คู่มือซีลโลหะลูกฟูก | อุณหภูมิสูงและความดัน

ในการประมวลผลไฮโดรคาร์บอน การผลิตไฟฟ้า และการผลิตสารเคมี ส่วนประกอบที่เล็กที่สุดในระบบท่อส่งผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดบางส่วน — หน้าแปลนที่รั่วจะมีต้นทุนในการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผน เหตุการณ์ด้านความปลอดภัย และบทลงโทษตามข้อกำหนดการปล่อยมลพิษมากกว่าโหมดความล้มเหลวเดี่ยวอื่นๆ ที่ ซีลโลหะลูกฟูก ได้รับการออกแบบมาเพื่อขจัดความเสี่ยงดังกล่าว โดยส่งมอบการปิดผนึกที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะที่ทำลายปะเก็นยางและปะเก็นคอมโพสิต: อุณหภูมิคงที่สูงกว่า 500 C แรงดันเกิน 400 บาร์ และตัวกลางมีฤทธิ์กัดกร่อนเพียงพอที่จะโจมตีเหล็กกล้าไร้สนิม

01 การใช้งานทางอุตสาหกรรมของซีลโลหะลูกฟูก

A ซีลโลหะลูกฟูก ถูกใช้ทุกที่ที่ปะเก็นอีลาสโตเมอร์และไฟเบอร์คอมโพสิตไม่สามารถรักษาความสมบูรณ์ของการปิดผนึกในระยะยาวได้: หน้าแปลนเครื่องปฏิกรณ์ปิโตรเคมี, ท่อกังหันไอน้ำ, แผ่นท่อแลกเปลี่ยนความร้อน, ข้อต่อท่อไครโอเจนิกส์ และการเชื่อมต่อวงจรหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ โครงสร้างโลหะทั้งหมดช่วยลดการคืบคลานและการย่อยสลายทางเคมี ซึ่งเป็นกลไกทั้งสองที่รับผิดชอบต่อการรั่วไหลของหน้าแปลนส่วนใหญ่ในสภาพแวดล้อมกระบวนการที่มีความต้องการสูง

ภาคแอปพลิเคชันที่สำคัญสำหรับ ซีลโลหะลูกฟูก รวมถึงโรงกลั่นน้ำมันและการแปรรูปก๊าซ ระบบท่อส่งชานชาลานอกชายฝั่ง โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและนิวเคลียร์ สายการผลิตสะอาดทางเภสัชกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ และระบบของเหลวในการทดสอบการบินและอวกาศซึ่งมีการระบุอัตราการรั่วไหลของฮีเลียมต่ำกว่า 0.01 มก./วินาทีต่อเมตรตามสัญญา

02 กลไกการปิดผนึกอุณหภูมิสูงและแรงดันสูง

ประสิทธิภาพการปิดผนึกของก ซีลโลหะลูกฟูก มาจากความยืดหยุ่นที่สปริงกลับ — ไม่ใช่ความนุ่มของวัสดุ เมื่อขันโบลท์หน้าแปลนให้แน่น ลอนลอนจะเบนกลับอย่างยืดหยุ่น ทำให้เกิดแรงเค้นสัมผัสสูง (โดยทั่วไปคือ 200 ถึง 600 MPa ในแต่ละแนวสันลอน) ซึ่งจะทำให้รูปร่างของพื้นผิวซีลเปลี่ยนรูปไปทางกายภาพ และสร้างโซนสัมผัสระหว่างโลหะกับโลหะที่สุญญากาศ

กลไกยืดหยุ่นนี้ยังคงทำงานได้ภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน เนื่องจากลอนยังคงออกแรงสปริงต่อไปในขณะที่หน้าแปลนขยายและหดตัว การศึกษาเกี่ยวกับชุดประกอบหน้าแปลนแบบเกลียวในบริการไอน้ำที่อุณหภูมิ 540 C ยืนยันว่าปะเก็นโลหะลูกฟูกรักษาความสมบูรณ์ของการปิดผนึกผ่านรอบความร้อน 500 รอบโดยไม่มีการเพิ่มอัตราการรั่วไหลที่วัดได้ ซึ่งเป็นเกณฑ์มาตรฐานด้านประสิทธิภาพที่ปะเก็นไฟเบอร์และปะเก็นแบบเกลียวไม่สามารถเข้าถึงได้เกิน 50 ถึง 100 รอบ

• เส้นการซีลแยกกันหลายเส้น (4 ถึง 12 เส้นต่อปะเก็น) ช่วยให้มีความซ้ำซ้อน — สันที่เสียหายหนึ่งเส้นไม่ทำให้ข้อต่อเสียหาย
• แรงสัมผัสแบบสปริงจะชดเชยการคลายตัวของโหลดโบลต์เองซึ่งเกิดจากการคืบของหน้าแปลนและส่วนต่างการขยายตัวเนื่องจากความร้อน
• ไม่มีสารยึดเกาะหรือวัสดุตัวเติมอินทรีย์ หมายความว่าไม่มีการปล่อยก๊าซ ไม่มีการไหม้เกรียม และไม่มีการไหลของความเย็นที่อุณหภูมิสูงอย่างต่อเนื่อง
• ตัวเลือกการเคลือบพื้นผิว (เงิน, PTFE, กราไฟท์) ปรับลอนโลหะฐานให้เหมาะกับสื่อเฉพาะและข้อกำหนดการตกแต่งพื้นผิวหน้าแปลน

03 วัสดุที่ใช้ในซีลโลหะลูกฟูกสำหรับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม

การเลือกใช้วัสดุสำหรับก ซีลโลหะลูกฟูก อยู่ภายใต้พารามิเตอร์สามประการ ได้แก่ เพดานอุณหภูมิในการทำงาน ความเข้ากันได้ทางเคมีของตัวกลาง และความสัมพันธ์ด้านความแข็งระหว่างปะเก็นและหน้าหน้าแปลน ปะเก็นจะต้องนุ่มกว่าวัสดุหน้าแปลนเพื่อฝังโดยไม่มีรอยเป็นรอย แต่ยังแข็งพอที่จะต้านทานการระเบิดที่แรงดันใช้งานสูงสุด

04 ซีลโลหะลูกฟูกสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในการใช้งานหน้าแปลนได้

การนำกลับมาใช้ใหม่ได้ขึ้นอยู่กับว่ายอดลอนเกินขีดจำกัดการโก่งตัวแบบยืดหยุ่นหรือไม่ระหว่างการติดตั้งครั้งแรก ก ซีลโลหะลูกฟูก ที่ถูกขันอย่างถูกต้องตามโหลดโบลต์ที่ระบุของผู้ผลิต - บีบอัดลอนให้ไม่เกิน 25 ถึง 40% ของความสูงอิสระ - คงการสปริงกลับที่เพียงพอสำหรับรอบการบริการเพิ่มเติมหนึ่งรอบหลังจากการถอดออก โดยมีเงื่อนไขว่าการเคลือบพื้นผิวเบาะยังคงอยู่ในสภาพสมบูรณ์และไม่มีรูพรุนหรือการกัดกร่อนบนแนวยอด

05 วิธีเลือกซีลโลหะลูกฟูกที่เหมาะสมสำหรับระบบท่อและหน้าแปลน

ข้อกำหนดที่ถูกต้องของ ซีลโลหะลูกฟูก ต้องมีพารามิเตอร์ทางวิศวกรรมที่ตรงกันหกตัวกับสภาพการทำงานและกลไกของระบบหน้าแปลน การลดขนาดพารามิเตอร์ตัวใดตัวหนึ่งจะสร้างเงื่อนไขสำหรับความล้มเหลวในการซีลก่อนกำหนด โดยไม่คำนึงถึงคุณภาพการติดตั้ง

• ขนาดท่อที่กำหนดและมาตรฐานหน้าแปลน: มาตรฐานมิติ ASME B16.20, EN 1514-6 หรือ JIS B 2404 ควบคุม OD, ID และรูปแบบรูสลักเกลียว ระบุตามมาตรฐานเสมอ ไม่ใช่เฉพาะเส้นผ่านศูนย์กลาง
• ระดับความดัน: ASME Class 150 ถึง Class 2500 กำหนดความเครียดที่นั่งขั้นต่ำที่ต้องการ ระดับแรงดันที่สูงกว่าต้องการระยะพิทช์ของลอนที่ละเอียดกว่าและวัสดุฐานที่แข็งกว่า
• อุณหภูมิการออกแบบ: เลือกโลหะฐานที่มีเพดานอุณหภูมิอย่างน้อย 50 C เหนืออุณหภูมิกระบวนการสูงสุดเพื่อรักษาระดับความปลอดภัยในระหว่างสภาวะที่ไม่ปกติ
• เคมีของสื่อ: สื่อตัวอ้างอิงโยงกับเมทริกซ์ความเข้ากันได้ของวัสดุสำหรับโลหะฐานและการเคลือบผิว สารที่ประกอบด้วยคลอไรด์ต้องใช้ Hastelloy หรือไทเทเนียมมากกว่าสเตนเลสออสเทนนิติกมาตรฐาน
• พื้นผิวหน้าแปลน: หน้าแปลนเรียบ (Ra 0.8–3.2 um) จับคู่กับซีลลูกฟูกเคลือบเงินหรือโลหะเปลือย หน้าแปลนยกหน้าหรือ RTJ ต้องใช้รูปทรงที่ตรงกัน ห้ามใช้ปะเก็นหน้าแบนแทนหน้าแปลนยกหน้า
• โหลดโบลต์ที่มีอยู่: คำนวณความเค้นของโบลต์ที่เกิดขึ้นจริงที่แรงบิดเป้าหมาย หากการรับน้ำหนักของโบลต์ไม่เพียงพอต่อแรงกดในการนั่งขั้นต่ำ ให้ระบุวัสดุฐานที่อ่อนลงหรือระยะห่างของลอนที่กว้างขึ้นเพื่อลดภาระในการประกอบที่จำเป็น

06 ซีลโลหะลูกฟูกกับปะเก็นแผลเกลียว: ความแตกต่างที่สำคัญ

ที่ ซีลโลหะลูกฟูก และปะเก็นแผลแบบเกลียวเป็นทั้งโซลูชันการปิดผนึกโลหะสำหรับข้อต่อหน้าแปลนแรงดันสูง แต่จะแตกต่างกันโดยพื้นฐานในด้านโครงสร้าง กลไกการปิดผนึก และช่วงการใช้งานที่เหมาะสมที่สุด

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับซีลโลหะลูกฟูก

ต้องใช้แรงบิดโบลต์เท่าใดในการติดตั้งซีลโลหะลูกฟูก

แรงบิดของสลักเกลียวที่ต้องการจะแตกต่างกันไปตามขนาดของปะเก็น ความแข็งของวัสดุ และระดับหน้าแปลน ตามคำแนะนำทั่วไป DN 50 Class 300 ซีลโลหะลูกฟูก ในเหล็กสเตนเลส 316 ต้องใช้แรงกดประมาณ 80 ถึง 120 นิวตันเมตรต่อสลักเกลียวโดยใช้สลักเกลียว M16 ที่หล่อลื่น เพื่อให้ได้ค่าความเค้นในการนั่งเป้าหมายที่ 200 ถึง 350 MPa ที่ยอดลอน ตารางแรงบิดของผู้ผลิตที่ปรับเทียบตามรูปทรงของปะเก็นเฉพาะและเกรดโบลต์ต้องใช้เสมอ — ตารางแรงบิดที่หน้าแปลนทั่วไปไม่เพียงพอสำหรับการใช้งานปะเก็นโลหะ

ซีลโลหะลูกฟูกเหมาะสำหรับการบริการไฮโดรเจนหรือไม่

ใช่. โครงสร้างโลหะทั้งหมดของ ซีลโลหะลูกฟูก ทำให้เป็นหนึ่งในประเภทปะเก็นที่ต้องการสำหรับบริการไฮโดรเจนแรงดันสูง (ตามที่ระบุใน ASME PCC-1 และ API 660) การไม่มีสารตัวเติมอินทรีย์จะช่วยลดการซึมผ่านของไฮโดรเจนผ่านวัสดุตัวตัวเติม ซึ่งเป็นโหมดความล้มเหลวที่ทราบกันดีอยู่แล้วของปะเก็นแผลแบบเกลียวในไฮโดรเจนที่สูงกว่า 200 บาร์ วัสดุฐานสเตนเลส Inconel 718 หรือ 316L ได้รับการระบุไว้สำหรับการต้านทานการเปราะของไฮโดรเจนในการให้บริการแรงดันสูงที่ยั่งยืน

สามารถใช้ซีลโลหะลูกฟูกกับหน้าแปลนยกสูง (RF) ได้หรือไม่

ใช่. ที่ ซีลโลหะลูกฟูก มีขนาดเท่ากับที่นั่งบนพื้นที่สัมผัสหน้ายกของหน้าแปลน ASME B16.5 และ B16.47 โดยมีปะเก็น OD ตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางหน้ายก การเคลือบสีเงินหรือเหล็กอ่อนบนลอนลอนรองรับพื้นผิว 3.2 ถึง 6.3 um ตามแบบฉบับของหน้าแปลน RF มาตรฐาน หน้าแปลนแบบหน้าเรียบและข้อต่อแบบวงแหวน (RTJ) จำเป็นต้องมีข้อกำหนดรูปทรงของปะเก็นแยกกัน และต้องไม่สับเปลี่ยนกับการออกแบบ RF

ระยะเวลารอคอยสำหรับซีลโลหะลูกฟูกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแบบกำหนดเองคือเท่าไร?

ขนาดมาตรฐานตั้งแต่ DN 15 ถึง DN 600 ในวัสดุทั่วไป โดยทั่วไปจะมีจำหน่ายจากสต็อกหรือใช้เวลารอในการผลิต 5 ถึง 10 วันทำการ เจาะขนาดใหญ่แบบกำหนดเอง ซีลโลหะลูกฟูก ขนาดที่สูงกว่า DN 600 โลหะผสมที่ไม่ได้มาตรฐาน เช่น Hastelloy C-22 หรือไทเทเนียมเกรด 5 หรือการเคลือบพิเศษต้องใช้เวลา 3 ถึง 6 สัปดาห์ในการผลิต โปรแกรมการผลิตฉุกเฉินสามารถบีบอัดเป็นเวลา 10 ถึง 15 วันสำหรับการปิดโรงงานที่สำคัญโดยต้องแจ้งให้ทราบล่วงหน้า