Existem muitos tipos de juntas de vedação, e as juntas feitas de diferentes materiais têm diferentes aplicações e diferenças de desempenho. Então, qual material é melhor? Como escolher especificamente? O editor selecionou 8 juntas de vedação comuns para análise e comparação. Somente compreendendo os parâmetros detalhados podemos fazer uma escolha mais precisa!
1. Folha de borracha industrial
A borracha natural é adequada para meios como água, água do mar, ar, gases inertes, álcalis, soluções de água salgada, etc., mas não é resistente a óleos minerais e solventes apolares. Sua temperatura de uso a longo prazo não excede 90 graus e seu desempenho em baixas temperaturas é excelente. Pode ser usado acima de -60 grau.
A borracha nitrílica é adequada para produtos petrolíferos, como petróleo, óleo lubrificante, óleo combustível, etc. Sua temperatura de uso a longo prazo é de 120 graus e pode suportar 150 graus em óleo quente, com uma faixa de temperatura baixa de -10 ~-20 grau.
A borracha de cloropreno é adequada para água do mar, ácidos fracos, bases fracas e soluções salinas. Possui excelente resistência ao envelhecimento por oxigênio e ozônio, e sua resistência ao óleo é inferior à borracha nitrílica, mas superior a outras borrachas em geral. Sua temperatura de uso a longo prazo é inferior a 90 graus e a temperatura máxima de uso não excede 130 graus. A temperatura baixa é de -30~-50 graus.
Existem múltiplas variedades de borracha fluorada, cada uma com excelente resistência a ácidos e oxidação, bem como resistência a óleos e solventes. Pode ser usado em quase todos os meios ácidos, bem como em alguns óleos e solventes, com uma temperatura de uso a longo prazo abaixo de 200 graus.
A folha de borracha é comumente usada como junta de flange para tubulações ou bueiros e orifícios de inspeção frequentemente desmontados, com uma pressão não superior a 1,568 MPa. Entre os vários tipos de juntas, as juntas de borracha são as mais macias e apresentam bom desempenho de adesão, podendo atingir efeito de vedação com pequena força de pré-aperto. Portanto, quando submetida à pressão interna, a junta fica sujeita à extrusão devido à sua espessura ou baixa dureza.
As folhas de borracha usadas em solventes orgânicos, como benzeno, cetonas e éteres, são propensas a inchar, ganhar peso, amolecer e aderir, levando à falha da vedação. Geralmente, se o grau de inchaço exceder 30%, não poderá ser usado.
Sob baixa pressão (especialmente abaixo de 00,6 MPa) e condições de vácuo, é mais adequado usar almofadas de borracha. Os materiais de borracha têm boa densidade e baixa permeabilidade ao ar. Por exemplo, a borracha fluorada é a junta de vedação mais adequada para recipientes a vácuo, com um grau máximo de vácuo de 1,3 × 10-7Pa. Ao usar almofadas de borracha na faixa de vácuo de 10-1~10-7Pa, elas precisam ser cozidas e evacuadas.
2. Folha de borracha de amianto
Preço mais baixo em comparação com outras juntas, fácil de usar; O maior problema é que embora a borracha e alguns enchimentos sejam adicionados ao material da junta, eles ainda não conseguem preencher completamente os pequenos poros interligados, resultando em vestígios de infiltração. Portanto, não pode ser usado em meios altamente poluentes, mesmo que a pressão e a temperatura não sejam altas. Quando utilizado em alguns meios petrolíferos de alta temperatura, geralmente na fase posterior de uso, devido à carbonização da borracha e cargas, a resistência diminui, o material se solta e ocorre infiltração na interface e no interior da gaxeta, resultando em coqueamento e fumar. Além disso, as folhas de borracha de amianto tendem a aderir à superfície de vedação do flange em altas temperaturas, o que traz muitos problemas para a substituição das juntas.
A pressão de uso das juntas em vários meios sob condições de aquecimento depende da taxa de retenção de resistência do material da junta. Água cristalina e água adsorvida existem em materiais de fibra de amianto. A 110 graus, 2/3 da água adsorvida entre as fibras já precipitou e a resistência à tração das fibras diminui em cerca de 10%; A 368 graus, toda a água adsorvida precipita e a resistência à tração das fibras diminui em cerca de 20%; Além de 500 graus, a água cristalina começa a precipitar e a resistência diminui.
O meio também tem um impacto significativo na resistência das folhas de borracha de amianto. As folhas de borracha de amianto contêm íons cloreto e sulfetos, que podem facilmente corroer a bateria original com flanges de metal após a absorção de água. Especialmente, o teor de enxofre nas folhas de borracha de amianto resistentes ao óleo é várias vezes maior do que nas folhas de borracha de amianto comuns, portanto não são adequadas para uso em meios não oleosos. As juntas podem inchar em meios de óleo e solvente, mas dentro de uma certa faixa, isso tem pouco efeito no desempenho da vedação. Por exemplo, a folha de borracha de amianto resistente a óleo 400 é submetida a um teste de imersão de 24-horas em combustível de aviação à temperatura ambiente, com a exigência de que o aumento no peso de absorção de óleo não exceda 15%.
3. Politetrafluoroetileno
O politetrafluoroetileno é propenso ao fluxo a frio e à fluência sob pressão e alta temperatura, por isso é geralmente usado em meios de baixa pressão, temperatura média, fortemente corrosivos e não poluentes, como ácidos fortes, bases fortes, halogênios, medicamentos, etc. a temperatura operacional é de 150 graus e a pressão está abaixo de 1MPa. Embora preenchido com politetrafluoroetileno tenha maior resistência, sua temperatura de uso não ultrapassa 200 graus e sua resistência à corrosão diminui. A pressão máxima de operação das pastilhas de politetrafluoroetileno geralmente não excede 2MPa.
Devido ao aumento da temperatura, o material sofre fluência, resultando numa diminuição significativa da pressão de vedação. Mesmo sem aquecimento, com o passar do tempo, a tensão de compressão na superfície de vedação diminuirá, resultando em um “fenômeno de relaxamento de tensão”. Este fenômeno ocorre em várias juntas, mas o fenômeno de relaxamento de tensão das juntas de PTFE é mais sério e deve ser observado.
O coeficiente de atrito do politetrafluoroetileno é relativamente pequeno (com uma tensão de compressão superior a 4MPa e um coeficiente de atrito de 0.035-0.04), e a junta tem tendência a deslizar para fora durante o pré-aperto, por isso é é melhor usar uma superfície de flange convexa côncava. Ao usar um flange plano, o diâmetro externo da junta pode ficar em contato com o parafuso para evitar que a junta deslize para fora.
Devido ao fato do equipamento de esmaltagem ser feito pulverizando uma camada de esmalte de porcelana sobre a superfície do metal e sinterizando-a, a camada de esmalte é muito quebradiça. Além disso, a pulverização e o fluxo irregulares da camada de esmalte resultam em um nivelamento deficiente da superfície do flange. O uso de juntas metálicas compostas pode facilmente danificar a camada de esmalte, por isso é recomendado o uso de uma almofada de PTFE com placa de amianto e borracha como material do núcleo. Este tipo de almofada é fácil de aderir à superfície do flange e resistente à corrosão, com bom desempenho.
Muitas fábricas utilizam folhas de borracha de amianto envoltas com fita de politetrafluoretileno em meios altamente corrosivos com baixa temperatura e pressão, que são utilizadas em bueiros e tubulações que são frequentemente desmontados. Devido à sua produção e uso convenientes, é bastante popular.
4. Placa de resina de amianto e junta de placa de amianto impregnada
Comumente usado para tubulações, bombas, válvulas, flanges de entrada e saída em vários meios ácidos, com temperatura de uso de 80 graus e pressão abaixo de 0,6MPa.
As juntas de amianto são adequadas para condições de baixa pressão e alta temperatura com pressão abaixo de 0 0,1 MPa e temperatura não superior a 800 graus. E de acordo com os requisitos específicos do equipamento, pode ser tecido em juntas de diferentes larguras, espessuras e diâmetros. Ou corte a fita de amianto e aplique-a diretamente na superfície do flange. É usado na interface de grandes fornos de oxidação de ácido sulfúrico e ácido nítrico, bem como em alguns equipamentos não processados, e seu efeito excede em muito o da corda de amianto original.
5. Almofada de amianto envolta em metal
Cobrir folhas de amianto ou folhas de borracha de amianto com folhas de metal evita o contato direto com o meio, evitando a diminuição da resistência das fibras de amianto e evitando vazamentos, ampliando assim a gama de utilização das folhas de borracha de amianto.
A temperatura geral para usar almofadas de amianto envolvidas em metal é de 450 graus (algumas podem atingir 600 ~ 700 graus, como em gases de combustão à pressão atmosférica ~ 0,16 MPa), e a pressão operacional é de 4 MPa, com um máximo de 6MPa. Se a pressão aumentar ainda mais, a junta estará propensa ao fluxo cruzado e o material do núcleo será extrudado da sobreposição.
Devido à alta força de aperto dos parafusos necessária para pastilhas de amianto revestidas de metal, mesmo quando a pressão é inferior a 2,45 MPa, flanges com peso inferior a 25 kg não podem ser usados. Caso contrário, a rigidez dos flanges e dos parafusos parecerá insuficiente, causando deformação e resultando em falha da vedação. Algumas pessoas acreditam que se o material do núcleo for alterado para borracha sintética com melhor elasticidade, sua força de aperto diminuirá. Na verdade, este não é o caso porque depois que o material do núcleo é amolecido, a força de fixação é absorvida pelo material do núcleo, que não pode fornecer a força de fixação necessária para que a placa metálica adira à superfície do flange, e a junta é facilmente danificada . Além disso, em meios com alta concentração de íons cloreto e meios ácidos, a sobreposição entre as pastilhas de aço inoxidável e as pastilhas de ferro é propensa à corrosão em fendas.
Se a temperatura estiver acima de 450 graus, fibra cerâmica ou fibra de carbono pode ser usada como material de núcleo. Uma certa siderúrgica usa juntas de fibra cerâmica revestidas de metal para altas temperaturas de 1100 graus, que não foram danificadas após dois anos de uso. O uso de grafite flexível como material de núcleo é mais eficaz do que almofadas de amianto envoltas em metal.
As juntas metálicas podem ser feitas em vários formatos e são amplamente utilizadas para grandes tampas, furos de carga e descarga, flanges de bueiros, etc. em vários trocadores de calor e reatores.
Uma camada de folha de grafite flexível é aplicada à superfície da junta metálica. Comparada com juntas metálicas semelhantes sem revestimento de superfície, esta junta tem uma taxa de pré-carga menor e melhor desempenho de vedação
A aplicação da fita enrugada de grafite flexível existente na superfície de almofadas de metal, almofadas planas de metal, almofadas dentadas e até mesmo almofadas de borracha de amianto resolveu muitos problemas de vazamento. Por exemplo, o trocador de calor de uma determinada fábrica tem uma pressão de 5,88 MPa, uma temperatura de 450 graus e um meio de hidrogênio/óleo e gás. Já usei almofadas planas de metal e almofadas dentadas antes, ambas com vazamentos. Mais tarde, uma fita flexível de grafite enrugada foi aplicada na almofada plana para resolver esse problema. Deve-se ressaltar que este formato de gaxeta é uma medida simples para solucionar vazamentos de gaxeta de flange, e a qualidade de trabalho da fita flexível de grafite afeta diretamente se o equipamento pode operar normalmente. Se uma camada de cola for aplicada no verso da fita, pode melhorar a qualidade do revestimento.
6. Almofada de enrolamento de metal
As almofadas embrulhadas em metal utilizam de forma inteligente a resistência ao calor, a resiliência e a resistência dos metais, bem como a flexibilidade dos materiais não metálicos, resultando em melhor desempenho de vedação. Entre eles, o desempenho das almofadas de grafite flexíveis envoltas em aço inoxidável é o melhor. Sua taxa de pré-aperto é menor do que a das almofadas de amianto e não há desvantagem no vazamento capilar da fibra de amianto. A Figura 2-10 mostra a curva de relação entre a taxa de pré-tensão e a taxa de vazamento dos dois. Em meios de óleo, 0Cr13 é comumente usado para tiras de metal, enquanto 1Cr18Ni9Ti é recomendado para outros meios.
A almofada de enrolamento flexível de tira de aço inoxidável pode ser usada em meio gasoso a uma pressão de 14,7 MPa (até 19,6 MPa) e pode ser usada até 30 MPa em líquido. Temperatura -190~+600 grau (pode ser usado até 1000 graus em condições anaeróbicas e de baixa pressão).
O politetrafluoroetileno tem boa resistência a baixas temperaturas e seu limite de escoamento em baixas temperaturas é muito maior do que em temperatura ambiente. Portanto, as almofadas de enrolamento de PTFE podem ser usadas para meios de baixa temperatura, como hidrocarbonetos líquidos. Ao mesmo tempo, a adição de tiras de metal melhora a condutividade térmica, e a temperatura de uso das almofadas de enrolamento de politetrafluoroetileno pode chegar a 250 graus, que podem ser usadas até 9MPa e 200 graus em meio ácido.
As almofadas enroladas em espiral são adequadas para trocadores de calor, reatores, tubulações, válvulas e flanges de entrada e saída de bombas com flutuações significativas de pressão e temperatura. Para pressões médias a altas e temperaturas superiores a 300 graus, deve-se considerar o uso de um anel interno, anel externo ou anel interno externo. Se for usado um flange côncavo convexo, uma almofada de envolvimento com um anel interno terá um efeito melhor.
A aplicação de folhas de grafite flexíveis em ambos os lados da almofada de enrolamento de grafite flexível também pode obter um bom efeito de vedação. A caldeira de calor residual de uma grande fábrica de fertilizantes é um equipamento essencial para alta temperatura e alta pressão. Ele usa almofadas flexíveis envolvidas em grafite com um anel externo, que não vaza em carga total, mas vaza em carga reduzida. Uma placa de grafite flexível de 0,5 mm de espessura foi adicionada em ambos os lados da gaxeta, cortada em forma de arco circular, e a parte da junta foi sobreposta com uma boca inclinada, que funcionou bem.
7. Almofadas planas de metal, almofadas em forma de onda e almofadas em formato de dente Almofadas planas de metal e almofadas em forma de onda de metal
Geralmente utilizado em flanges de válvulas de média e alta pressão, tubulações e equipamentos de menor diâmetro. A pressão utilizada varia em função da temperatura, sendo a primeira variando de 1,568 a 31,36 MPa e a segunda variando de 1,568 a 3,92 MPa. O material da junta é selecionado com base no meio e na temperatura.
8. Almofadas octogonais e elípticas
A junta octogonal e a junta elíptica (comumente conhecida como "anel de aço terrestre" na indústria de refino) usadas para flanges com ranhura trapezoidal têm bom desempenho de vedação. Na superfície cônica da ranhura, a almofada octogonal tem contato superficial enquanto a almofada elíptica tem contato linear. Portanto, a almofada elíptica tem boa adesão sob baixa força de fixação, mas requer fixação secundária; E as almofadas octogonais são geralmente menos propensas a vazamentos depois de serem apertadas uma vez. Sua desvantagem é que eles exigem uma grande força de aperto dos parafusos e, quando usados em situações de baixa pressão e alta temperatura, o grau do flange deve estar acima de pg25 kg.