Исполнение прокладок | Условное давление Р у, МПа (кгс/см²) | Условный проход Д у, мм |
|---|---|---|
| А | 0,1; 0,25 (1; 2,5) | 10-3000 |
| 0,63(6,3) | 10-2400 | |
| 1,0(10) | 10-2000 | |
| 1,6(16) | 10-1600 | |
| 2,5(25) | 10-1400 | |
| 4,0(40) | 10-1200 | |
| Б, В, Г | 0,1-4,0 (1,0-40) | 10-800 |
| 6,3(63) | 10-600 | |
| 10(100) | 10-400 | |
| 16(160) | 15-300 | |
| Г | 20(200) | 15-250 |
| Д | 0,1-0,63 (1,0-6,3) | 40-800 |
| 1,0-4,0 (10-40) | 25-800 | |
| 6,3(63) | 25-600 | |
| 10(100) | 25-400 | |
| 16(160) | 25-300 | |
| 20(200) | 25-250 |
Прокладочные материалы должны обладать: упругостью, стойкостью к среде, в которой работают, сохранять свои физические свойства при рабочей температуре среды и не подвергаться коррозии. При использовании металлических прокладок металл не должен пластически деформировать уплотняющие поверхности фланца, поэтому металл прокладок должен иметь твердость и предел текучести ниже, чем металл уплотняемых поверхностей фланцев, не должен образовывать с металлом газового оборудования гальваническую пару.
Паронит (ГОСТ 481-80). Изготавливают из асбеста и каучука путем вулканизации и вальцевания под большим давлением. Является универсальным прокладочным материалом для уплотнения плоских разъемов с различными средами (холодных и горячих газов, воздуха, пара, масел и нефтепродуктов и др.). В зависимости от назначения паронит изготавливают семи марок. 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). Паронит ПМБ выпускается листами длиной 500, 1000, 1500 мм и шириной 500, 750, 1000 мм, толщиной 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 мм. Размеры прокладок из паронита должны соответствовать требованиям ГОСТ 15180-86. Перед установкой паронитовую прокладку следует покрыть с обеих сторон сухим графитовым порошком для предохранения от «прилипания» к плоскости фланца.
Пластмассы . Для прокладок фланцевых соединений газопроводов могут применяться различные пластмассы: полиэтилен высокой плотности (ВД) по ГОСТ 16338-77 и низкой плотности (НД) по ГОСТ 16337-77Е, толщиной 1-4 мм, фторопласт-4 (ПТФЭ) толщиной 1-4 мм по ГОСТ 10007-80Е.
Резина . Высокая эластичность позволяет легко достичь плотности между металлической поверхностью фланца и прокладкой при малых усилиях затяжки. Резина практически непроницаема для газов и жидкостей, имеет достаточную химическую стойкость. Поскольку чрезмерное сжатие ухудшает свойства резины, деформацию ее необходимо ограничить до 30-50 % от допускаемой. Выпускаемая промышленностью резина техническая листовая без тканевых или иных прокладок по ГОСТ 7338-77 предназначена для изготовления прокладок, клапанов и других деталей и производится пяти типов: кислотно-щелочестойкая, теплостойкая, морозостойкая, маслобензостойкая и пищевая.
В зависимости от твердости техническая резина подразделяется на мягкую (м), средней твердости (с) и повышенной твердости (п).
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 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.
Картон . Если по условиям работы прокладкам требуются огнестойкие свойства, то для их изготовления рекомендуется применять:
- асбестовый картон (ГОСТ 2850-80) марок КАОН-1, КАОН-2. Выпускается листами размерами 900×900, 1000×800, 1000×900 и 1000×1000, толщиной 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5 мм;
- асбестовое армированное полотно (ГОСТ 2198-76) представляет собой прорезиненную и прографитизированную ткань полотняного или саржевого переплетения на основе латунной проволоки, а по утку * — из асбестовой пряжи, армированной латунной проволокой. Листы полотна выпускаются размерами 750×1500, 1000×1500 и толщиной 0,6; 0,7; 1,1 мм.
Металлические прокладки для фланцевых и других видов соединений изготавливают из листового проката в виде плоских колец. Металлические прокладки обеспечивают достаточную плотность при высоких давлениях и температурах среды, имеют коэффициент линейного расширения, близкий к коэффициенту расширения материала фланцев. К недостаткам применения металлических прокладок следует отнести необходимость создания больших усилий для обеспечения плоскости соединения, относительно низкие упругие свойства материала прокладок, высокую стоимость по сравнению с эластичными прокладками. Для уплотнения соединения деталей, оборудования установок сжиженных газов и на газопроводах всех давлений рекомендуемыми материалами для изготовления металлических прокладок являются:
- алюминий листовой отоженный по ГОСТ 13722-78, ленты из алюминия или алюминиевых сплавов (отоженных) по ГОСТ 13726-78, ГОСТ 21361-76, толщиной 1-4 мм;
- медь листовая мягкая марок М1, М2 по ГОСТ 495-77.
- льняную чесаную прядь (по ГОСТ 10330-76), которая в процессе соединения пропитывается суриком (по ГОСТ 19151-73) или свинцовыми белилами (по ГОСТ 12287-77), разведенными олифой (по ГОСТ 7931-76);
- ленты из фторопласта-4 (ФУМ-В), толщиной 0,1-1,5 мм по ТУ 6-05-1388-70;
- другой уплотнительный материал, обеспечивающий герметичность соединения.
В качестве набивочного материала для сальников запорной арматуры наиболее эффективен фторопластовый уплотнительный материал марки ФУМ-В. Выпускается круглого сечения диаметром 2,0-16,0 мм и квадратного сечения от 5×5 мм до 16×16 мм для применения в качестве химически стойкого самосмазывающего набивочного материала (в подвижных соединениях типа сальника) и прокладочного материала (в неподвижных соединениях). Соединения работают в диапазоне температур от −60 до +150 °С и при давлении до 6,0 МПа (предприятие-изготовитель ОАО «Пластополимер», г. Санкт-Петербург).
Характеристики отечественных уплотнительных материалов представлены в таблицах 3 и 4.
* Уток — поперечное направление нити в ткани.
Таблица 3
| Набивка плетеная сальниковая | Конструкция набивки | Размеры (диаметр, сторона квадрата), мм | Масса 1 см³ набивки, г | Условия применения |
|
|---|---|---|---|---|---|
| Предельное давление среды, МПа, не более | Предельная температура среды, °С, не более | ||||
| Пеньковая пропитанная (ПП) | Шнур, сплетенный из льняной (ГОСТ 16078-70 * ), пеньковой или джутовой пряжи (ГОСТ 4668-75 * ), пропитанный антифрикционным составом | Не менее 0,9 | 16,0 | 100 | |
| 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 22, 25, 28 | |||||
| 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42, 46, 50 | |||||
| Асбестовая сухая (АС) | Шнур, сплетенный из асбестовой нити (ГОСТ 1770-74 * ) | Не более 1,1 | 4,5 | 400 | |
| 1) сквозного плетения, квадратный | |||||
| 2) с однослойным оплетением сердечника, круглый или квадратный | |||||
| 3) с многослойным оплетением сердечника | 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42 | ||||
| Асбестовая пропитанная (АП) | Шнур, сплетенный из асбестовой нити (ГОСТ 1770-74 * ), пропитанный антифрикционным составом | Не менее 0,9 | 4,5 | 300 | |
| 1) сквозного плетения, квадратный | 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28 | ||||
| 2) с однослойным оплетением сердечника, круглый или квадратный | 5, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25 | ||||
| 3) с многослойным оплетением сердечника, круглый или квадратный | 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42, 46, 50 | ||||
| Асбестовая маслобензостойкая (АМБ) | Шнур, сплетенный из асбестовой нити (ГОСТ 1779-83 * ), пропитанный антифрикционным маслобензостойким составом | Не менее 0,8 | 3,0 | 300 | |
| 1) сквозного плетения, квадратный | 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28 | ||||
| 2) с многослойным оплетением сердечника, квадратный | 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 35, 38, 42, 46, 50 | ||||
При соединении деталей трубопровода с трубопроводной арматурой требуется обеспечить герметичность этих соединений, чтобы избежать утечки среды.
Неплотность особенно опасна при транспортировании агрессивных и взрывоопасных сред, а также находящихся под давлением и имеющих высокую температуру.
Основным типом разъемных соединений трубопроводов являются фланцевые соединения, а его неотъемлемым элементом – прокладка.
Материал прокладки должен обладать следующими свойствами:
ü эластичностью, чтобы при создании давления заполнить мельчайшие неровности поверхности фланца, обеспечивая герметичность соединения;
ü прочностью, для того чтобы выдержать силу давления среды;
ü стойкостью к действию агрессивных сред.
В зависимости от назначения и условий работы трубопроводной арматуры в качестве материала прокладок применяют картон, паронит, листовой асбест, резину, фторопласт, полиэтилен, алюминий, свинец, медь, мягкую отожженную сталь.
Выбор прокладочных материалов для уплотнения фланцевых соединений зависит от транспортируемой среды и ее рабочих параметров.
Некоторые материалы прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительных поверхностей представлены в таблице 9.
Таблица 9 – Материалы прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительных поверхностей
Продолжение таблицы 9
| Материал прокладок | Рабочая Среда | Предельная темпера- тура, 0 С | Предел рабочего давления, МПа | ||
| гладкая поверх -ность | выступ–впадина | шип–паз | |||
| 3. Паронит маслобензо- стойкий (ПМБ) 4. Резина техническая кислотощелочностойкая (КЩ) 5. Резина техническая маслобензостойкая (МБ) 6. Резина техническая теплостойкая (Т) 7. Картон асбестовый 8. Фторопласт 4 9. Алюминий отожженный (АМЦ) 10. Медь листовая (М 2) 11.Свинец марки С2 12.Гофрированные асбоалюминиевые 13.Спиральные из стали 12Х18Н10Т (наполнитель – асбест) | Легкие нефтепродукты Тяжелые нефтепродукты Кислород, азот газообразный Кислород, азот жидкий Коксовый газ Вода, воздух, нейтральные растворы, нейтральные газы и пары, серная кислота (до 65%), соляная кислота (до 30%) Тяжелые нефтепродукты, керосин, масла, бутиловый спирт Водяной пар, сухие нейтральные и инертные газы Углеводороды жидкие и газообразные, мазут, масла, смолы Кислоты, щелочи, растворители и органические жидкости Углеводороды жидкие и газо- образные, мазут, масла, смолы Вода перегретая, водяной пар, жидкие и газообразные нефтепродукты Растворы серной и уксусной кислот (до 60%), хлор сжиженный Тяжелые и легкие нефтепродукты, углеводородные газы, дымовые газы, диоксид углерода Водяной пар, сухие газы, нефтепродукты | – 182 от минус 30 до 50 от минус 30 до 50 от минус 196 до 250 от минус 196 до 250 от минус 70 до 250 | 2,5 2,0 2,5 0,25 2,5 1,0 1,0 1,0 0,15 – 1,6 2,5 0,6 2,5 2,5 | – – 5,0 – 6,4 – – – – – 4,0 10,0 – 6,4 10,0 | вакуум – 5,0 – – – – – – 2,5 вакуум вакуум – – – |
Продолжение таблицы 9
Для герметизации сальников трубопроводной арматуры и сальниковых компенсаторов применяют набивки в виде шнуров, сплетенных из асбестовых или пеньковых нитей, пропитанных различными составами, придающими им стойкость к агрессивным средам.
Материал для набивки сальников выбирают в зависимости от условий работы. Асбестовая прожиренная набивка может быть использована при температурах не выше 200 0 С, так как при более высоких температурах жировые вещества вытекают, и плотность сальника снижается.
При температурах выше 200 0 С применяют асбестовую прографиченную набивку или специальные асбометаллические набивки, пропитанные особым составом, стойким к разрушению под влиянием транспортируемых сред и высокой температуры.
Набивку из фторопласта применяют в виде колец или шнура, который обеспечивает высокую стойкость к кислым и щелочным средам при температуре до 250 0 С.
Сальниковая набивка должна быть изготовлена из плетеного шнура квадратного сечения по ширине, равной ширине сальниковой камеры. Из такого шнура нарезают отдельные кольца со скошенными под углом 45 0 концами. Кольца следует укладывать в сальниковую коробку вразбежку линий разреза, с уплотнением каждого кольца в отдельности. Грундбукса при сборке должна входить в камеру не менее чем на 5 мм, но не более 1/7 ее высоты.
Подтяжку сальников следует выполнять равномерно, без перекосов грундбуксы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. По каким основным признакам можно классифицировать трубопроводную арматуру?
2. Что такое условный диаметр? Что такое условное давление?
3. Что такое задвижка? Какие бывают задвижки, где и как они устанавливаются?
4. Перечислите основные преимущества и недостатки задвижек по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
5. Что такое вентиль? Из каких основных элементов он состоит?
6. Перечислите основные преимущества и недостатки вентиля по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
7. Какие бывают типы уплотнительных поверхностей вентиля?
8. Что такое кран? Какие типы кранов вы знаете?
9. Перечислите основные преимущества и недостатки кранов по сравнению с другими видами трубопроводной арматуры.
11. Что относится к предохранительной и защитной трубопроводной арматуре?
12. Как маркируется трубопроводная арматура?
13. Расшифруйте маркировку следующих видов трубопроводной арматуры: 15кп3п; 11ч3бк; 30с64бр.
14. По каким причинам нарушается нормальная работа трубопроводной арматуры?
15. Что такое ревизия трубопроводной арматуры, в чем она заключается?
16. Как производится ремонт трубопроводной арматуры (вентиля, задвижки, крана)? Какие при этом используются приспособления?
17. Как производится испытание трубопроводной арматуры? Какие бывают виды испытания?
18. Сформулируйте основные принципы выбора трубопроводной арматуры.
19. Какими свойствами должна обладать прокладка?
20. Перечислите основные материалы прокладочных материалов и области их применения.
21. До какой максимальной температуры можно применять фторопласт в качестве прокладочного материала?
23. Как правильно произвести набивку сальника?
Для герметизации разъемных соединений между фланцами
помещают прокладки из эластичного материала. При затягивании
болтов прокладки деформируются и создается прочноплотное со-
единение.
Прокладки должны быть достаточно прочными и эластич-
ными, чтобы хорошо уплотнять соединение и воспринимать
внутреннее давление и температурные удлинения трубопроводов.
Кроме того, они должны сохранять свои физические характери-
стики под действием агрессивной среды. Материал для прокла-
док выбирают с учетом рабочего давления, концентрации и тем-
пературы агрессивной среды, стоимости и дефицитности.
Для разъемных фланцевых соединений аппаратуры и трубо-
проводов применяют картон, асбест, полипропилен, текстолит,
свинец, медь, алюминий и другие материалы.
Картон в виде листов толщиной от 0,2 до 2,5 мм применяют
для уплотнения фланцевых соединений масло- и рассоло-
проводов. Для предохранения от размокания прокладки из карто-
на предварительно пропитывают горячим машинным маслом или
олифой. Прокладки из листового асбеста применяют на газопро-
водах сухих агрессивных газов с температурой до 600 ÉС. Про-
как они легко разрушаются под давлением.
Паронит, представляющий собой спрессованную смесь из
асбеста (60–70 %), каучука (12–15 %) и минеральных наполни-
телей (в том числе 1,5–2,0 % серы), является основным прокла-
дочным материалом для паропроводов. Его широко применяют
также для уплотнения трубопроводов, транспортирующих мине-
ральные кислоты и щелочные растворы при температурах до
150–170 ÉС и давлении не более 0,3 МПа. Для уплотнения газо-
проводов паронитовые прокладки применяют при гладких флан-
цах до давления 2,5 МПа, а при фланцах с выступом и впадиной –
Для холодной и горячей воды, слабых растворов минераль-
ных кислот и щелочей при температурах до 50–100 ÉС в качестве
прокладочного материала можно использовать соответствующие
сорта резины, в частности на основе полисилоксанового каучука,
которая способна работать в интервале температур от –65 до 250
ÉС. Полиизобутилен ПСГ, выпускаемый в виде листов толщиной
2,5 и 4 мм, применяют для уплотнения трубопроводов слабых ки-
слот и щелочей. Из-за хладотекучести полиизобутилен исполь-
зуют при давлениях не выше 0,05 МПа и температурах Ò40 ÉС.
Улучшенной прочностью обладает композиция полиизобутилена
с полиэтиленом. Такой материал используют в качестве прокла-
док для стеклянных трубопроводов при температурах от –30 до
Прокладкой может служить также «чистый² полиэтилен
(без добавок). Его применяют, например, в производстве реактив-
ной соляной кислоты.
Фторопласт в качестве прокладки используют обычно в ус-
тановках для получения продуктов реактивной квалификации и
особочистых веществ. Прокладки, полученные прессованием
композиции фторопласта-4Д и наполнителей (асбеста, стеклово-
локна, сульфата бария и т. д.), способны работать в интервале
температур от –195 до 250 ÉС и при давлениях до 5 МПа. Фторо-
пласт весьма устойчив, его используют в виде тонкой ленты для
обертывания прокладок из паронита в производстве разбавлен-
ной азотной кислоты.
Пластичные прокладки из свинца, меди и алюминия служат
для уплотнения трубопроводов высокого давления. При этом
следует учитывать их коррозионное поведение в данной среде.
Для обеспечения герметичности сальниковых уплотнений
машин и аппаратов используют набивки и набивочные материа-
лы: хлопковую, пеньковую и льняную пряжу для неагрессивных
сред; асбестовую пряжу, стекловолокно, пластмассы, мягкие ме-
таллы и прессованный графит при высоких давлениях.
Набивки – это сплетенные из пряжи шнуры круглого, квад-
ратного и прямоугольного сечения. Если их используют в саль-
никах валов и штоков, то пропитывают антифрикционными со-
применяют фторопласт Ф-4ДП. Для увеличения прочности шну-
ров их армируют медной или латунной проволокой. В настоящее
время промышленностью освоен эластичный уплотнительный
материал ФУМ из промасленного порошка фторопласта-4Д. Его
применяют в качестве химически стойкого и теплостойкого (150
ÉС) самосмазываемого набивочного материала.
Чугун.
Это нековкий сплав железа с углеродом (2,5-3,6%). Он обладает хорошими литейными качествами, низкой стоимостью, но это хрупкий материал (разрушается сразу, в пластичных материалах есть период пластических деформаций, когда можно установить момент наступления разрушения). В связи с этим чугун имеет ограниченную область применения.
Из чугуна изготавливают арматуру, кронштейны, стойки.
Серый чугун СЧ15-32 (цифры означают предел прочности при растяжении и при сжатии соответственно) используется для изготовления арматуры на сети низкого давления.
Ковкий чугун КЧ30-6 (коваться не может, но имеет повышенные пластичные свойства) используется для арматуры сетей среднего и высокого давления.
Жаростойкий чугун ЖЧ-1 используется для арматуры, работающей при температуре до 600 0 С.
Прокладочные материалы.
Их назначение – обеспечить плотность неподвижных соединений. Поэтому они:
- должны быть дешевыми и доступными (т.к. их необходимо достаточно часто заменять),
- должны быть упругими (для достижения высокой плотности соединений),
- должны иметь достаточную прочность (чтобы не разрушиться, не раздавиться и не выдавливаться при затяжке),
- должны сохранять свои физические свойства при температуре рабочей среды,
- не должны подвергаться коррозии.
Паронит используют для холодных и горячих газов с температурой до 450 0 С в газопроводах с давлением до 1,2 МПа, в установках СУГ давлением до 1,6 МПа, для нефтепродуктов.
Пластификат, фторопласт для уплотнения фланцевых соединений в газопроводах с давлением до 1,2 МПа, в установках СУГ давлением до 1,6 МПа.
Металлические кольца . Их «-» - создание необходимых усилий для достижения плотности соединений. Алюминий – для уплотнения оборудования, установок СУГ при всех давлениях, а также для сернистых газов. Медь – для уплотнения оборудования, установок СУГ.
Резина обладающая высокой морозо- и маслобензостойкостью используется для уплотнения соединений в газопроводах с давлением до 0,6 МПа.
Для придания прокладкам огнестойких свойств применяют асбест (асбестовый картон, асбестовое армированное полотно).
Льняная прядь промасленная свинцовым суриком используется для уплотнения резьбовых соединений.
Большинство конструкций газового оборудования имеет сальниковое устройство для уплотнения подвижных соединений.
Материалы сальниковых набивок должны иметь:
- высокие упругие свойства
- физическую стойкость против действия рабочей среды
- малый коэффициент трения
Для этих целей применяют: асбест в виде плетеного шнура,
пеньковый шнур,
графит,
тальк,
фторопласт и др.
(В расплавленное говяжье сало опускают шнур, кипятят 5 минут, охлаждают и обваливают в порошке графита.)
