Айналмалы қақпаға арналған фланецті тығыздағыш: түрлері және монтаждау

Дискілі бекітпелерге арналған фланецаралық тығыздама: түрлері, конструкциясы және монтажы

Дискілі бекітпелер ықшамдылығы, төмен салмағы және жоғары іске қосылу жылдамдығы арқасында құбыр жүйелерінде берік орын алады. Алайда олардың герметикалығы тікелей корпус пен құбырдың фланецтері арасында орналасқан элементке — фланецаралық тығыздамаға байланысты. Дәл осы компонент жұмыс ортасын ұстап тұрады және бүкіл арматураның қызмет ету мерзімін анықтайды. Бұл мақалада біз осы тығыздамалардың түрлерін, олардың неден жасалғанын және ұзақ, ақаусыз жұмысты қалай қамтамасыз етуге болатынын қарастырамыз.

1. Дискілі бекітпедегі мақсаты мен рөлі

Дискілі бекітпе дискіні айналдыру арқылы ағынды бөгейді, ол жабық күйінде седлоға қысылады. Седло өз кезегінде екі есе міндет атқарады: дискке қатысты өту қимасын және бекітпе мен құбырдың жауапты фланецтері арасындағы түйісуді герметизациялайды. Тығыздама фланецтер арасына қысылатын конструкция фланецаралық деп аталады. Дискілі бекітпелердің фланецаралық тығыздамасы статикалық қысымды, температура ауытқуларын және әрбір цикл кезіндегі көп ретті деформацияларды қабылдайды. Оның жағдайы арматураның мыңдаған операциядан кейін ГОСТ 9544-2015 бойынша А герметикалық сыныбын сақтайтынын анықтайды.

Осы типтегі тығыздамасы бар дискілі бекітпелер диаметрі 40-тан 1200 мм-ге дейін және одан жоғары құбырларға монтаждалады, 63 бар-ға дейінгі қысымда жұмыс істейді. Қазіргі заманғы эластомерлерден немесе полимер композиттерінен жасалған тығыздамамен олар тек су мен ауаны ғана емес, сонымен қатар қышқылдар, сілтілер, майлар және бу сияқты агрессивті орталарды да бөгей алады. Монтаж кезінде тығыздаманы центрлеу дәлдігі өте маңызды: бірнеше миллиметрге ығысу ағып кетуге және жедел тозуға әкеледі.

2. Конструкциясы және қолданылатын материалдар

Базалық фланецаралық тығыздама пішіні бекітпе корпусы мен жауапты фланецтердің профиліне дәл сәйкес келетін сақина болып табылады. Тығыздау элементі корпус ойығына салынады немесе бірқатар модельдерде тікелей фланецтер арасына қысылады. Диск жабылған кезде серпімді материал деформацияланып, микробұзылыстарды толтырады және тығыз байланыс жасайды. Қысуға қажетті күш материалдың қаттылығы мен профиль пішініне байланысты; айналдыру моментін төмендету үшін көбінесе төмен үйкеліс коэффициенті бар арнайы жабындар қолданылады.

Материалдар жұмыс ортасы мен температура ауқымына қатаң түрде таңдалады:

• Этилен-пропилен-диен каучукі EPDM. Суға, буға, ауаға, әлсіз қышқылдар мен сілтілерге төзімді. Жұмыс температурасы –30-дан +130 °C-қа дейін. Мұнай өнімдеріне жарамайды, өйткені ісінеді.
• Бутадиен-нитрил каучукі NBR. Майларға, мұнайға, майларға, дизель отынына төзімді. Температура шегі –20…+100 °C шамасында. Гидравлика мен отын жүйелерінде кеңінен қолданылады.
• Фторкаучук FKM (Viton). +200 °C-қа дейінгі жоғары температураға, агрессивті сұйықтықтарға, қышқылдарға төзеді. Химия өнеркәсібінде қолданылады.
• Политетрафторэтилен PTFE (фторопласт). Ерекше химиялық төзімділік, температура ауқымы –200-ден +260 °C-қа дейін, төмен үйкеліс. Таза PTFE суықта аққыштыққа бейім болғандықтан, жиі біріктірілген конструкцияларда қолданылады.

Эластомерлерден басқа конструкцияға көміртекті немесе тот баспайтын болаттан жасалған металл сақиналар, Inconel типті қорытпалардан жасалған серіппелі элементтер, графит толтырғыштары кіруі мүмкін. Металл-резеңке және көп қабатты конструкциялар жоғары қысым мен температураға төзеді. Фланецтер бетінің кедір-бұдырлығы маңызды рөл атқарады: ол неғұрлым төмен болса, тығыздама соғұрлым жұқа болуы мүмкін және герметикалық жоғары болады.

3. Фланецаралық тығыздамалардың түрлері

Фланецаралық тығыздамалар түрлерінің әртүрлілігі нақты пайдалану жағдайларына шешім таңдауға мүмкіндік береді. Негізгі түрлерін, олардың құрылғысы мен қолданылу саласын қарастырайық.

3.1. Тұтас резеңке седло

Ең қарапайым және кең таралған конструкция. EPDM немесе NBR сақинасы құю әдісімен қалыпталады және бекітпе корпусының ойығына салынады. Фланецтер арасына монтаждау кезінде ол қысылады және бекітіледі. Мұндай тығыздамалар PN 10–16 номиналды қысымы бар бекітпелерге тән. Суық сумен жабдықтау жүйелерінде қызмет ету мерзімі 15–20 жылға жетеді, алайда жиі циклдар мен жоғары температура кезінде резеңке уақыт өте келе қатайып, жарылады. Кейбір модельдерде тұтас седлоны ауыстыру бекітпені демонтаждауды талап етеді, сондықтан ауыстырылатын конструкциялар танымал бола бастады.

3.2. Металл негізі бар ауыстырылатын седло

Эластомер болат сақинаға вулканизацияланады, ол қаттылық береді және монтаж кезінде центрлеуді жеңілдетеді. Мұндай седлоны бекітпе корпусын демонтаждамай-ақ ауыстыруға болады. 25 бар-ға дейінгі қысым мен 120 °C-қа дейінгі температурада қолданылады. Металл негізі фланецтерді тарту кезінде тығыздаманың айналуын болдырмайды, бұл әсіресе жоғары айналдыру моменті бар автоматтандырылған ысырмалар үшін маңызды. Корпустағы бірнеше болттар бұл сақинаны бекітеді, бұл қысқа уақыт ішінде далалық жағдайда жөндеу жүргізуге мүмкіндік береді.

3.3. Дискілі фланецаралық тығыздама

Бұл жалпақ серпімді төсемдер, болат сақиналар және графитті кірістірмелер кезектесетін көп қабатты конструкция. Қабаттар жиынтығы арқасында қысым мен температура ауытқуларына жоғары төзімділік қол жеткізіледі. Мұндай тығыздамаларды жылу желілері мен бу құбырларының бекіту арматурасы үшін жиі таңдайды. Олар геометриясы идеалды емес құбырларға монтажды жеңілдететін 1–2 градусқа дейінгі фланецтердің қисаюына төзеді. Өнімнің бұл түріне толық сипаттамалар дискілі фланецаралық тығыздама бөлімінде берілген.

3.4. Біріктірілген фланецаралық тығыздама

Ең күрделі және сенімді түрі. Полимерлі седлоларды, серіппелі металл сақиналарды, графитті және фторопластты кірістірмелерді біріктіреді. Мұндай комбинация термоциклдеу кезінде өздігінен тартылу әсерін береді және тозуды өтейді. Біріктірілген тығыздамалар энергетикадағы, мұнай химиясындағы және аса жоғары параметрлі бу құбырларындағы аса маңызды учаскелерге орнатылады. Олардың ерекше қабілеті — кәдімгі эластомерлер қасиеттерін жоғалтқан кезде, жүздеген градус температура ауытқулары кезінде герметикалықты сақтау. Техникалық сипаттамалар мен қолжетімді орындалуларды біріктірілген фланецаралық тығыздама бетінен табуға болады.

4. Тығыздама түрлерінің салыстырмалы кестесі

5. Фланецаралық тығыздаманы монтаждау және ауыстыру

Фланецаралық тығыздаманы орнату бірқатар ережелерді сақтауды талап етеді. Жұмысты бастамас бұрын фланецтер мұқият тазаланады: ескі тығыздаманың қалдықтары, тот, жапырақтар жойылады. Фланец беті таза және құрғақ болуы тиіс. Жазықтықты тексеру үшін лекало сызғыш пен жұқа өлшеуіш қолдануға болады. Егер фланецтерде ойықтар немесе терең сызаттар болса, оларды тегістейді немесе балқытып жабыстырып, кейіннен жону арқылы қалпына келтіреді.

Монтаж кезіндегі әрекеттер тәртібі:

1. Тығыздаманы консервациядан ашу және оның жарықтарының, жыртылуларының, бөгде қосындыларының жоқтығын тексеру. Қажет болғанда бөлме температурасында кемінде 2 сағат ұстау.
2. Тығыздаманы бекітпе корпусының ойығына салу. Егер конструкция ойықсыз болса, центрлейтін сақиналарды немесе шаблонды пайдаланып, фланецтер арасында қатаң орталықта орналастыру.
3. Бекітпені құбыр фланецтері арасына салу, тығыздаманың ығыспауын қадағалай отырып, болттарды қолмен жемдеу.
4. Болттарды айқас-айқас етіп үш-төрт өтуде тарту, моментті өндіруші көрсеткен номиналды мәнге дейін біртіндеп арттыру. Бақылау динамометриялық кілтпен жүзеге асырылады. Жеткіліксіз момент ағып кетуге, артық момент — седлоның деформациялануы мен бұзылуына әкеледі.
5. Біркелкі тартудан кейін дискіні қолмен бұрау: ол тұрып қалмай және серпіліссіз біркелкі қозғалуы тиіс. Аз ғана кедергі кезінде фланецтерді босатып, центрлеуді тексеру.
6. Қосылысты бақылай отырып, кемінде 10 минут бойы номиналды қысыммен гидравликалық сынау жүргізу. Ағып кету анықталса, қысымды түсіру, болттарды қайта тарту және сынауды қайталау.

Тозған тығыздаманы ауыстыру дәл осылай орындалады, міндетті түрде отыру орындарын тазалау қажет. Тығыздаманың бір түрінен екіншісіне ауысқанда геометриялық өлшемдер мен жауапты фланецтермен үйлесімділік тексеріледі. Металл негізі бар ауыстырылатын седлолар бұралудан қосымша бұрандалармен бекітіледі, оларды негізгі болттар сияқты моментпен тарту керек.

6. Тозу себептері және диагностика әдістері

Фланецаралық тығыздаманың қызмет ету мерзімі бірқатар факторларға байланысты: ашу-жабу циклдарының саны, ортаның абразивтілігі, температура, қысым және монтаж сапасы. Тозудың негізгі механизмдері:

• Механикалық үйкеліс. Диск әрбір іске қосылған сайын седлоға үйкеледі. Құм, тот немесе қақ болған кезде тозу жеделдейді. Абразивті бөлшектер зімпара қағаз сияқты әсер етіп, эластомердің үстіңгі қабатын біртіндеп кесіп тастайды.
• Химиялық деградация. Дұрыс таңдалмаған материал ісінеді, серпімділігін жоғалтады немесе бұзылады. Мысалы, EPDM майда бірнеше күннен кейін ісініп, өз функциясын орындауды тоқтатады.
• Термиялық ескіру. Жоғарғы шекке жақын температурада эластомерлер тотығады және морт болады. Температураның циклдік өзгерістері процесті ушықтырады, әсіресе материал мұндай ауытқуларға есептелмеген болса.
• Дұрыс емес тарту. Шамадан тыс күш тығыздаманы деформациялайды, ал жеткіліксіз күш саңылаулар қалдырады. Біркелкі емес тарту жергілікті қызып кету мен жедел бұзылуды тудырады.

Тозудың диагностикалық белгілері: корпуста тамшылардың пайда болуы, тұтқадағы немесе электр жетегіндегі айналдыру моментінің өсуі, ағынды бөгеу кезіндегі шуыл, тексеру кезінде седло жиегіндегі көрінетін жарықтар. Тұрақты визуалды тексерулер мен әр 5–7 жыл сайын жоспарлы ауыстыру кестесі кенеттен істен шығуларды болдырмауға мүмкіндік береді. Жауапты учаскелер үшін монтаж күні, циклдар саны және тексеру нәтижелері жазылатын журнал жүргізіледі.

7. Әртүрлі салаларда қолданылуы

Дискілі бекітпелердің фланецаралық тығыздамалары барлық жерде кездеседі:

• Сумен жабдықтау және кәріз. EPDM седлосы бар бекітпелер суық және ауыз су магистральдарын бөгейді. А герметикалық сыныбы міндетті. Кәріз коллекторларында тығыздамалар агрессивті ағындармен байланысады, сондықтан химиялық төзімді маркалар таңдалады.
• Жылу желілері. 200 °C-қа дейінгі ыстық су мен бу үшін металл-резеңке немесе дискілі көп қабатты тығыздамалар қолданылады. Олар серпімділікті жоғалтпай термоциклдеуге төзеді, бұл әсіресе қазандықтарды маусымдық іске қосу-тоқтату кезінде маңызды.
• Мұнай-газ секторы. NBR седлолар жеңіл мұнай өнімдерінің құбырларында жұмыс істейді. Күкіртсутегі бар орталар үшін газ өткізгіштігі төмендетілген, NACE MR0175 стандартына сәйкес келетін арнайы NBR маркалары қолданылады.
• Химия өнеркәсібі. Фторкаучук пен PTFE бар біріктірілген тығыздамалар +260 °C-қа дейінгі температурада концентрлі қышқылдар мен сілтілерге қарсы тұрады. Мерзімді әрекетті реакторларда олар орта құрамының жиі өзгеруіне төзеді.
• Тамақ өндірістері. Эластомерлер тамақ өнімдерімен байланысқа рұқсат құжаттамасына ие болуы, сондай-ақ бактериялардың жиналуын болдырмайтын тегіс бетке ие болуы тиіс.

Ірі сорғы станцияларында фланецаралық тығыздамалар жиі гидросоққылар жағдайында жұмыс істейді, сондықтан таңдау кезінде біріктірілген фланецаралық тығыздама каталогында сипатталған күшейтілген біріктірілген конструкцияларға басымдық беріледі. Өрт суағарларында ұзақ әрекетсіздіктен кейін герметикалықты сақтау өте маңызды — мұнда қалдық деформациясы минималды седлолар өздерін жақсы көрсетті.

8. Айналдыру моментін есептеу және жетекке қойылатын талаптар

Тығыздама түрін таңдау бекітпе жетегі дамытуы тиіс айналдыру моментіне әсер етеді. Жұмсақ эластомерлерден жасалған тығыздамалар аз моментті талап етеді, бірақ жоғары қысым кезінде тістеп қалуы мүмкін. Фторопласт беттері мен металл серіппелері бар біріктірілген тығыздамалар барлық қысым ауқымында тұрақты момент жасайды. Жетекті таңдау кезінде әрбір диаметр мен қысым үшін 30 % қоры бар қажетті айналдыру моменті көрсетілген зауыт-өндірушінің каталогына сүйенеді.

Дискілі көп қабатты тығыздамалары бар бекітпелердің жетектеріне ерекше қатаң талаптар қойылады. Олардың жабу моменті дәл сол диаметрлі резеңке седлолар үшін моменттен бір жарым-екі есе асуы мүмкін. Бұл байланыс ауданының үлкендігімен және графит қабаттарын сығу қажеттілігімен түсіндіріледі. Алайда мұндай шығындар қызмет ету мерзімімен ақталады: дискілі тығыздамалар ең ауыр жағдайларда 10–15 жылға дейін ауыстырусыз жұмыс істейді.

9. Сақтау және тасымалдау

Эластомерлі бөлшектер ұқыпты қарауды талап етеді. Оларды тікелей күн сәулесінен, озоннан және жылудан қорғай отырып, полиэтилен пакеттерде сақтайды. Қойма температурасы 0…+35 °C аралығында болуы тиіс. Тығыздамаларды электр қозғалтқыштары немесе пештер жанында сақтауға жол берілмейді. EPDM сақтау мерзімі — 5 жылға дейін, NBR — 4 жылға дейін, FKM — 10 жылға дейін. Біріктірілген тығыздамалардың металл бөліктері коррозияға қарсы маймен консервацияланады. Орнату алдында консервациялық майды із қалдырмайтын және эластомерді зақымдамайтын еріткішпен алып тастайды.

Тасымалдау тығыздамалардың механикалық сығылуын болдырмауы тиіс, өйткені деформацияланған күйде ұзақ болу қалдық деформацияға әкеледі. Үлкен габаритті сақиналарды қырымен немесе пенопласттан жасалған арнайы ложементтерде тасымалдайды.

10. Нормативтер және сертификаттау

Фланецаралық тығыздамаларды өндіру мен сынау ГОСТ 28759.1-90, ГОСТ 28759.2-90, сондай-ақ EN 593, API 609, ISO 5752 халықаралық стандарттарымен регламенттелген. Ауыз сумен байланысатын тығыздамалар үшін СанПиН сәйкестік сертификаты міндетті. Қауіпті өндірістік нысандарға арналған өнімдерге материалдары, рұқсат етілген қысым мен температура, сондай-ақ қабылдау-тапсыру сынақтарының нәтижелері көрсетілген паспорт ресімделеді. Кеден одағы елдеріне жеткізу кезінде ТР КО 010/2011 қолданылады. Сертификаттар тиеу сәтінде жарамды болуы тиіс, ал қаптамадағы таңбалау ЕАС белгісін қамтуы керек.

11. Қорытынды

Фланецаралық тығыздама — бұл шығын материалы емес, құбыр арматурасының герметикалығы мен ресурсы тәуелді болатын техникалық күрделі элемент. Түрлер мен материалдардың кең спектрі кез келген саланың сұраныстарын қанағаттандыруға мүмкіндік береді. Сауатты таңдау, монтаж технологиясын сақтау және тұрақты тексеру бекітпелердің көптеген жылдар бойы тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді. Толық ассортиментпен танысу үшін дискілі фланецаралық тығыздама және біріктірілген фланецаралық тығыздама беттеріне жүгінуге болады, онда толық техникалық сипаттамалар мен сызбалар ұсынылған.