На сколько основных категорий делятся прокладки?

Прокладка — элемент статического уплотнения фланцевого соединения. Зажатая между двумя поверхностями, она за счет упругой деформации заполняет микроскопические неровности и не пропускает жидкости и газы. По материалу и конструкции прокладки делятся на три основные категории: неметаллические, полуметаллические и металлические. Выбор начинается с того, что выдерживают фланцевые прокладки каждого семейства — среда, температура и давление.

Что должна обеспечивать прокладка в работе

Герметичность определяет безопасность трубопроводов и оборудования в нефтегазовой, нефтехимической, энергетической, судостроительной и машиностроительной отраслях. Прокладка — самое нагруженное звено соединения: она сохраняет герметичность при циклах давления, температурном расширении и ослаблении затяжки болтов, не загрязняя среду и не повреждая уплотнительные поверхности фланцев.

• Совместимость со средой: кислоты, щелочи, углеводороды, пар и растворители.
• Нагрузка от затяжки: избыток выдавливает или разрушает прокладку, недостаток оставляет каналы утечки.
• Рабочий диапазон: температура и давление определяют семейство прокладки раньше, чем выбор марки или поставщика.

Чаще всего причина утечек — не марка материала, а несоответствие конструкции прокладки соединению: мягкая прокладка на твердой механической поверхности или металлическая, так и не получившая расчетной посадочной нагрузки.

Три основные категории прокладок

Способы уплотнения у трех категорий разные: мягкие материалы повторяют профиль поверхности, полуметаллические конструкции сочетают упругий металлический элемент с мягкой накладкой, а цельнометаллические уплотняются за счет текучести и пластической деформации. Вместе они покрывают все основные режимы промышленных трубопроводов.

• Неметаллические прокладки: нарезка из листов или формовка из резины (NBR, EPDM, FKM, силикон), ПТФЭ и безасбестового волокнистого листа (арамидное или углеродное волокно с резиновым связующим, например листы марок C4430 и C4400). Мягкие и легко деформируются, применяются при низком и среднем давлении и температуре, часто как прокладки полного профиля или на фланцах с выступающей поверхностью (RF).
• Полуметаллические прокладки: спирально-навитые (V- или W-образная металлическая полоса, обычно сталь 304 или 316L, с наполнителем из графита, ПТФЭ или безасбестового материала, при необходимости с внутренним и наружным кольцами), профильные с концентрическими канавками в металлическом сердечнике и накладкой из графита или ПТФЭ, а также с металлической оболочкой (мягкий наполнитель из керамического волокна или гибкого графита в оболочке из меди, алюминия или нержавеющей стали).
• Металлические прокладки: из цельного металла, уплотнение за счет текучести и пластической деформации. Сюда входят гофрированные и зубчатые металлические прокладки, кольцевые прокладки овального и восьмиугольного сечения для фланцев кольцевого типа, а также простые плоские прокладки из листового металла. Они выдерживают самые высокие температуры и давления, но требуют большой затяжки болтов и твердых точных уплотнительных поверхностей.

Между этими семействами встречаются гибридные изделия, но категорию все равно определяет механизм посадки: деформируемость, упругое восстановление или пластическое течение.

Как выбрать прокладку по условиям эксплуатации

Подбор — последовательное исключение вариантов: сначала среда, затем температура и давление и только потом тип уплотнительной поверхности, который исключает целые семейства еще до выбора марки.

Примечание: в таблице приведены типичные диапазоны. Каждую прокладку проверяют по фактической среде, расчетным давлению и температуре и типу уплотнительной поверхности соединения.

• Среда: для сильных кислот и щелочей выбирают ПТФЭ или модифицированный ПТФЭ, для масел и углеводородов — безасбестовое волокно или спирально-навитые прокладки, для окислительных сред сверх стойкости графита — металлические или накладные конструкции.
• Температура: эластомеры и ПТФЭ покрывают низкий и средний диапазон (ПТФЭ примерно до 260 °C), для высоких температур подходят полуметаллические прокладки с графитовой накладкой, выше — только цельный металл или специальные высокотемпературные конструкции.
• Давление: низкое давление допускает неметаллические листы, среднее и высокое — спирально-навитые или профильные прокладки, очень высокое — кольцевые прокладки.
• Поверхность фланца: на плоскую поверхность (FF) ставят прокладки полного профиля, для выступающей (RF) подходят спирально-навитые и профильные, а в канавку кольцевого соединения (RTJ) устанавливают только цельнометаллические кольцевые прокладки. Тип поверхности проверяют до заказа, уточнив, какие именно трубные фланцы стоят в системе.

Какое бы семейство ни выбрали, правила монтажа одни: очистить и проверить поверхности, использовать новые болты или проверенный крепеж и затягивать крест-накрест до заданной нагрузки, чтобы прокладка села равномерно и соединение осталось герметичным после первого теплового цикла.

Часто задаваемые вопросы

На сколько основных категорий делятся прокладки?

На три: неметаллические, полуметаллические и металлические. Деление определяется материалом и конструкцией — мягкий материал, металл с мягкой накладкой и цельный металл, а не размером или маркой.

Какая категория подходит для высоких температур и давления?

Полуметаллические или металлические прокладки. Спирально-навитые и профильные работают при высоком давлении и перепадах температуры, а цельнометаллические, например кольцевые и зубчатые, выдерживают самые жесткие режимы.

Можно ли ставить неметаллическую прокладку на фланец кольцевого типа?

Нет. Такие фланцы уплотняются цельнометаллическими кольцевыми прокладками — овальными или восьмиугольными, посаженными в механическую канавку. Мягкая прокладка не создает нужного линейного контакта и не выдерживает нагрузку в канавке.

Чем спирально-навитая прокладка отличается от профильной?

Спирально-навитая — это намотанная металлическая полоса с мягким наполнителем, поэтому она гибкая и терпит смещение фланцев. Профильная — цельный металлический сердечник с канавками и тонкой мягкой накладкой: она требует меньшей затяжки болтов и лучше противостоит выдавливанию.

Как выбрать прокладку для сильных кислот?

Обычно выбирают ПТФЭ или модифицированный ПТФЭ: ПТФЭ инертен к большинству сильных кислот и щелочей, а модифицированный добавляет стойкость к ползучести при колебаниях давления.