HGT20633 Flange com almofada de anel metálico junta octangular A almofada octangular é montada dentro da ranura de anel trapezoidal da flange, quando o parafuso de conexão é apertado, a almofada octangular é comprimida sob pressão axial. Como seu material (como o metal) tem uma certa plasticidade, a deformação plástica ocorrerá sob a pressão, encaixando-se estreitamente com a parede interna da ranura trapezoidal (incluindo o lado e a parte inferior), preenchendo o pequeno espaço entre a ranura da flanja e a junta, formando uma fita de vedação inicial. Neste momento, a junta produz uma pressão de vedação suficiente na superfície de contato da ranura da flanja para impedir o vazamento do meio.
HGT20633 Almofada de anel metálico com flange
O desempenho de vedação das almofadas octangulares é afetado por vários fatores que envolvem várias características do material, design estrutural, operação de instalação e condições de trabalho, como segue:
I. Efeitos das propriedades dos materiais
Resistência e plasticidade do material
A almofada octangular precisa ter uma certa plasticidade para produzir deformação durante a compressão e preencher o espaço da ranura da flanja; Ao mesmo tempo, é necessário ter força suficiente para resistir à pressão do meio e à carga de parafuso a longo prazo. Se a plástica é insuficiente, é difícil formar um encaixe próximo; A resistência insuficiente pode causar deformação excessiva ou ruptura sob alta pressão, resultando em falhas de vedação.
Por exemplo: o material de aço carbono é plástico, mas resistente à corrosão é fraco, é adequado para condições de baixa pressão e temperatura normal; A plástica e a força da liga à base de níquel são equilibradas, resistentes a altas e baixas temperaturas e resistentes à corrosão, mais adequadas para ambientes difíceis.
Dureza do material
A dureza da almofada octangular deve ser inferior à dureza da flange 15-20HB (dureza de Booster), caso contrário, a superfície de vedação da flange será arranhada e a vedação será danificada; Se a dureza for muito baixa, a ranura da flanja pode ser excessivamente incorporada durante a compressão, resultando em falhas ou impossibilidade de reutilização da junta.
Resistência à corrosão e à temperatura
A corrosividade dos meios (por exemplo, ácidos e álcalis), flutuações de temperatura (oxidação a altas temperaturas ou fragilidade a baixas temperaturas) podem afetar a estabilidade do material. Se o material for insuficientemente resistente à corrosão, poderá causar danos a orifícios ou superfícies devido à corrosão; A resistência insuficiente à temperatura pode levar ao suavizamento do material (alta temperatura) ou à fragilidade (baixa temperatura), quebrando a pressão relativa da vedação.
Efeitos da estrutura e da precisão dimensional
Forma de secção e tolerâncias de tamanho
A seção octangular da almofada octangular deve corresponder com precisão à ranura flange (por exemplo, ângulo, comprimento de bordo, espessura, etc.). Se o desvio de tamanho for muito grande (por exemplo, o comprimento do lado é demasiado longo para que não possa ser incorporado na ranura, ou o ângulo não correspondente para que a área de contato diminua), a adesão da junta e da ranura da flanja diminuirá e a fita de vedação eficaz não poderá ser formada.
Rugosidade da superfície
A superfície da almofada octangular precisa manter uma certa limpeza (geralmente Ra≤1,6 μm). Se a rugosidade da superfície é muito alta, há arranhões, rebaixos ou recessões, isso pode levar a uma pequena lacuna entre a superfície de montagem que não pode ser preenchida pela deformação plástica, tornando-se um canal de vazamento de mídia
Impacto da instalação e operação
Força pré-tensão do parafuso
Força de pré-tensão insuficiente: a almofada octangular não pode produzir deformação plástica suficiente, o encaixe com a ranura da flanja não é apertado, a relação de vedação é insuficiente e o meio é facilmente vazado do espaço.
Força de pré-tensão excessiva: pode causar deformação plástica excessiva da junta e até mesmo esmagar ou incorporar ranuras de flanja, danificando a estrutura da junta; Ao mesmo tempo, a flange pode deformar-se e, em vez disso, reduzir a vedação.
A força de pré-tensão do parafuso deve ser calculada e controlada de acordo com as condições de trabalho (pressão, temperatura) para garantir que a pressão da relação de vedação esteja dentro de um intervalo razoável.
Precisão de processamento de flange
O ângulo, a profundidade e a rugosidade da superfície da ranura flange devem corresponder à almofada octangular. Se a superfície da ranura tiver arranhões, deformações ou desvios angulares, isso pode causar contato desigual da junta com a superfície da ranura e uma pressão insuficiente da vedação local, desencadeando vazamentos.
Limpeza da instalação
Antes da instalação, se houver impurezas na superfície da ranhura ou da almofada octangular (por exemplo, contaminação por óleo, ferrugem, partículas), a junta ou a superfície da flange serão incorporadas durante a compressão, quebrando a vedação do ajuste e até resultando em danos na concentração de tensão local da junta.
IV. Efeitos das condições de trabalho
Pressão e temperatura do meio
Flutuação da pressão: o aumento da pressão a curto prazo pode levar a uma pequena separação entre a junta e a superfície de montagem da ranura da flanja, se a junta não for elástica o suficiente para recuperar a compensação a tempo, haverá um vazamento instantâneo; A alta pressão a longo prazo pode fazer com que a junta perca a plasticidade devido à fadiga.
Alterações de temperatura: altas temperaturas podem fazer com que o material metálico se desliza, levando a uma diminuição da pressão relativa da vedação; Uma mudança abrupta de temperatura (como a alternação de calor e frio) pode causar tensão adicional devido à diferença entre o coeficiente de enflamento térmico e a contração da gasa e da flange.
Características da mídia
A viscosidade, a permeabilidade e a corrosividade do meio podem afetar o efeito de vedação. Os meios de baixa viscosidade (como gás) são fortemente permeáveis e exigem maior adaptação à superfície de vedação; Os meios corrosivos corroem as juntas ou flanges através de pequenas lacunas, expandindo gradualmente os canais de vazamento.
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HGT20633 Almofada de anel metálico com flange
Efeitos da reutilização
Embora a almofada octangular possa ser reutilizada, depois de ser desmontada várias vezes, sua superfície pode causar danos à fita de vedação devido ao desgaste e à deformação, e o acúmulo de deformações plásticas diminuirá a precisão da junta e da ranura da flanja, e o desempenho da vedação diminuirá gradualmente. Portanto, antes de reutilizar, verifique o estado da superfície e as mudanças de tamanho da junta e substitua uma nova junta, se necessário.
CompletoEm cima, o desempenho de vedação da almofada octangular é o resultado da sinergia de vários fatores, como o material, a estrutura, a instalação e as condições de trabalho, e a aplicação prática precisa ser otimizada de acordo com as condições específicas para garantir a sua confiabilidade em ambientes exigentes, como altas temperaturas e alta pressão.
O envelhecimento ou dano das almofadas octangulares são causados principalmente por danos contínuos às propriedades do material, à integridade estrutural e ao estado de vedação, e as seguintes condições de trabalho podem acelerar significativamente este processo:
I. Ambiente de temperatura
Alta temperatura a longo prazo
Quando a temperatura excede o limite de tolerância do material (por exemplo, aço de carbono acima de 425 ° C, aço inoxidável 304 acima de 650 ° C), o material metálico ocorre (deformação plástica lenta causada pela força contínua a altas temperaturas), levando a uma diminuição gradual da pressão relativa da vedação da almofada octangular e a adaptação à ranura da flanja. Ao mesmo tempo, altas temperaturas podem desencadear a oxidação do material (por exemplo, a superfície do aço de carbono gera a pele de óxido), fazendo com que a superfície da junta produza rachaduras ou descascamentos, comprometendo a integridade da superfície de vedação.
Por exemplo, em tubos de vapor de caldeira, temperaturas elevadas a longo prazo acima de 800 ° C podem fazer com que a almofada octangular de aço de carbono falhe devido ao deslizamento excessivo.
Flutuações frequentes de temperatura
Condições de alternância térmica e fria (por exemplo, um reator em funcionamento intermitente) podem gerar uma tensão adicional entre a almofada octangular e a flange devido à diferença no coeficiente de expansão térmica e contração. Depois de vários ciclos, a guarnição pode apresentar rachaduras microscópicas devido à fadiga ou relaxar com a superfície de montagem da ranura da flanja, resultando em uma falha da vedação.
Alta pressão e altas flutuações de pressão
Efeito contínuo de pressão ultra alta
Quando a pressão do sistema excede a faixa de suporte projetada da almofada octangular (por exemplo, mais de 42 MPa), a junta pode acumular deformações plásticas devido à expansão radial excessiva e até mesmo "morder" com a ranura da flanja, resultando em uma ruptura ou impossibilidade de reutilização da junta durante a desmontagem.
Aumento e redução da pressão
As flutuações de pressão na abertura do poço na extração de petróleo e a mutação da pressão do reator químico podem gerar uma carga de choque instantânea entre a almofada octangular e a ranhura da flanja. Os choques de pressão repetidos podem causar desgaste de fadiga na superfície da junta ou tornar a pressão da vedação instável, formando canais de vazamento.
Erosão de meios corrosivos
Mídio corrosivo forte
Quando o meio é ácido forte (por exemplo, ácido clorhídrico, ácido nítrico), álcali forte (por exemplo, solução de hidroxido de sódio) ou líquido contendo íons de cloro, sulfeto, corrosão química ocorrerá se o material da almofada octangular não for resistente à corrosão suficiente (por exemplo, o contacto com o meio ácido com aço carbono):
A superfície forma um poço de corrosão, destruindo a integridade da superfície de vedação;
A resistência do material diminui após a erosão e não suporta a pré-tensão do parafuso e a pressão do meio, causando a ruptura da junta.
Corrosão Intercristalina
Em determinados meios (como água a alta temperatura contendo íons cromo) e em condições de temperatura, a almofada octangular de aço inoxidável pode ocorrer corrosão intercristalina, tornando a estrutura interna do material porosa, perdendo capacidade de carga e, finalmente, quebrando sob pressão.
4. Limpeza e desgaste de mídia
Lavagem de fluidos de alta velocidade
Na área de fluidos de alta velocidade, como a saída da bomba centrífuga, no canto do tubo, os meios (especialmente fluidos que contêm partículas sólidas, como lama, pasta de minério) geram uma escovação contínua na superfície de vedação da almofada octangular. A lavagem prolongada pode desgastar a superfície da junta e danificar a fita de vedação inicial, ao mesmo tempo que pode resultar em uma diminuição da resistência da junta.
Vibração e deslocamento
Se um dispositivo (por exemplo, um compressor, uma bomba) estiver em funcionamento com vibrações fortes ou se a tubulação tiver um deslocamento axial / radial devido ao enfriamento térmico, a almofada octangular ocorrerá um atrito relativo com a ranhura da flanja. O atrito repetido pode fazer com que a borda da junta se desgaste, se deforme e até mesmo desenfrear a força pré-tensão do parafuso, agravando ainda mais a falha da vedação.
Características de mídia incompatíveis
Meio de baixa viscosidade e alta permeabilidade
Como hidrogênio, gás natural e outros gases de baixa viscosidade, seu tamanho molecular é pequeno e forte permeabilidade, se houver uma pequena lacuna entre a almofada octangular e a ranhura da flanja, o meio continuará a penetrar e produzir um efeito de "corrosão atmosférica" no material da junta, expandindo gradualmente a lacuna e levando à falha da vedação.
Meio de fusão de alta temperatura
Por exemplo, sal fundido, metais líquidos, etc., podem reagir químicamente com materiais de almofadas octangulares a altas temperaturas (por exemplo, elementos de liga dissolvidos), ou a superfície da junta pode ser "pega" ou rasgada devido ao ciclo de coagulação-fusão do meio.
