Hogyan szereljünk fel hullámos fém tömítéseket a megbízható tömítés érdekében?

A hullámos fém tömítő tömítésekkel ellátott megbízható tömítés négy, sorrendben helyesen végrehajtott tömítésen múlik: a karima ellenőrzött felületi kiképzése, az üzemi körülményekhez igazodó tömítés megfelelő kiválasztása, a csillagmintában alkalmazott ellenőrzött csavarnyomaték és a kezdeti hőciklus utáni megerősített visszahúzási nyomaték. E lépések bármelyikének kihagyása vagy rövidre zárása a hullámos fémtömítést használó karimás csatlakozások szivárgásának elsődleges oka – nem maga a tömítés anyaga. Ha a beszerelési eljárást helyesen követik, a hullámos fém tömítések a fémmagtól és a bevonat specifikációjától függően rutinszerűen elérik a tömítés integritását 2500 PSI-t meghaladó nyomáson és hőmérsékleten a kriogén üzemtől (-200°C) a magas hőmérsékletű technológiai környezetekig (800°C).

Ez az útmutató minden olyan telepítési változóra vonatkozik, amely meghatározza a tömítés megbízhatóságát: a karima előkészítési követelményeit, a tömítések anyagának és bevonatának kiválasztását, a nyomatékszámítást, a csavarok meghúzási sorrendjét és a beszerelés utáni ellenőrzést – minden kritikus paraméterhez specifikus adatértékekkel.

Mit Hullámos fém tömítések A telepítési technika fontos, és miért

A hullámos fém tömítések – más néven hullámos fém tömítő tömítések az ipari specifikációkban – egy vékony fémlemezből (általában 0,2–0,5 mm vastagság) állnak, amelyet a felületbe préselt koncentrikus vagy párhuzamos hullámok sorozata alkot. Ezek a hullámok több független tömítővonalként működnek: csavarterhelés esetén minden hullámgerinc enyhén deformálódik, és beágyazódik a karima felületébe, így egy sor nagy feszültségű tömítőérintkező jön létre egyetlen érintkezővonal helyett. Ez a többérintkezős geometria biztosítja a hullámos fém tömítések kiváló tömítési teljesítményét a lapos fém tömítésekhez képest azonos csavarterhelés mellett.

A hullámos profil érzékenyebbé teszi ezeket a tömítéseket a beépítési hibákra, mint a lágy tömítéseket. A puha spirálisan tekercselt vagy összenyomott szálas tömítés a tömeges összenyomás révén alkalmazkodik a karima kisebb egyenetlenségeihez. A hullámos fém tömítéshez beszerelés előtt a karima felületének a specifikáción belül kell lennie – a tömítés nem tudja kompenzálni a jelentős felületi hibákat vagy eltolódásokat. Ez az oka annak, hogy a szerelési követelmények részletes ismerete nem kötelező a hullámos fém tömítések alkalmazásakor.

A nem szabványos karimageometriájú egyedi hullámos tömítések ugyanazokat a beépítési elveket követik, de további ellenőrzést igényelnek a tömítés méretének és a karimának való megfelelőségéről az összeszerelés megkezdése előtt.

A karima felületének előkészítése: A legkritikusabb telepítés előtti lépés

Több hullámos fémtömítés meghibásodása származik a karima nem megfelelő előkészítéséből, mint bármely más okból. A karima felületének meg kell felelnie a felületkezelési, síkossági és tisztasági követelményeknek a tömítés behelyezése előtt – ezek az összeszerelés után nem javíthatók.

Felületkezelési követelmények

A hullámos fém tömítések ellenőrzött felületkezelést igényelnek az illeszkedő karima felületén. Az optimális tartomány a legtöbb hullámos fém tömítéshez Ra 3,2–6,3 mikrométer (125–250 mikroinch) — valamivel durvább felület, mint a lágy tömítésekhez szükséges. Ez a szabályozott érdesség mikroszkopikus méretű mechanikai rögzítési pontokat biztosít a tömítés bevonatának (jellemzően grafit, PTFE vagy lágyfém bevonat), amelyekhez tapadni kell az ültetés során. A túl sima felület (Ra 1,6 μm alatti) csökkenti a bevonat azon képességét, hogy kitöltse a mikrofelületi egyenetlenségeket; a túl érdes felület (Ra 12,5 μm felett) szivárgási utakat hoz létre a hullámos érintkezési vonalak mentén.

Mérje meg a felületminőséget kontaktprofilométerrel a tömítőfelület legalább négy pontján (12, 3, 6 és 9 órai pozíciók). Jegyezze fel az összes értéket – ha bármely mérés az elfogadható tartományon kívül esik, a karima felületét újra meg kell dolgozni vagy ki kell cserélni a folytatás előtt.

A karima lapossága és párhuzamossága

Az illeszkedő karima felületeinek laposnak és párhuzamosnak kell lenniük szűk tűréseken belül. A hullámos fém tömítések szervizelésének maximális megengedett síkossági eltérése jellemzően 0,1 mm a teljes tömítési szélességben — szorosabb, mint a spirálisan tekercselt tömítéseknél általában megengedett 0,25 mm. Ellenőrizze a síkságot egy precíziós, egyenes élű és hézagmérővel vagy a tömítőfelületen végigsöpört mérőórával. A két illeszkedő karima közötti párhuzamosságnak 0,05 mm-en belül kell lennie, a csavarozás előtti ellentétes csavarhelyzeteknél mérve.

Tisztítás és szennyeződés eltávolítása

Távolítson el minden nyomot az előző tömítés anyagából, a korróziós termékekből, a vízkőből és a folyamatközegből mindkét karima felületéről. Használjon drótkefét, karimás szerszámot vagy mechanikus kaparót – soha ne sarokcsiszolót, amely felületi egyenetlenségeket okoz. Mechanikai tisztítás után törölje le mindkét oldalát egy megfelelő oldószerrel megnedvesített, szöszmentes ruhával (acél karimákhoz aceton, alumíniumhoz izopropil-alkohol). Hagyja teljesen megszáradni a tömítés felhelyezése előtt. Bármilyen maradék szennyeződés a tömítés és a karima felülete között olyan szivárgási utat hoz létre, amelyet semmilyen csavarterhelés nem tud legyőzni.

Tömítésanyag és bevonat kiválasztása a szervizfeltételekhez

A hullámos fémtömítés alapfémének és felületi bevonatának egyaránt kompatibilisnek kell lennie a technológiai közeggel, a hőmérséklettel és a nyomással. A nem megfelelő kombináció használata korróziós szivárgási utak kialakulásához vezet a kezdeti sikeres telepítés után – gyakran több hónapig.

A nem szabványos üzemi feltételekhez meghatározott egyedi hullámos tömítések esetében a beszerzés előtt mindig szerezzen be egy anyagkompatibilitási igazolást a tömítés gyártójától – különösen halogénezett folyadékok, erős savak vagy hidrogén-szolgáltatás esetén 300°C felett, ahol az anyagok kölcsönhatása nem intuitív.

Lépésről lépésre beszerelési eljárás hullámos fém tömítésekhez

Kövesse ezt a sorrendet eltérés nélkül. Minden lépés attól függ, hogy az előzőt megfelelően végezték-e el.

1. Beszerelés előtt ellenőrizze a tömítés méreteit. Mérje meg a tömítés belső átmérőjét, külső átmérőjét és vastagságát féknyergekkel. Hasonlítsa össze a karima specifikációs rajzával. Még egy 0,5 mm-es átmérőjű hiba is a tömítésen azt okozhatja, hogy a tömítés túlnyúlik a csőfuraton, ami áramláskorlátozást és a tömítés szélének turbulencia okozta erózióját okozhatja. Egyedi hullámos tömítések esetén a méretellenőrzés kötelező – ne feltételezze, hogy a szállított tömítés mérés nélkül megegyezik a rajzzal.
2. Vizsgálja meg a tömítés felületi hibáit. Jó megvilágítás mellett vizsgálja meg a hullámos fém tömítés mindkét oldalát, hogy nincsenek-e sugárirányú karcolások a hullámok, horpadások vagy bevonat üregei között. A két vagy több hullámgerincen keresztező karcolás közvetlen szivárgási utat biztosít a furatból a légkörbe. A sugárirányú felületi hibákkal rendelkező tömítések elutasítása és cseréje – a tömítés költsége triviális a meghibásodott csatlakozás költségeihez képest.
3. Ha előírják, vigyen fel tömítés-kenőanyagot vagy ülékkeveréket. Néhány hullámos fém tömítés alkalmazása esetén vékony bevonat beragadásgátló vagy tömítés-ülékkeveréket kell alkalmazni a karima felületén (nem a tömítésen). Ez csökkenti az ülés során szükséges súrlódási erőt és javítja a kezdeti érintkezés egyenletességét. Ne alkalmazzon kenőanyagot a grafit bevonatú tömítésekre a gyártó jóváhagyása nélkül – a kenőanyag veszélyeztetheti a grafitbevonat tapadását.
4. Pontosan középre állítsa a tömítést az alsó karima felületén. Használja a csavarfuratokat vezetőként – a tömítést úgy kell középre igazítani, hogy a csavarfuratok koncentrikusan illeszkedjenek a tömítés csavarfuratmintájához, és a belső átmérő koncentrikus legyen a csőfurattal. Használjon beállító csapokat két csavarfuratban, ha rendelkezésre áll. A középen kívüli tömítés egyenlőtlenül helyezi el az ülési feszültséget a hullámmintázatban, és nagyobb igénybevételű zónát hoz létre, amely túlnyomja a hullámokat az egyik oldalon, miközben a másik oldalt nem helyezi el.
5. Óvatosan húzza le a felső karimát a tömítés elmozdulása nélkül. Vezesse a felső karimát a beállító csapokra vagy csavarokra anélkül, hogy leejtené – a tömítést érő ütközés behorpadhatja a hullámokat, és szivárgási utak keletkezhetnek, még mielőtt a meghúzás elkezdődne. Ha a karima felületei párhuzamosak és a tömítés középen van, húzza meg kézzel az összes anyát, hogy a helyén tartsa a szerelvényt.
6. Vigyen fel csavarkenőanyagot a menetekre és a csapágyfelületekre. Kenje meg a csavarmeneteket és az anya csapágyfelületének alsó részét a megadott kenőanyaggal – jellemzően moly-diszulfid vagy nikkel beragadásgátló keverékkel. A csavarkenőanyag nem kötelező : enélkül az alkalmazott nyomaték jelentős részét a menetsúrlódás emészti fel, nem pedig a csavar terhelése, ami alulfeszült ízületeket eredményez, amelyek szivárognak. A nyomatékszámításoknál használt anyatényező (K-tényező) a megadott kenőanyagot feltételezi – a kenőanyag cseréje a célnyomaték újraszámítása nélkül helytelen csavarterhelést eredményez.
7. Húzza meg a csavarokat csillagmintával több menetben. Soha ne húzza meg a csavarokat körkörös sorrendben – ez egyenetlen tömítést és hajlítási feszültséget eredményez a karimán. Használjon csillag (kereszt) mintát, három nyomatékmeneten keresztül: első lépés at A célnyomaték 30%-a , második menet at A célnyomaték 70%-a , harmadik menet at A célnyomaték 100%-a . A 8 vagy több csavarral rendelkező karimák esetén adjon hozzá egy negyedik ellenőrző menetet a forgásirányban, hogy megbizonyosodjon arról, hogy az összes csavar elérte a célnyomatékot anélkül, hogy laza lenne.
8. Végezze el a visszahúzó nyomatékot a kezdeti hőciklus után. Az üzemi körülmények közötti első felfűtési és hűtési ciklus után húzza meg az összes csavart az eredeti célértékre. A hullámos fém tömítések feszültséglazításon mennek keresztül, miközben a bevonó anyagok tartós terhelés hatására kúsznak, és ezt az ellazulást az első termikus ciklus felgyorsítja. Egyetlen visszahúzási nyomaték visszanyeri az elveszett csavarterhelést, és biztosítja a tömítés hosszú távú integritását.

Csavarnyomaték kiszámítása: A számok helyes meghatározása

A megfelelő csavarhúzási nyomaték a legpontosabb követelmény a hullámos fém tömítések beszerelésénél. A megcélzott nyomatéknak elegendő csavarterhelést kell generálnia a tömítés hullámainak teljes rögzítéséhez, és megfelelő rögzítési feszültséget kell fenntartani üzemi nyomás alatt – de nem haladhatja meg a karima szerkezeti kapacitását vagy a tömítés benyomási határát.

A diagram egy kritikus gyakorlati pontot szemléltet: A zsírozott csavarok 30-35%-kal kisebb nyomatékot igényelnek, mint a száraz csavarok, hogy ugyanazt a csavarterhelést generálják . A száraz csavar forgatónyomatékának alkalmazása a megkent csavarokra túlterheli a tömítést és a karimákat. Mindig az adott kenőanyaghoz kiszámított nyomatékértéket használja, és soha ne cserélje ki a kenőanyag típusokat újraszámítás nélkül.

A hullámos fém tömítés karimás csatlakozásainak általános nyomatékképlete a következő:

T = K × F × d

Ahol T = célnyomaték (Nm), K = anyatényező (0,12–0,15 olajkenés esetén; 0,18–0,22 száraz esetén), F = szükséges csavarterhelés (N) a tömítés illesztési feszültségigényéből számítva, és d = névleges csavarátmérő (m). A szabványos karimaosztályok esetében a szükséges F csavarterhelés az ASME PCC-1 vagy az EN 1591 számításaiból származik, a tömítés minimális illeszkedési feszültsége (m-tényező) és üzemi nyomás adatai alapján.

Gyakori telepítési hibák és következményeik

A leggyakoribb telepítési hibák és azok közvetlen következményeinek megértése lehetővé teszi az ellenőrző csoportok számára, hogy azonosítsák és kijavítsák a problémákat, mielőtt a csatlakozás nyomás alá kerül.

Telepítés utáni ellenőrzés és szivárgásvizsgálat

A telepítési eljárás helyes végrehajtása nem szünteti meg a telepítés utáni ellenőrzés szükségességét. A szisztematikus telepítés utáni ellenőrzés még azelőtt észleli a hibákat, hogy a kötés teljes működési feltételeknek van kitéve, ahol a meghibásodás költséges és potenciálisan veszélyes.

• A csavar nyomatékának vizuális ellenőrzése: A végső nyomaték áthaladása után jelölje meg minden csavart és anyát festékjelzővel vagy nyomatékcsíkkal. Bármely csavar, amely a szervizellenőrzés során forog – amelyet a csík eltolódása jelez – elvesztette a feszességét, és újra meg kell húzni.
• Hidrosztatikus nyomáspróba: A technológiai csővezetékek új telepítése esetén végezzen hidrosztatikai vizsgálatot az ASME B31.3 vagy a vonatkozó kód szerint megengedett legnagyobb üzemi nyomás (MAWP) 1,5-szeresével. Tartsa legalább 30 percig, és szemrevételezéssel ellenőrizze az összes karimás csatlakozást, hogy nincs-e benne nedvesség vagy sírás jele. A hullámos fém tömítéseknek a próbanyomáson nulla szivárgást kell mutatniuk, ha megfelelően vannak felszerelve.
• Pneumatikus tesztelés gázszolgáltatáshoz: Ahol a hidrosztatikus tesztelés nem praktikus (műszervezetékek, gázrendszerek), a pneumatikus tesztelés alacsonyabb próbanyomáson (jellemzően 1,1x MAWP) sűrített nitrogénnel szabványos. Vigyen fel szappanos vizes oldatot vagy egy erre a célra szolgáló szivárgásérzékelő folyadékot a tömítés kerületére, és figyelje meg a buborékképződést legalább 10 perces tartási idő alatt.
• Retorque ellenőrzés az első tervezett karbantartáskor: Dokumentálja az első hőciklus után alkalmazott visszaforgatási nyomaték értékeket. Minden olyan csavar, amely 10%-nál nagyobb nyomatékot igényel a célértékhez való visszatéréshez, folyamatos feszültséglazulást jelez, amelyet a következő karbantartási intervallumnál figyelni kell.

Gyakran ismételt kérdések a hullámos fém tömítések beszerelésével kapcsolatban

1. kérdés: Felhasználható-e újra egy hullámos fém tömítés, miután a karimás csatlakozást karbantartás céljából kinyitották?

Nem. A hullámos fém tömítéseket soha nem szabad újra felhasználni, ha már csavarterhelés alá helyezték őket. A kezdeti meghúzás során a hullámgerincek szabályozott képlékeny deformáción mennek keresztül, ahogy beágyazódnak a karima felületeibe, és a bevonóanyag mikrofelületi egyenetlenségekké oszlik el. Ez az alakváltozás maradandó – a kötés szétszerelésekor a hullámok összenyomott állapotban vannak, és nem lehet visszaállítani eredeti profiljukat. A használt tömítés visszaszerelése nem eredményez megfelelő érintkezést, és a kezdeti nyomásgyakorlás szinte biztosan szivárgást eredményez. Minden karimás csatlakozás kinyitásakor mindig helyezzen be új tömítést, függetlenül attól, hogy a kötés milyen rövid ideig volt üzemben.

2. kérdés: Mi a különbség a hullámos fém tömítés és a spirálisan tekercselt tömítés között, és mikor kell mindegyiket használni?

A hullámos fémtömítés egy préselt fémlemez formált hullámokkal – vékony, könnyű, és pontos karimafelületet igényel a megbízható tömítéshez. A spirálisan tekercselt tömítés egy fémszalagból és puha töltőanyagból áll, amelyek spirálban vannak feltekercselve, így lágyabb, jobban illeszkedő illeszkedést biztosítanak. A hullámos fém tömítések előnyben részesíthetők, ha a karima felületének állapota ellenőrizhető és karbantartható, a súly és a vastagság kritikus (hőcserélő alkalmazások), vagy a nagyon magas hőmérséklet kizárja a lágy töltőanyagokat. A spirálisan tekercselt tömítések előnyösek, ha a karima felületein kisebb egyenetlenségek vannak, ha fontos a könnyű beszerelés a pontos nyomatékszabályozás nélkül, vagy alacsonyabb nyomású közüzemi szolgáltatásoknál, ahol elnézőbb illeszkedési viselkedésük csökkenti a beszerelés kockázatát.

3. kérdés: Hogyan határozhatok meg egyedi hullámos tömítést egy nem szabványos karimához?

Adjon át a tömítés gyártójának egy méretezett rajzot vagy CAD-fájlt, amelyen látható: belső átmérő, külső átmérő, csavarfuratkör átmérője, csavarfuratok száma és átmérője, valamint a tömítés vastagsága. Ezenkívül adja meg az üzemi feltételeket – a folyadék típusát, az üzemi hőmérsékletet, az üzemi nyomást és a ciklikus hőmérséklet- vagy nyomásváltozásokat. A kompatibilitás ellenőrzéséhez mellékelje a karima anyagát. A kritikus üzemben (nagynyomású, mérgező folyadék, hidrogénüzemben) használt egyedi hullámos tömítéseknél adja meg a szükséges nyomásosztályt és a vonatkozó tervezési kódot (ASME, EN vagy egyéb), hogy a gyártó meg tudja győződni arról, hogy a kialakítás megfelel az előírt biztonsági ráhagyásnak.

4. kérdés: Milyen felületi bevonatot kell kiválasztani a 350°C-on gőzüzemben használt hullámos fémtömítéshez?

A grafitbevonat a szabványos és legmegfelelőbb választás a 350°C-os gőzszolgáltatáshoz. A grafit kiváló kenést biztosít az ültetés során (csökkenti a teljes hullámos érintkezés eléréséhez szükséges nyomatékot), megőrzi tulajdonságait az ismételt hőciklusokon keresztül, és kémiailag kompatibilis a gőzzel a teljes vonatkozó hőmérsékleti tartományban. A PTFE bevonat 260°C felett nem ajánlott, mivel e hőmérséklet felett kezd lebomlani és káros bomlástermékeket bocsát ki. A gőzüzemben használt rozsdamentes acél nemacél hullámos tömítésekhez a grafit bevonatú 316L-es rozsdamentes tömítés 350°C-on megfelel a szabványos specifikációnak, és kiváló hosszú távú megbízhatóságot biztosít.

5. kérdés: Hogyan kell a hullámos fém tömítéseket tárolni beszerelés előtt?

A hullámos fém tömítő tömítéseket az eredeti csomagolásukban, száraz, szabályozott hőmérsékletű környezetben, közvetlen napfénytől, olajoktól és vegyi gőzöktől védve tárolja. A tömítéseket vízszintesen vagy függőlegesen, a teljes felületükön alátámasztva kell tárolni – soha nem szabad a szélükön támaszkodva tárolni, mert ez tartósan eltorzíthatja a vékony fémet és veszélyeztetheti a hullámos profilt. A grafit bevonatú tömítések különösen érzékenyek a szennyeződésekre: még a tömítés felületén lévő ujjlenyomat-olajok is lokálisan csökkenthetik a bevonat tapadását a karima felületéhez. A csomagolásból való kivétel után mindig tiszta pamutkesztyűvel kezelje a tömítéseket. A megfelelően tárolt bevonat nélküli fémtömítéseknek nincs meghatározott eltarthatósági ideje, de a grafit- és PTFE-bevonatú tömítéseket a gyártástól számított 3-5 éven belül fel kell használni a bevonat integritásának biztosítása érdekében.

6. kérdés: Mi a helyes eljárás, ha egy hullámos fém tömítési kötés kisebb szivárgást mutat a kezdeti nyomás alá helyezés után?

Először is, nyomásmentesítse a rendszert a biztonságos működési szintre, mielőtt bármilyen korrekciós intézkedést megtenne – soha ne próbálja meghúzni a csavarokat a nyomás alatt lévő kötéseken hullámos fémtömítések szervizelése során, mivel a tömítés a benyomási határon vagy annak közelében lehet, és a nyomás alatti további nyomaték hirtelen katasztrofális meghibásodást okozhat. Nyomásmentesítés után hajtson végre egy nyomaték-ellenőrzést a csillagmintában, hogy megbizonyosodjon arról, hogy minden csavar a megadott célértéken van. Ha bármelyik csavart a cél alatt találja, állítsa be a célnyomatékra, és helyezze újra nyomás alá a szivárgás ellenőrzéséhez. Ha az összes csavar a célpontban volt, és a szivárgás továbbra is fennáll, a kötést teljesen szét kell szerelni – ellenőrizze a karima felületeit, hogy nem sérült-e, cserélje ki a tömítést egy új egységgel, és ellenőrizze, hogy a karima felülete és síksága megfelel-e a specifikációnak az újra összeszerelés előtt.