Глава 25. Материалы для прокладок

25.1. Требования к прокладкам

Прокладки предназначаются для уплотнения фланцевых соединений аппаратов и трубопроводов. Они подвергаются воздействию технологических сред при заданной температуре. В зависимости от конкретных условий к прокладке предъявляются различные требования, но в любом случае она должна обладать:

- пластичностью, чтобы заполнять неровности уплотняемых поверхностей;

- упругостью;

- химической стойкостью в рабочей среде;

- теплостойкостью в диапазоне рабочих температур;

- достаточной механической прочностью;

- долговечностью;

- способностью к многократному использованию.

25.2. Выбор материала прокладки

В зависимости от материала прокладки делятся на три основные группы: металлические, неметаллические и комбинированные.

Тип прокладки, материал для нее и вид соединения устанавливают, исходя из условий работы аппарата: агрессивности среды, температуры и давления.

При выборе металлической и комбинированной с металлической оболочкой прокладки следует избегать образования гальванической пары между ее материалом и материалом поверхности уплотнения, т.к. возникающая из-за этого электрохимическая коррозия приведет к преждевременному разрушению соединения и вывести аппарат из строя.

Металлические прокладки отличаются высокой теплостойкостью и механической прочностью, но требуют значительных усилий затяжки. Их применяют главным образом при высоких температурах и давлениях. Прокладки могут быть различных сечений: круглые, плоские, зубчатые, линзовые, овальные и восьмиугольные. В качестве материалов используют медь, алюминий, монельметалл, никель, свинец, сталь углеродистую и хромоникелевые стали. Выбор металла прежде всего определяется его коррозионной стойкостью в конкретной среде.

Неметаллические прокладки могут быть различной формы: плоские (применяются в большинстве разъемных соединений, т.к. не требуют большого усилия затяжки), круглого, профильного (в соединениях типа шип – паз) и др. В качестве материалов применяют резины, полиэтилен и полипропилен, хлорсульфированный полиэтилен, фторопласты и фторкаучуки, поливинилхлориды, полиизобутилен, полиамиды, текстолиты, асбесты и асботехнические материалы, кожу и специальные уплотнительные материалы (на основе асбеста и резины, бумаги и др.).

Выбор неметаллических материалов определяется прежде всего средой и температурой эксплуатации. Так, в окислительных средах возможно применение только фторопластов и асбестов. По температуре для большинства полимеров предельной являются 40 – 80⁰С. Некоторые резиновые прокладки работают при температурах до 110 – 130⁰С. При более высоких температурах можно эксплуатировать асбест и асботехнические материалы (до 450 – 500⁰С), фторопласты (до 200 – 250⁰С), силиконовые каучуки (до 300⁰С). В условиях низких температур хорошо себя ведут прокладки из фторопласта – 4 (до – 260⁰С), силиконовых каучуков (до – 80⁰С).

Комбинированные прокладки выполняют из различных материалов, при этом наружная оболочка обеспечивает химическую стойкость, а сердцевина – упругость.

У таких прокладок может быть:

- металлическая оболочка и неметаллическая сердцевина;

- неметаллическая оболочка и металлическая сердцевина;

- неметаллические оболочка и сердцевина.

К первой группе комбинированных прокладок относят асбометаллические. Оболочку у них изготавливают из отожженного листового алюминия, латуней или специальных сталей, а сердцевину – из асбестового картона или бумаги.

Ко второй и третьей группе относят комбинированные прокладки с оболочкой-чехлом из фторопласта – 4; сердцевиной могут служить асбест, резина, паронит, а также вкладыши из металлов.

25.3. Прокладочные материалы

Практически все резины, выпускаемые в виде пластин и рулонов (резиновых и резинотканевых), отличающиеся хорошее эластичностью можно применять для изготовления прокладок. По ГОСТ 7338-77 выпускают резины марок: тепломорозокислотощелочестойкая ТМКЩ- мягкая (м) и средней твердости (с), ограниченно маслобензостойкая ОМБ – мягкая (м) и средней твердости (с), повышенно маслобензостойкая ПМБ – мягкая (м), а также средней (с) и повышенной (п) твердости.

Резины специальные производят на основе силиконовых, бутадиен-нутрильных, бутиловых, хлоропреновых, фторокаучуков и т.п.

На основе фторопластов выпускают уплотнительный материал ФУМ (ТУ 6.05.1570 – 77). Его производят в виде профилированного шнура из неспеченного фторопласта-4 со смазкой или без нее. ФУМ предназначен для использования в качестве химически стойкого самосмазывающего набивочного и прокладочного материала, работающего при температурах от - 60 до 15С° и давлении среды до 6,4 МПа. Этот материал выпускается трех марок:

ФУМ-В используют в различных агрессивных средах общепромышленного назначения, содержит вазелиновую смазку В;

ФЩ-Ф используют при специальных условиях работы, содержит фторуглеродную смазку Ф;

ФУМ-0 используют для особо чистых сред и сильных окислителей, смазку не содержит.

На основе нестабилизированного полиэтилена или его смеси с полиизобутиленом выпускают листовой прокладочный уплотнительный материал марок ПО - 100, ПОВ – 90, ПОВ – 67, ПОВ – 50 (ТУ 6.05.5099 – 77). На основе ПВХ выпускают пластикат поливинилхлоридный прокладочный (ОСТ 6 – 19 – 503 – 79), обладающий высокой стойкостью в неокислительных кислотах. Он растворяется в дихлорэтане и в метилэтилкетоне, набухает в бензоле и толуоле. Спирты и нефтепродукты на него не действуют.

При применении текстолита в качестве прокладок рекомендуются текстолит поделочный марок ПТК и ПТ (ГОСТ 5 – 78) и текстолит гибкий прокладочный МА (ТУ 6 – 05 – 1548 – 77). В качестве прокладок широко применяются парониты.

Парониты - листовые уплотнительные материалы получают вальцеванием смеси из асбестовых волокон, растворителя, каучука и наполнителя. Выпускают также парониты, армированные металлической сеткой.

Наиболее часто используют следующие марки:

ПОН (ГОСТ 481-71) - паронит общего назначения. В зависимости от типа соединения и уплотняемой среды его можно применять при давлении не выше 6,4 МПа. Его предельные рабочие температуры: -182°С (в жидком кислороде при давлении 0,25 МПа) и 450°С (в водяном паре при давлении 6,4 МПа). ПОН применяют для уплотнения тяжелых и легких нефтепродуктов, спиртов, аммиака, водных растворов солеи, сухих и нейтральных газов и в других средах.

ПМБ (ГОСТ 481-71) - паронит маслобензостойкий. Он устойчив в бензине, керосине, дизельном топливе, минеральных маслах и других нефтепродуктах. Его максимальная рабочая температура 300°С в тяжелых нефтепродуктах при давлении 2 МПа, минимальная - 182°С в жидком кислороде и азоте при давлении 0,25 МПа.

ПА (ГОСТ 481-71) - паронит, армированный стальной сеткой, применяет при давлении до 10 МПа. Его максимальная рабочая температура в водяном паре 45С°С, в тяжелых нефтепродуктах 400°С.

ПЭ (ГОСТ 481-71) - паронит электролизерный. Он стоек в щелочах концентрацией 300 - 400 г/л, водороде, кислороде, аммиаке, азотной кислоте концентрацией 10%, нитрозных газах. Его максимальная рабочая температура 180°С в щелочах при давлении 2,5 МПа, минимальная в аммиаке - 15°С при давлении 2,5 МПа.

56 (ТУ 38-11461-78) - паронит, применяемый в водяном паре при температуре до 450°С и давлении до 7,5 МПа, в этиловом спирте в интервале температур от - 50 до 60°С и давлении от 0,035 до 0,5 МПа, жидком кислороде при температуре - 182°С и давлении до 3,5 МПа, масле Л-1 (ТУ 333-53) при температуре от -50 до 50°С и давлении 3 МПа.

56 графитированный (ТУ 38 11441-78) - паронит, покрытый ровным слоем графита.

КП-2 (ТУ 38-114214-76) - паронит, предназначенный для работы в минеральных кислотах (серной, соляной, азотной) различных концентраций при температуре до 200°С и давлении до 2,5 МПа, а также в топливах, маслах и органических растворителях.

9-38-56 (ТУ 38-11457-78) - паронит, созданный на основе маслобензостойкого каучука, рекомендуется для работы в маслах, топливах и различных маслосмесях. Его рабочая температура от - 200 до 120°С в зависимости от характера среды (марки масла и состава смеси).

MБП-5 - паронит, изготавливаемый из смеси нитрильного каучука, асбестовых волокон и наполнителей. Его рекомендуется применять для изготовления прокладок, работающих в паре, воде, морской воде, бензине, маслах и топливах при температурах от - 50 до 250°С и давлении рабочей среды во фланцах: гладком - до 2.5 МПа, шип-паз и выступ-впадина - до 10 МПа. Прокладки (ТУ 38-114199-76) из этого паронита пригодны для работы в условиях Крайнего Севера, умеренного и тропического климата.

Ферронит 101 - листовой материал, его изготовляют из волокон хризотилового асбеста, каучука и наполнителей и армируют стальной сеткой № 09-0.22 (ГОСТ 3826-66) или 09-0.28 (ГОСТ 12184-66). Прокладки из ферронита 101 (ТУ 38 114198-76) предназначены для работы в бензине, минеральном масле, воде, продуктах сгорания топлива.

БР-1 (ТУ 38 11463-78) - вальцованный материал на основе асбестовых волокон, нитрильного каучука и наполнителей. Он применяется при температуре от - 60 до 200°С и давлении не более 1 МПа в воде, паре, керосине, бензине, различных нефтепродуктах и пищевой уксусной кислоте. Пригоден для работы в условиях Крайнего Севера, умеренного и тропического климата. По сравнению с паронитами ПОН и ПМБ этот материал требует меньших усилий затяга и значительно меньше загрязняет среду.

В качестве уплотнителей используют асбестовый шнур (ГОСТ 1779-83) и картон асбестовый (ГОСТ 2850-80). Картон асбестовый применяют для уплотнения соединения приборов, аппаратуры и коммуникаций, работающих под давлением до 1,6 МПа и при температуре до 300⁰С (в растворах солей – до 400⁰С, в инертных и нитрозных газах до 500⁰С). Прокладки различной конфигурации из асбестового картона выпускают в соответствии с ТУ 38-114124-74.

Кроме того, на основе асбеста выпускают различные сальниковые набивки (ГОСТ 5152-77), например АС - для применения в органических растворителях, растворах щелочей при предельном давлении не более 4,5 МПа и температуре 400°С, а также в жидком и газообразном аммиаке с предельной температурой не ниже - 240°С;

АМБ - для применения в кислых маслах, нефтяных топливах, органических растворителях с предельным давлением не более 3 МПа и температурой до 300°С;

АФТ - для применения в качестве уплотнения в газообразных и органических продуктах (бензине, бензоле, толуоле, ацетоне, этилене, дифениле, дифенилоксиде, хлорметиле, хлорэтиловом эфире, фуране, тетрагидрофуране, трихлорсилане) при температуре от - 200 до 300°С и давлении до 25 МПа, а также в этилене при температуре до 250°С и давлении до 150 МПа;

АГ - для применения в аммиаке при температуре от - 70 до 140°С, а также в органических растворителях при давлении до 32 МПа, температуре до 280°С (сальники арматуры) и температуре до 280°С (уплотнения в насосах).

Кроме перечисленных, по ГОСТ 5152-77 выпускают набивки марок АЛ, АПР, АПС, АЛЛ и другие различного назначения.

На бумажной основе выпускают картон прокладочный и фибру.

Картон прокладочный (ГОСТ 9347-74) - твердый листовой материал из сульфатной небеленой целлюлозы с добавлением до 20% тряпичной полумассы. Благодаря проклейке водно-аммиачным раствором казеина он имеет ограниченную впитываемостъ и линейную деформацию.

Картон выпускают двух марок: А - пропитанный и Б - непропитанный.

Фибра (ГОСТ 14613-69) - твердый материал, получаемый при обработке нескольких слоев бумаги (основы) пергаментирующим составом.

Фибру выпускают следующих марок:

ФПК - прокладочная кислородостойкая - для изготовления деталей, соприкасающихся с кислородом;

КГФ - касторово-глицериновая - для использования в качестве уплотняющего материала, предохраняющего от течи воды, масла, керосина, бензина;

ФКДГ - листовая клееная - для изготовления уплотнительных колец к гидравлическим системам оборудования.

Хорошо себя зарекомендовала в качестве прокладочного материала кожа.

Кожа техническая (ГОСТ 20836-75) отличается гибкостью, абразивостойкостью, эластичностью при низких температурах, легкой уплотняемостью. Это определяет ее широкое применение в качестве динамических и статических уплотнений (сальниковых набивок, манжет, прокладок). Разрушающее напряжение кожи при растяжении составляет от 17,5 до 30 МПа, диапазон рабочих температур - от - 56 до 150°С. Кожа практически непроницаема для масел, бензина и газов, ее не следует применять в водяном паре, кислотных и щелочных растворах.