Определение минимального необходимого и максимального допустимого усилий обжатия при эксплуатации термостойких уплотнений на основе графитовой фольги.

Аннотация

Благодаря высокой термической устойчивости графитовая фольга (ГФ) широко используется для получения высокотемпературных уплотнений для герметизации трубопроводов.

Принцип действия уплотнения заключается в том, что оно зажимается между двумя герметизируемыми поверхностями и препятствует проникновению жидкости или газа в окружающую среду.

Герметичность уплотнения характеризуется уровнем утечки газа через материал; согласно международным стандартам для графитового уплотнения в форме кольца должен достигаться определенный класс герметичности (величина уровня утечки гелия, не превышающая значения 1,0; 0,1; 0,01 и 0,001 мг/м/с).

Данная работа посвящена определению эксплуатационных характеристик уплотнений на основе ГФ и выявлению влияния температуры на данные характеристики.

Были определены минимальное усилие обжатия прокладки (МПа) при сборке, необходимое для обеспечения определенного класса герметичности и максимальное усилие обжатия, допустимого при сборке фланцевого соединения, за которое принимается значение нагрузки на цикле, предшествующем разрушению образца.

Скорость утечки полученных уплотнений закономерно снижается с увеличением усилия обжатия.

В диапазоне нагрузок до 120 МПа все образцы позволяют достичь класса герметичности 0,001 мг/м/с.

Максимальное значение усилия поджатия характерно для ГФ, армированной перфорированным стальным листом (220 МПа при 25°C) в сравнении с ГФ без армирующего компонента (140 - 160 МПа при 25°C).

Значения максимального усилия поджатия прокладок снижаются при повышении температуры до 150°C, но в целом различия между образцами без армировки (100 МПа) и с армирующим материалом (160 МПа) сохраняются.

Дальнейшее повышение температуры до 300°C не оказывает влияния на прочность образцов.

Таким образом, показано, что повышение температуры не приводит к критическому ухудшению эксплуатационных характеристик уплотнительных материалов из ГФ с армирующим наполнителем, и для данного материала даже при 300°C максимальный класс герметичности достигается при нагрузке (120 МПа), которая ниже максимально допустимой (160 МПа).