Станислав Горобченко - Полимерные седла поворотной арматуры. Современные подходы к выбору и изготовлению

Перспективным материалом для изготовления уплотнений является термопласт PEEK (Poly-etheretherketone или Полиэфирэфиркетон), обладающий высокой износостойкостью и сохраняющий механические свойства при температуре до 300 OC. Важное качество PEEK ─ устойчивость к воздействию водяного пара. Его использование позволяет получить износоустойчивое и термостойкое уплотнение.

Широкое распространение получили эластомеры ─ материалы, которые при приложении небольших усилий способны значительно деформироваться, а после снятия нагрузки немедленно возвращаться в исходное положение.

В качестве материала для уплотнений затворов трубопроводной арматуры используются различные резины. Высокой прочностью и хорошей сопротивляемостью к истиранию обладают резины на основе СКН (бутадиен-нитрильного каучука).

Достаточно широко для изготовления седловых уплотнений применяется EPDM ─материал уплотнения, относящийся к синтетическим эластомерам. Этиленпропиленовый каучук или этилен-пропилен-диен-каучук (аббревиатура EPDM означает Ethylene Propylene Diene Monomer rubber) отличается хорошими механическими свойствами и может работать в широком ─ от минус 50 0C до плюс 150 OC ─ температурном диапазоне. Материал устойчив к высокотемпературным и агрессивным рабочим средам ─ горячей воде, пару, щелочам. Русская аббревиатура ─ СКЭП (двойной) или СКЭПТ (тройной) этиленпропиленовый каучук.

NBR─ материал уплотнения, также являющийся эластомером, только на другой ─ акрил-нитрил-бутадиен-каучуковой ─ основе. Обладает высокой твердостью и достаточно высокой износостойкостью. В уплотнениях затворов трубопроводной арматуры также используется H-NBR ─гидрированный акрил-нитрил-бутадиен-каучук.

Сополимеризацией фторсодержащих мономеров получают т. н. фторкаучуки (или фторорганические каучуки, фторэластомеры). Присутствие фтора делает их термостойкими и устойчивыми к воздействию многих агрессивных сред. В России применительно к этим материалам используется аббревиатура СКФ. Материал уплотнения FKM (Fluorinated propylene monomer) и FPM (Fluorocarbon) ─ это разные у различных занимающихся стандартизацией организаций, названия одного и того же продукта. Материал уплотнения Viton─ торговая марка. FKM (FPM) ─ материал уплотнения, имеющий набор важных качеств: высокую теплостойкость, хорошую износостойкость и стойкость к абразивному истиранию, химическую инертность

По материалам сайта www.armatek.ru [5]

Для сравнения приведем материалы, которые использует известная американская компания Jamesbury для своих шаровых кранов и поворотных затворов.

Компания Jamesbury производит арматуру с полимерными седлами, начиная с 1956 года, и накопила значительный опыт в эксплуатации подобной арматуры.

Ее наиболее используемые типы пластмасс для шаровых кранов показаны ниже, табл.1.

Табл. 1. Материалы для полимерных седел шаровых кранов компании Jamesbury

Компания производит шаровые краны и обеспечивает их разнообразными седлами из разных пластмасс, как для массового, так и специального применения. Главной задачей выбора материалов седел является надежность и устойчивая работа в как можно большем периоде эксплуатации.

Компания учитывает такие важные факторы, определяющие надежность отсечки, как природа рабочей среды. Жизнь седла в большой степени зависит от давления, температуры, степени скачков и флуктуации давления и температуры, скорости потока, скорости работы клапана, частоты циклов открытия-закрытия. Все эти параметры можно обнаружить в реальной эксплуатации. Правильный выбор седла должен противостоять всем этим факторам.

PTFE (T)

Основной тип материала седла шаровых кранов – это чистый PTFE, обеспечивающий работоспособность седла при Т -73 0С до 204 0С и химическую совместимость для множества разнообразных химических сред, также как и для работоспособности в условиях радиации.

Наполненный PTFE (M)

Наполненный или армированный PTFE сочетает в себе все свойства чистого PTFE по химической стойкости, но способен работать при более высоких температурах до 260 0С при диаметрах до DN150 мм. Седла для больших номинальных диаметрах работают при температурах до 232 0С.

PTFE С НАПОЛНИТЕЛЕМ И МЕТАЛЛИЧЕСКИМ ПРОТЕКТОРОМ (W)

PTFE с наполнителем и металлическим протектором является подвидом наполненного PTFE. Эти седла специально разработаны для условий эксплуатации с частыми гидравлическими ударами. Одно из главных применений – в целлюлозно-бумажных комбинатах на участках выдува варочных котлов.

PEEK (L)

Материал основан на полиэтилентерекетоне и значительно увеличивает способность работы седла в условиях пара. Седла предназначены для качественной отсечки в условиях насыщенного пара до 33Бар. Седла из этой пластмассы расширяют диапазон температурного применения арматуры с полимерными уплотнениями до 288 0С с повышением коррозионной стойкости.

DERLIN (R)

Седла из пластмассы DERLIN используются в арматуре, предназначенной для высоких давлений до класса ANSI 600. Это позволяет им полностью соответствовать и классу давления корпусов арматуры.

UHMV Polyethylene (U)

Пластмассы используется для чрезвычайно радиоактивных материалов, где невозможно применить пластики массового применения, такие как полиэтилен. Седла также применяют для табачной промышленности, где запрещено использование PTFE и эффективно применяются там, где рабочей средой являются высокоабразивные среды.

PFA (В)

Седла из этого пластика способны выдерживать влияние деполимеризации, таких, как при взаимодействии с бутадиеном и стерином.

Polyimide (V)

Полиимиды обеспечивают герметичную отсечку при температурах до 371 0С при эксплуатации в среде горячих газов, горячих масел, нефтей и органических теплоносителей. Однако, полиимиды непригодны для использования в среде пара или других средах, содержащих воду или водяной пар.

X-TREME (X)

Седла X-TREME имеют широкое применение. Этот фторопласт с наполнителем инженерного класса работает при температурах до 260 0С при существенно более высоких давлениях по сравнению с наполненным PTFE. Он не имеет остаточной деформации и эффекта возврата при термоциклировании и пульсациях давления, хорошо подходит для работы с паром, горячими газами, теплоносителями и применим во множестве разнообразных химических процессах и средах.

Основной принцип выбора седела арматуры заключается в нахождении такого соотношения давления и температуры, при которых седло способ надежно работать. Эти оценки основаны на перепаде давления с шаровой пробкой клапана в полностью закрытом положении и относятся только к седлам. Компания обозначает классы давления (по соотношению давления и температуры) в соответствии с принятыми классами давления для корпусов арматуры в зависимости от используемых в них материалах. Кривые по классу давления для седел из различных материалов для шаровых кранов компании Jamesbury приведены ниже, рис.1.