Какими бывают прокладки для фланцевых соединений и как их выбрать?

Какими бывают прокладки для фланцевых соединений и как их выбрать?

Прокладки для фланцевых соединений не позволяют воде или иной жидкости вытечь из системы. Они служат уплотнителем, закрывающим щели между фланцами, при этом противостоят значительному напору, достигающему 20 и более атмосфер по величине оказываемого давления.

Что это такое?

Уплотнитель фланцевого стыка применяют для закрытия щели между деталями при некотором усилии. Оно необходимо, чтобы прокладка не вывалилась, при этом давление и температура внутри отличаются на порядок от этих же показателей снаружи. Укладываемый слой ликвидирует возможные неровности, которые невооружённым глазом не сразу заметны. Если бы не они, то прокладка вообще не была бы нужна, однако идеальных фланцев, без неровностей, не существует.

Благодаря прокладке устраняется утечка жидкости из системы сосудов и трубопроводов. Прокладка для фланцев играет ту же роль, что и уплотнитель в крышке бака. Твёрдость ее должна оказаться заметно меньше, чем у зажимного материала (фланцы). Это достигается в целях предотвращения повреждения крепежа (болтов и гаек). Чтобы прокладка не разгерметизировалась в процессе постепенного износа (она испытывает на себе постоянное прижимное усилие со стороны поверхности фланцев), крепёж должен подбираться с учётом данной особенности. Во избежание периодического подкручивания под гайки кладут т. н. гроверные (пружинящие) шайбы, представляющие собой нарезанные витки пружины.

Плоские фланцы применяются для создания разборно-стыковых трубопроводов, в которых циркулируют вода, воздух или пар, нефть и её продукты переработки. В таких условиях часто применяют прокладки из паронита.

Виды

Прежде чем классифицировать эти комплектующие по конкретным видам, уплотнительные прокладки стоит разграничить по основным типам: комбинированные, металлические и неметаллические. Форма исполнения – не только плоская круглая, но и линзовая (равномерное утолщение по окружности при отдалении от краёв материала) – такие иногда применяют для фланцев-заглушек с целью повысить диапазон оказываемого изнутри давления. Так, паронитовые прокладки выдерживают температуру эксплуатации -50… 500 по Цельсию, на что не способна резина: та рассыпается при значительном морозе и начинает прогорать при температуре 150… 200 градусов.

Неметаллические

Простейший вариант для приёмных труб, трубопроводов различного назначения – резиновые. Однако чтобы они не прилипали к фланцевым соединениям, например, в системе горячего водоснабжения и отопления, используют графитовую прослойку. Применение чисто графитовых прокладок тоже допускается, однако при этом графит имеет свойство ломаться и растрескиваться при малейшем смещении, чьё направление перпендикулярно его плоскости расположения.

Прокладочный материал может быть и паронитовым (термостойким), и фторопластовым (негорючий пластик, напоминающий флюорокарбон для лесок). Используются и композитные (комбинированные) листовые материалы.

Для металлических труб, включая стальные, берут преимущественно резиновые и фторопластовые фланцевые обкладки. Линзовые нашли особое применение для фланцев с приподнятой поверхностью.

Помимо резины, для изготовления неметаллических прокладок применяют арамид, стекловолокно, эластомер (резиновые или каучуковые компоненты), тефлон. Полнопрофильные вкладки подойдут для плоских фланцев, не имеющих отбортовок, воротков и т. д. Уплотнители с плоским кольцом используют преимущественно с фланцевыми деталями, имеющими соединительный выступ. Маркируется вся эта продукция по системе ASME B16.21 (стандарт, используемый при определении прокладочного материала из неметалла).

Полуметаллические

Чисто резиновые, не имеющие металлических колец/канавок, относят лишь к неметаллическим. Т. н. полуметалл подразумевает использование прокладки для придания ей упругости и достаточной прочности в сочетании с совместимостью и полной герметизацией стыка. Полуметаллические прокладки представляют собой элементы со спирально навитыми составляющими. В частности, резиновые и графитовые образцы бывают усилены металлической основой.

«Полуметалл» подходит для использования при высоких температурах и давлениях. Прокладки чисто из резины, паронита и графита попросту раскрошились бы, к примеру, от температуры в 150 градусов и давления в 30 атмосфер: предел температурной прочности резины не превышает 140 градусов, после чего она попросту начинает подгорать, слипается с фланцем и постепенно обугливается. Полуметаллические прокладки применяют на фланцах с наружной и внутренней винтовыми нарезками, а также на фланцевых комплектах, одна поверхность которых обладает шипами, вторая – пазами. Маркировка полуметаллических экземпляров производится по всё той же схеме ASME B16.20. Прокладки из паронита учитываются и по ГОСТ 15180-1986.

Металлические

Металлические изделия являются неметаллизированными, как это произошло бы в случае выделки полуметаллических уплотнителей, а представляют собой окольцованные соединения. Поверхность фланцев при этом должна быть максимально гладкой – это предотвратит утечки жидких сред из трубопроводной системы. Количество металлов представлено как одним, так и несколькими. Принцип действия таких соединений основан на зажатии более твёрдым сплавом относительно мягкого металла, при этом последний повторяет все неровности первого. Поэтому верный подбор материалов здесь крайне важен: несоответствие металлической составляющей фланца или прокладки чревато протечкой.

Основной силой здесь является затяжка болтами. Маркировка прокладочно-фланцевых окольцевателей осуществляется по стандарту ASME B16.20. Металлические прокладки выпускаются также овального сечения – для фланцев, чья форма не круглая, а такая же.

Размеры

В основном на рынке соединительных частей для трубопроводов наибольшим спросом пользуются прокладки под фланцы Ду50 и Ду80 – они применяются для организации бойлерной в системе отопления, где установлены краны-задвижки вращательного (не вентильного) типа.

Для паронитовых прокладок нормированы варианты исполнения А, Б, В, Г и Д. Фланцевая парность используется по следующей схеме: В (1); E (2) и F (3); C (4) и D (5); L (8) и M (9); B (1) и D (5), только в этом случае соединение окажется очень плотным.

Проход сегмента трубопровода, в котором имеются фланцы с прокладками, нормируется исходя из давления внутренней среды. Так, для давления в 0,25 мегапаскаля и варианта исполнения прокладки А используется проход в 10… 3000 мм. Показатель в мегапаскалях – максимум давления, который превышать нельзя. Для 0,63 МПа проход составит 10… 2400 мм. Чем больше давление в трубопроводах – тем меньше максимально допустимая ширина прохода. Для прокладок Б и В значения давления и прохода представлены соответственно одними и теми же диапазонами. Прокладки Г и Д отличаются ещё меньшим параметром прохода для большего давления.

Номиналы условного диаметра прокладок отличаются от значений наружного и внутреннего. Так, для Ду10 наружный диаметр равен 45, внутренний – 14 мм. Связано это с тем, что внутренняя кромка прокладок не подходит вплотную к зазору жидкостного просвета трубопровода, а отстоит от него на определённое количество миллиметров. Для Ду25 эти значения равны, соответственно, 69 и 29 мм. Но эта зависимость нелинейная: так, для Ду50 значения составят 106 и 57 мм.

Для самого большого – Ду3000 – фланца значения равны, соответственно, 3119 и 3020 мм. Значение толщины паронитной прокладки – 2… 3 мм: чем больше проход – тем она толще, т. к. вес фланца в наибольшем исполнении последнего достигает десятков килограммов.

Советы по выбору

Главный совет – герметичность стыка должна обеспечиваться на протяжении не одного месяца. Высококачественная прокладка способна прослужить несколько лет, в первую очередь это относится к металлическим изделиям. Прилегание должно быть исключительно плотным – несмотря на давление, которое сдерживается данной прослойкой.

Механические дефекты, оставшиеся в виде тонкой шероховатости и микровыбоин, например, после грубой обработки, исключить невозможно в полной мере. Даже холоднокатаные изделия не являются в этом случае идеально ровными.

Особенности эксплуатации

Агрессивная среда (растворы кислот средней крепости, например) способна разъесть даже самый стойкий к подобным воздействиям армированный материал. Исключением являются лишь редкие металлы, относящиеся к благородным, но в качестве расходного сырья для фланцевых прокладок они не применяются. Высокой агрессивностью также характеризуется солевой раствор, в котором, к примеру, поваренная соль растворена в больших количествах. Откладываясь на поверхности прокладок – в тех местах, где они изнутри соприкасаются с жидкой средой, под воздействием высокой (от 100 по Цельсию) температуры она вступает с графитом и некоторыми металлами в реакцию. Чтобы заменить прокладку, выполните следующие действия.

1. Снимите гайки и болты, раскрутив их.
2. Зачистите места из расположения от следов ржавчины (если они образовались).
3. Удалите старый уплотнительный материал.
4. Смажьте новые прокладки маслом или графитовой смазкой. Особенно это относится к полимерным (резина, фторопласт-4) материалам.
5. Установите прокладку между фланцами и затяните стык, используя всё те же болты, гайки и шайбы.

Если заменяющая прежнюю прокладка оказалась со скосами, дефектами, то её необходимо списать. Дело в том, что бракованный экземпляр не гарантирует непроницаемости стыка.

При обнаружении неоднородностей (сколов) после счищения старого обкладочного материла ножом получившие повреждения места на фланцах покрывают слоем дополнительного уплотнителя, например, термостойкого герметика.

Перед установкой или заменой прокладки фланцевые стыковочные поверхности должны оказаться строго параллельны друг другу. Не допускаются перекосы, неравномерная затяжка фланцев – это способствует образованию щелей, из-за которых стык не обретёт свойственную ему герметичность. Чем больше диаметр фланца (и прохода для жидкой среды в секции, укомплектованной фланцевыми соединениями), тем жёстче должно соблюдаться данное требование. Если герметичность нарушена, то работу трубопроводов и сосудов, соединённых в единый тракт, содержащий фланцевые стыки, останавливают.

При работе проблемной секции, когда не соблюдена герметичность, возможна, к примеру, утечка газов (например, инертных, углеводородов и т. д.). Это приводит к производственным авариям (взрыв газа, отравление персонала и т. д.).

Похожие инциденты влекли, к примеру, утечку горячей воды из теплотрассы, падение давления, что приводило к значительным потерям теплоносителя (нагретой воды) и повышенному перерасходу для закачки и подогрева всё новых порций воды в систему.

Виды уплотнительных материалов (прокладок) для КОФ

21 марта 2022, 10:37

Надежность и герметичность фланцевого соединения определяются несколькими факторами:

• Качество фланцев;
• Наличие и качество уплотнительных материалов;
• Правильно подобранный крепеж;
• Квалификация и умелые руки сварщика.

Про качество фланцев, о защите зеркала фланца мы уже рассказывали в другой статье, а сейчас разберем, зачем нужны прокладки, каких видов они бывают и как правильно подобрать прокладку для КОФ.

➤ Что такое уплотнительный материал?

Прокладка представляет собой кольцо, изготовленное из уплотнительного материала. Является соединительным элементом в составе фланцевого соединения. Прокладка в составе КОФ, затянутого крепежными деталями, заполняет собой пространство между двумя фланцами и обеспечивает герметичность фланцевого соединения. При подборе прокладки стоит обращать внимание на следующие характеристики: рабочая температура, рабочая среда, давление и тип уплотнительной поверхности фланцев.

Виды прокладок для фланцевого соединения

Прокладки для фланцевых соединений по типу используемого уплотнительного материала подразделяют на:

• Неметаллические (резина, паронит, фторопласт, картон)
• Металлические (линзовые, овального и восьмиугольного сечения)
• Комбинированные (графитофторлопластовые, спирально- навитые СНП и т.д.)

➤ Неметаллические прокладки

• Неметаллические прокладки изготавливаются по ГОСТ 15180-86, ГОСТ 28759.6-90

Благодаря широкому применению в химической, нефтехимической, машиностроительной промышленности, металлообработке, наиболее популярным уплотнительным материалом является паронит. Прокладки из паронита используются для различных сред с давлением до 6,4Мпа и в температурном режиме от -40 до +450 °C.

Виды неметаллических прокладок

Согласно ГОСТ 481-80 (Паронит и прокладки из него) выделяют 9 марок паронита.

Безасбестовый паронит (ВАТИ 22) — рабочая среда: воздух, сухие нейтральные газ, вода, насыщенный и перегретый пар, масла, бензин, температура от -40 до 200°C

Фторопласт (Ф-4, ПТФЭ, PTFE) — рабочая среда: любая вода, кислоты, растворители, щелочи, нефтепродукты, температура от -200°C до +180°C.

Картон (КП) — рабочая среда: пресная, сточная, морская, техническая вода и водные растворы солей.
• асбестовый, огнестойкий ГОСТ 2850-80 (марки КАОН-1, КАОН-2)
• асбестово-армированный ГОСТ 2198-76 (прорезиненный, прографитизированный на латунной проволоке)

Резина:

• ТМКЩ— резина общего назначения — рабочая среда: пресная, техническая, сточная вода, водные растворы солей, воздух, инертные и нейтральные газы.
• МБС— маслобензостойкая резина — рабочая среда: пресная, техническая, сточная вода с масляными примесями, масла, топливо на нефтяной основе, бензин. Марки (А и Б)
• Силиконовая резина — рабочая среда: пресная, питьевая техническая, сточная, дистиллированная, вода с масляными и органическими примесями.

Терморасширенный графит (ТРГ)- питьевая вода, вода отработанная, с волокнами, пар, нефть, нефтепродукты, температура от -200 до +560°C

➤ Металлические (стальные) прокладки

Их основные преимущества: высокая плотность, прочность, коэффициент линейного расширения близок к материалу других элементов КОФ (фланцев и крепежных деталей), предназначены для фланцевых соединений, работающих под высоким давлением и температурой. (раб. давление до 1000 кгс/см2, раб. темп-ра от +70 до +600°C).

Особенности стальных прокладок

Прокладки овального сечения в сечении имеют форму прямоугольника, завершенного по противоположным сторонам полукругами.

Прокладки восьмиугольного сечения имеют форму круглой детали с восемью гранями. В сравнении с прокладкой овального сечения обладает более прочной герметизацией.
Прокладки овального и восьмиугольного сечения изготавливаются по ГОСТ 28759.8-90, ОСТ 26 260 461, ОСТ 26-845-73; АТК 26-18-6-93.

Изготавливаются из сталей: 20, 08КП, 08Х13, 08х18н10, 08х18н10т, 12х18н10т, 10х17н13м2т
Линзовые прокладки (они же стальные линзы) – представляют собой кольцо со сферической формой уплотнительных поверхностей. Изготавливаются по ГОСТ10493-81.
Изготавливаются из сталей: 20,35, 15х5м, 12х18н10т, 10х17н13м2т, 08х18н15м3т, 14хгс, 18Х3МВ, 08х18н10т, 08х13н10т,08КП, 30ХМ, 20Х13и т.д.

➤ Комбинированные прокладки

Представляют собой уплотнительное изделие круглой формы, изготовленное на основе нескольких материалов (металл + резина, металл + графит, асбест, фторопласт, графитовая фольга, фторопластовая пленка и т.д.). Упругость сердцевины обеспечивается полимерным материалом (резиной), а прочность и химическая стойкость внешней оболочки – металлическим покрытием.

Типы комбинированных уплотнителей

Применяются для фланцевых соединений типов «шип-паз», «выступ-впадина». Состоит из чередующихся слоев металлической ленты и наполнителя. Могут иметь наружное ограничительное кольцо из металла. Внутренние ограничительные кольца изготавливаются из нержавеющих сталей: 08х18н10т, 12х18н10т, 10х17н13м2т и т.п. Наружные ограничительные кольца из углеродистых сталей: 20, 35, 40 и т.д. Используются при условном давлении от 0,1 до 20Мпа (от 1до 200 кгс/см2), температуре раб. Среды от -253 до +600°C, c DN от 10 до 3000мм.

Спирально-навитые прокладки существуют 4-х типов:

А — без ограничительных колец;
B — с внутренним ограничительным кольцом;
Г — с наружным ограничительным кольцом;
Д — с внутренним и наружным ограничительными кольцами.

Прокладки из терморасширенного графита типа «Графлекс». ТУ 3799-001-48948122-98.

Изготавливаются из или на основе графитовой фольги. Применяются при температуре рабочей среды от -200 до +560 °C, давлении до 25Мпа (250 кгс/см2), для жидких сред, воздуха пара, минеральных, органических кислот, газов с высокой проникающей способностью, спиртов, альдегидов, эфиров, хлорорганических, хлор-неорганических и органических и продуктов.

Лента «Графлекс» имеет гофрированную структуру, что позволяет придавать ей нужный радиус кривизны и использовать в труднодоступных местах. Верхний слой из экспандированного фторопласта повышает устойчивость ленты «Грфлекс» к агрессивным средам.

Прокладки на стальном основании «Графлекс- ПОГФ».

Применяются в химической, нефтехимической, газовой, тепловой, ядерной, нефтеперерабатывающей промышленности, при температуре от -190 до +800 °C.

Бывают 2-х типов:

1. На зубчатом основании. Применяются для фланцевых соединений типов «шип-паз», «выступ-впадина», а также с плоской уплотнительной поверхностью.
2. На стальном основании с буртами. Применяются для фланцевых соединений типов «плоская уплотнительная поверхность», «выступ-впадина».

Графито-фторопластовые прокладки.

Применяют при температуре от -60 до +260°C, давлении до 25Мпа (250 кгс/см2).

Чтобы приобрести металлические, неметаллические и комбинированные прокладки, направьте запрос по электронной почте или позвоните менеджерам отдела продаж.

➥ 8 (499) 673-38-38 Москва
➥ 8 (343) 384-38-38 Екатеринбург
➥ 8 (812) 328-38-38 Санкт-Петербург
➥ 8 (800) 555-38-83 Бесплатно по РФ

— Мягкова Мария, руководитель отдела закупок «ОНИКС»

Таблица размеров прокладок фланцевых соединений

Простая таблица для быстрого подбора фланцевых прокладок

Таблицы размеров прокладок по ГОСТ 15180-86

Прокладки исполнения А. Таблица 1

*Для Dy 1400 мм и более толщина прокладки 3 мм

Прокладки исполнения Б. Таблица 2

Проход условный D_y

Давление условное Р_y, МПа (кгс/см 2 )

Прокладки исполнения В. Таблица 3

Проход условный D_y

Давление условное Р_y, МПа (кгс/см 2 )

Прокладки исполнения Г. Таблица 4

Размеры прокладок из фторопласта-4 и прокладочной ленты марки ПН по ГОСТ 24222-80 должны соответствовать указанным на черт. 2

Пример условного обозначения прокладки для фланца D_y 250 мм на Р_у 4,0 МПа (40 кгс/см 2 ) из фторопласта-4:

• Прокладка Г-250-40-Ф-ГОСТ 15180-86

то же, из прокладочной ленты марки ПН:

• Прокладка Г-250-40-ПН-ГОСТ-15180-86

Проход условный D_y

Давление условное Р_y, МПа (кгс/см 2 )

Прокладки исполнения Г. Таблица 5

Размеры заготовок прокладок из фторопластового уплотнительного материала марки В (ФУМ-В) должны соответствовать указанным на черт. 3

Пример условного обозначения прокладки для фланца D_y 350 мм на Р_у 4,0 МПа (40 кгс/см 2 ) из ФУМа марки В:

• Прокладка Г-350-40-ФУМ-В-ГОСТ 15180-86

Проход условный D_y

Давление условное Р_y, МПа (кгс/см 2 )

Наружный диаметр прокладки D₁*

Внутренний диаметр прокладки D₂*

Прокладки исполнения Д. Таблица 6

Размеры прокладок из пластины резиновой листовой типа 1 по ГОСТ 7338 -77 должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл.

Проход условный D_y

Давление условное Р_y, МПа (кгс/см 2 )

Классы уплотнений

Паронит бывает нескольких классов: ПОН, ПОН А, ПОН Б и другие.

• Марка паронита ПОН – это марка общего назначения.
• ПОН А предназначен для жидких парообразных и аммиачных сред.
• ПОН Б является универсальным и предназначен для высоких температур и давления.

Частые вопросы

Что такое фланцевая прокладка

Фланцевые прокладки используются для создания статического уплотнения между двумя поверхностями фланцев в различных условиях эксплуатации, с различными номинальными значениями давления и температуры.

Прокладки заполняют микроскопические пространства и неровности поверхностей фланца, а затем образуют уплотнение, предназначенное для удержания жидкостей и газов.

Правильная установка неповрежденных прокладок и неповрежденных поверхностей фланца является обязательным условием для герметичного фланцевого соединения.

Какие прокладки используют для фланцев БРС?

Для фланцев быстроразъемных соединений используются резиновые прокладки квадратным сечением. Толщина уплотнения зависит от давления и диаметра БРС и составляет от 10 д 12 мм.
Уплотнение происходит под воздействием рабочей среды.

Посмотреть подробнее уплотнения БРС

Зачем нужны металлические прокладки для фланцев?

Соединение кольцевого типа было первоначально разработано для использования в нефтяной промышленности, где приложения с высоким давлением / температурой требовали высокопрочного уплотнения.

В основном они используются в нефтяных месторождениях на оборудовании для бурения и закачивания скважин.

Соединения кольцевого типа также обычно используются на клапанах и узлах трубопроводов, наряду с некоторыми соединениями сосудов высокого давления с высокой степенью целостности.

Зачем смазывать прокладки фланцев и какую смазку использовать?

Паронитовые прокладки перед сборкой фланцевого соединения на тепловых сетях, на задвижках, клапанах, кранах и другой ТПА, желательно смазывать. Для того что бы прокладка не прикипела и при последующей разборке не пришлось срезать ножом и менять на новую.

Лучше всего использовать ГРАФИТовую смазку.

Какой паранит используют для прокладок?

Как известно, паронит получают методом прессования каучуковой массы. Основной компонент – это асбест и каучук с добавлением порошковых ингредиентов.

Существует 7 модификаций паронита, каждая из которых используется для изготовления уплотнителей разного функционально назначения:

ПОН-А — материал выдерживает давление до 4.5 МПа, предназначен для парообразных, жидких и газообразных рабочих сред, нефтепродуктов тяжелого и легкого типа а также для транспортирующих аммиак трубопроводов.

ПОН-Б — имеет повышенное до 6.4 МПа рабочее давление и расширенную сферу применения, к вышеуказанным областям добавляются трубопроводы транспортировки азота, жидкого кислорода и спирта.

ПОН-В — материал применяется для герметизации систем перекачивающих нефтепродукты, воздух, жидкости (в том числе антифриз и тосол) и топливно-воздушные составы. Уплотнитель из ПОН-В имеет максимальное давление в 4 МПа.

ПБМ — паронит маслобезностойкого типа, предназначен для систем с давлением до 10 МПа. Максимальное давление снижается до 1.6 МПа в случае установки уплотнений на магистральные газопроводы, также в газовой среде уменьшается диапазон рабочих температур до -40 +70 градусов.

ПМБ-1 — модифицированный материал, отличающийся расширенной температурой эксплуатации от -5 до +250 градусов и возможность выдерживать давление в 15 МПа. Наиболее часто используется при изготовлении прокладок для систем транспортирующих масло, нефтепродукты и ВПС жидкости.

ПК — устойчивый в воздействию кислотных сред паронит, предназначен для химической промышленности. Максимальное давление 10 МПа, температура — 250 градусов.

ПА — армированный стальной сеткой паронит. Такие уплотнения, помимо гладких фланцевых соединений, могут использоваться для герметизации фланцев конфигурации «шип-паз». Не применяется в химически агрессивных средах, рабочее давление до 10 МПа, температура — до 1800.

Как выбрать прокладку для фланца?

Фланцевые прокладки должны выбираться на основе множества технологических факторов, таких как рабочая температура / давление, тип жидкости, транспортируемой по трубопроводу, тип фланца, размер, номинальное давление, марка материала и технические характеристики.

Итак, давайте подытожим – прокладки нужны для надежности фланцевых соединений, они устанавливаются между двумя ответными фланцами, но фланцевое соединение невозможно без крепежных изделий, а о них мы поговорим далее.

Источник https://stroy-podskazka.ru/flanec/prokladki-soedinenij/

Источник https://onyxspb.ru/service/articles/vidy-uplotnitelnykh-materialov-prokladok-dlya-kof/

Источник https://po-almash.ru/articles/obzory-promyshlennogo-oborudovaniya/tablitsa-razmerov-prokladok-flantsevyh-soedineniy/