انواع مختلفی از واشرهای آب بندی وجود دارد و واشرهای ساخته شده از مواد مختلف کاربردها و عملکردهای متفاوتی دارند. پس کدام ماده بهتر است؟ چگونه به طور خاص انتخاب کنیم؟ ویرایشگر 8 واشر معمولی آب بندی را برای تجزیه و تحلیل و مقایسه انتخاب کرده است. فقط با درک پارامترهای دقیق می توانیم انتخاب دقیق تری داشته باشیم!
1. ورق لاستیکی صنعتی
لاستیک طبیعی برای محیط هایی مانند آب، آب دریا، هوا، گازهای بی اثر، قلیایی ها، محلول های آب نمک و غیره مناسب است اما در برابر روغن های معدنی و حلال های غیر قطبی مقاوم نیست. دمای استفاده طولانی مدت آن از 90 درجه تجاوز نمی کند و عملکرد آن در دمای پایین عالی است. می توان از آن بالاتر از -60 درجه استفاده کرد.
لاستیک نیتریل برای فرآورده های نفتی مانند نفت، روغن روان کننده، روغن کوره و غیره مناسب است. دمای استفاده طولانی مدت آن 120 درجه است و در روغن داغ تا 150 درجه را با محدوده دمایی پایین -10 تحمل می کند. ~-20 درجه
لاستیک کلروپرن برای آب دریا، اسیدهای ضعیف، بازهای ضعیف و محلول های نمکی مناسب است. مقاومت عالی در برابر اکسیژن و پیری ازن دارد و مقاومت روغن آن نسبت به لاستیک نیتریل پایین تر است اما نسبت به سایر لاستیک های عمومی برتری دارد. دمای استفاده طولانی مدت آن زیر 90 درجه است و حداکثر دمای استفاده از 130 درجه تجاوز نمی کند. دمای پایین -30~{4}} درجه است.
انواع مختلفی از لاستیک فلورو وجود دارد که هر کدام دارای مقاومت عالی در برابر اسید و اکسیداسیون و همچنین مقاومت در برابر روغن و حلال هستند. تقریباً در تمام محیط های اسیدی و همچنین برخی روغن ها و حلال ها با دمای استفاده طولانی مدت زیر 200 درجه قابل استفاده است.
ورق لاستیکی معمولاً به عنوان یک واشر فلنج برای خطوط لوله یا منهولها و دستهولهایی که اغلب جدا میشوند، با فشار بیش از 1.568 مگاپاسکال استفاده میشود. در میان انواع واشر، واشرهای لاستیکی نرم ترین هستند و عملکرد چسبندگی خوبی دارند، که می تواند با نیروی پیش سفت اندک به اثر آب بندی دست یابد. بنابراین، هنگامی که واشر تحت فشار داخلی قرار می گیرد، به دلیل ضخامت یا سختی کم، مستعد اکستروژن است.
ورقه های لاستیکی مورد استفاده در حلال های آلی مانند بنزن، کتون ها و اترها مستعد تورم، افزایش وزن، نرم شدن و چسبندگی هستند که منجر به شکست مهر و موم می شود. به طور کلی، اگر درجه تورم بیش از 30٪ باشد، نمی توان از آن استفاده کرد.
در شرایط فشار کم (مخصوصاً زیر 0.6MPa) و خلاء، استفاده از پدهای لاستیکی مناسب تر است. مواد لاستیکی دارای چگالی خوب و نفوذپذیری هوا کم هستند. به عنوان مثال فلوئوروبربر مناسب ترین واشر آب بندی ظروف خلاء با حداکثر درجه خلاء 1.3 × 10-7Pa است. هنگام استفاده از پدهای لاستیکی در محدوده خلاء 10-1~10-7Pa، آنها باید پخته و تخلیه شوند.
2. ورق لاستیکی آزبست
قیمت پایین تر در مقایسه با سایر واشرها، استفاده راحت. بزرگترین مشکل این است که اگرچه لاستیک و برخی پرکننده ها به مواد واشر اضافه می شوند، اما هنوز نمی توانند منافذ کوچک متصل به هم را به طور کامل پر کنند و در نتیجه ردیابی نفوذ می کند. بنابراین، حتی اگر فشار و دما بالا نباشد، نمی توان از آن در محیط های با آلایندگی زیاد استفاده کرد. هنگامی که در برخی از محیط های روغنی با دمای بالا استفاده می شود، معمولاً در مراحل بعدی استفاده، به دلیل کربنیزه شدن لاستیک و پرکننده ها، استحکام کاهش می یابد، مواد شل می شود و نفوذ در سطح مشترک و داخل واشر رخ می دهد و در نتیجه کک می شود. و سیگار کشیدن علاوه بر این، ورق های لاستیکی آزبست در دمای بالا مستعد چسبیدن به سطح آب بندی فلنج هستند که برای تعویض واشر دردسرهای زیادی را به همراه دارد.
فشار استفاده از واشر در محیط های مختلف تحت شرایط گرمایش بستگی به میزان مقاومت ماده واشر دارد. آب کریستالی و آب جذب شده در مواد فیبر آزبست وجود دارد. در 110 درجه، 2/3 از آب جذب شده بین الیاف قبلا رسوب کرده است و استحکام کششی الیاف حدود 10٪ کاهش می یابد. در 368 درجه، تمام آب جذب شده رسوب می کند و استحکام کششی الیاف حدود 20٪ کاهش می یابد. بیش از 500 درجه، آب کریستال شروع به رسوب می کند و قدرت کاهش می یابد.
این محیط همچنین تأثیر قابل توجهی بر استحکام ورق های لاستیکی آزبست دارد. ورق های لاستیکی آزبست حاوی یون های کلرید و سولفید هستند که پس از جذب آب به راحتی می توانند باتری اصلی را با فلنج های فلزی خورده کنند. به خصوص، محتوای گوگرد در ورقهای لاستیکی آزبست مقاوم در برابر روغن چندین برابر بیشتر از ورقهای لاستیکی آزبست معمولی است، بنابراین برای استفاده در محیطهای غیر روغنی مناسب نیستند. واشرها ممکن است در محیط روغن و حلال متورم شوند، اما در یک محدوده خاص، تأثیر کمی بر عملکرد آب بندی دارد. به عنوان مثال، ورق لاستیکی آزبست مقاوم در برابر روغن 400 تحت یک آزمایش غوطهوری 24-ساعته در سوخت هوانوردی دمای محیط قرار میگیرد، با این شرط که افزایش وزن جذب روغن نباید از 15% تجاوز کند.
3. پلی تترا فلوئورواتیلن
پلی تترا فلوئورواتیلن مستعد جریان سرد و خزش تحت فشار و دمای بالا است، بنابراین به طور کلی در محیط های کم فشار، دمای متوسط، به شدت خورنده و غیر آلاینده مانند اسیدهای قوی، بازهای قوی، هالوژن ها، داروها و غیره استفاده می شود. دمای کار 150 درجه و فشار زیر 1MPa است. اگرچه پر شده با پلی تترا فلوئورواتیلن استحکام بالاتری دارد، اما دمای استفاده از آن از 200 درجه تجاوز نمی کند و مقاومت به خوردگی آن کاهش می یابد. حداکثر فشار کاری پدهای پلی تترا فلوئورواتیلن معمولاً از 2 مگاپاسکال تجاوز نمی کند.
به دلیل افزایش دما، مواد دچار خزش می شوند و در نتیجه فشار آب بندی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. حتی بدون گرم شدن، با گذشت زمان، تنش فشاری روی سطح آببندی کاهش مییابد و در نتیجه «پدیده کاهش استرس» ایجاد میشود. این پدیده در واشرهای مختلف رخ می دهد، اما پدیده تنش زدایی واشرهای PTFE جدیتر است و باید به آن توجه داشت.
ضریب اصطکاک پلی تترا فلوئورواتیلن نسبتاً کوچک است (با تنش فشاری بیشتر از 4 مگاپاسکال و ضریب اصطکاک 0.035-0.04)، و واشر مستعد لغزش به بیرون در حین پیش سفت شدن است، بنابراین بهتر است از یک سطح فلنج محدب مقعر استفاده کنید. هنگام استفاده از فلنج تخت، قطر خارجی واشر می تواند با پیچ در تماس باشد تا از لغزش واشر به سمت بیرون جلوگیری کند.
با توجه به اینکه تجهیزات لعاب با پاشیدن لایه ای از لعاب چینی بر روی سطح فلز و زینترینگ آن ساخته می شود، لایه لعاب بسیار شکننده است. علاوه بر این، پاشش و جریان ناهموار لایه لعاب باعث صافی ضعیف سطح فلنج می شود. استفاده از واشرهای کامپوزیت فلزی به راحتی می تواند به لایه لعاب آسیب برساند، بنابراین توصیه می شود از یک پد PTFE با تخته آزبست و لاستیک به عنوان ماده اصلی استفاده شود. این نوع بالشتک به راحتی به سطح فلنج می چسبد و در برابر خوردگی مقاوم است و عملکرد خوبی دارد.
بسیاری از کارخانه ها از ورقه های لاستیکی آزبست پیچیده شده با نوار پلی تترا فلوئورواتیلن در محیط های بسیار خورنده با دما و فشار کم استفاده می کنند که در منهول ها و خطوط لوله که اغلب جدا می شوند استفاده می شود. به دلیل تولید و استفاده راحت آن، بسیار محبوب است.
4. تخته رزین آزبست و واشر تخته آزبست آغشته
معمولاً برای خطوط لوله، پمپ ها، شیرها، فلنج های ورودی و خروجی در محیط های اسیدی مختلف، با دمای استفاده 80 درجه و فشار زیر 0.6 مگاپاسکال استفاده می شود.
واشرهای آزبستی برای شرایط کم فشار و دمای بالا با فشار کمتر از 0.1 مگاپاسکال و دمای بیش از 800 درجه مناسب هستند. و با توجه به نیازهای خاص تجهیزات می توان آن را در واشرهایی با عرض، ضخامت و قطرهای مختلف بافته کرد. یا نوار آزبست را قطع کرده و مستقیماً روی سطح فلنج بمالید. این در رابط کوره های بزرگ اکسیداسیون اسید سولفوریک و اسید نیتریک و همچنین برخی تجهیزات فرآوری نشده استفاده می شود و تأثیر آن بسیار بیشتر از طناب آزبست اصلی است.
5. پد آزبست پیچیده شده فلزی
پوشاندن ورقهای آزبست یا ورقهای لاستیکی آزبست با ورقهای فلزی از تماس مستقیم با محیط جلوگیری میکند، از کاهش استحکام الیاف آزبست جلوگیری میکند و از نشت آن جلوگیری میکند و در نتیجه دامنه استفاده از ورقهای لاستیکی آزبست را افزایش میدهد.
دمای عمومی برای استفاده از پدهای آزبست پیچیده شده با فلز 45{3}} درجه است (برخی ممکن است به 600 تا 700 درجه نیز برسند، مانند گاز دودکش در فشار اتمسفر ~ 0.16 مگا پاسکال)، و فشار کاری 4 مگا پاسکال، با حداکثر 6 مگا پاسکال اگر فشار بیشتر افزایش یابد، واشر مستعد جریان متقاطع است و مواد هسته از همپوشانی خارج می شود.
با توجه به نیروی سفت کردن پیچ و مهره زیاد مورد نیاز برای لنت های آزبست پیچیده شده فلزی، حتی زمانی که فشار کمتر از 2.45 مگاپاسکال است، نمی توان از فلنج هایی با وزن کمتر از 25 کیلوگرم استفاده کرد. در غیر این صورت، سفتی فلنج ها و پیچ ها ناکافی به نظر می رسد و باعث تغییر شکل و در نتیجه خرابی آب بندی می شود. برخی افراد معتقدند که اگر مواد هسته به لاستیک مصنوعی با خاصیت ارتجاعی بهتر تغییر یابد، نیروی سفت شدن آن کاهش می یابد. در واقع اینطور نیست زیرا پس از نرم شدن مواد هسته، نیروی بست توسط مواد هسته جذب می شود که نمی تواند نیروی بست لازم را برای چسبیدن صفحه فلزی به سطح فلنج ایجاد کند و واشر به راحتی آسیب می بیند. . علاوه بر این، در محیطهایی با غلظت بالای یونهای کلرید و محیطهای اسیدی، همپوشانی بین لنتهای فولادی ضد زنگ و لنتهای آهنی مستعد خوردگی شکافی است.
اگر درجه حرارت بالاتر از 450 درجه باشد، می توان از فیبر سرامیکی یا فیبر کربن به عنوان ماده اصلی استفاده کرد. یک کارخانه فولاد خاص از واشرهای الیاف سرامیکی روکش فلزی برای دماهای بالای 1100 درجه استفاده می کند که پس از دو سال استفاده آسیب ندیده است. استفاده از گرافیت انعطاف پذیر به عنوان ماده اصلی موثرتر از پدهای آزبستی پیچیده شده با فلز است.
واشرهای فلزی را می توان به اشکال مختلف ساخت و به طور گسترده برای پوشش های بزرگ، سوراخ های بارگیری و تخلیه، فلنج های منهول و غیره در مبدل های حرارتی و راکتورهای مختلف استفاده می شود.
لایه ای از ورق گرافیت انعطاف پذیر بر روی سطح واشر فلزی اعمال می شود. در مقایسه با واشرهای فلزی مشابه بدون پوشش سطح، این واشر دارای نسبت پیش بارگذاری کمتر و عملکرد آب بندی بهتری است.
استفاده از نوار چروک گرافیت منعطف موجود بر روی سطح پدهای فلزی، لنتهای مسطح فلزی، پدهای دندانهدار و حتی لنتهای لاستیکی آزبست بسیاری از مشکلات نشتی را حل کرده است. به عنوان مثال، مبدل حرارتی در یک کارخانه خاص دارای فشار 5.88 مگاپاسکال، دمای 450 درجه و محیطی از هیدروژن / روغن و گاز است. من قبلا از پدهای تخت فلزی و پدهای دندانه دار استفاده کرده ام که هر دو نشتی دارند. بعداً برای حل این مشکل، نوار چروک گرافیت منعطف روی پد صاف اعمال شد. لازم به ذکر است که این فرم واشر یک اقدام ساده برای حل نشتی واشر فلنج است و کیفیت کار نوار گرافیتی انعطاف پذیر مستقیماً بر اینکه آیا تجهیزات می توانند به طور عادی کار کنند تأثیر می گذارد. اگر یک لایه چسب در پشت نوار چسب زده شود، می تواند کیفیت پوشش را بهبود بخشد.
6. پد سیم پیچ فلزی
لنت های پیچیده شده فلزی هوشمندانه از مقاومت حرارتی، انعطاف پذیری و استحکام فلزات و همچنین انعطاف پذیری مواد غیرفلزی استفاده می کنند که در نتیجه عملکرد آب بندی بهتری را به همراه دارد. در میان آنها، عملکرد لنت های گرافیتی انعطاف پذیر پیچیده شده از فولاد ضد زنگ بهترین است. نسبت پیش سفت شدن آن از لنت های بسته بندی آزبست کوچکتر است و هیچ ضرری برای نشت مویرگی فیبر آزبست وجود ندارد. شکل 2-10 منحنی رابطه بین نسبت پیش تنش و نرخ نشتی این دو را نشان میدهد. در رسانه های روغن، 0Cr13 معمولاً برای نوارهای فلزی استفاده می شود، در حالی که 1Cr18Ni9Ti برای سایر رسانه ها توصیه می شود.
پد سیم پیچ گرافیتی انعطاف پذیر نوار فولادی ضد زنگ را می توان در محیط گازی با فشار 14.7MPa (تا 19.6MPa) استفاده کرد و می تواند تا 30MPa در مایع استفاده شود. دما -190~{6}} درجه (در شرایط بی هوازی و کم فشار تا 1000 درجه قابل استفاده است).
پلی تترا فلوئورواتیلن مقاومت خوبی در برابر دمای پایین دارد و قدرت تسلیم آن در دماهای پایین بسیار بیشتر از دمای اتاق است. بنابراین پدهای سیم پیچ PTFE را می توان برای محیط های با دمای پایین مانند هیدروکربن های مایع استفاده کرد. در عین حال، افزودن نوارهای فلزی هدایت حرارتی را بهبود می بخشد و دمای استفاده از پدهای سیم پیچ پلی تترا فلوئورواتیلن می تواند به 250 درجه برسد که تا 9 مگاپاسکال و 200 درجه در محیط اسیدی قابل استفاده است.
پدهای مارپیچی برای مبدل های حرارتی، راکتورها، خطوط لوله، شیرها و فلنج های ورودی و خروجی پمپ با نوسانات فشار و دما قابل توجه است. برای فشار متوسط تا بالا و دمای بیش از 300 درجه، باید به استفاده از حلقه داخلی، حلقه بیرونی یا حلقه بیرونی داخلی توجه شود. اگر از فلنج محدب مقعر استفاده شود، پد بسته بندی با حلقه داخلی تاثیر بهتری خواهد داشت.
استفاده از ورق های گرافیت انعطاف پذیر در دو طرف پد سیم پیچ گرافیتی انعطاف پذیر نیز می تواند به اثر آب بندی خوبی دست یابد. دیگ گرمای اتلاف یک کارخانه بزرگ کود، تجهیزات کلیدی برای دمای بالا و فشار بالا است. از پدهای منعطف پیچیده شده با گرافیت با یک حلقه بیرونی استفاده می کند که در بار کامل نشتی ندارد اما با بار کاهش یافته نشت می کند. یک صفحه گرافیتی منعطف با ضخامت 0.۵ میلیمتر در دو طرف واشر اضافه شد، به شکل قوس دایرهای بریده شد، و قسمت مفصل با دهانه مایل همپوشانی داشت که به خوبی کار میکرد.
7. پدهای تخت فلزی، پدهای شکل موج، و پدهای دندانی شکل پدهای تخت فلزی و پدهای شکل موج فلزی
به طور کلی در فلنج های شیرهای فشار متوسط و بالا، خطوط لوله و تجهیزات با قطر کمتر استفاده می شود. فشار مورد استفاده بسته به دما متفاوت است، اولی از 1.568 تا 31.36 مگاپاسکال و دومی از 1.568 تا 3.92 مگاپاسکال است. مواد واشر بر اساس محیط و دما انتخاب می شود.
8. پدهای هشت ضلعی و بیضوی
واشر هشت ضلعی و واشر بیضوی (که معمولاً به عنوان "حلقه فولادی زمین" در صنعت پالایش شناخته می شود) که برای فلنج های شیار ذوزنقه ای استفاده می شود عملکرد آب بندی خوبی دارند. در سطح مخروطی شیار، پد هشت ضلعی دارای تماس سطحی است در حالی که پد بیضوی دارای تماس خطی است. بنابراین، پد بیضوی تحت نیروی چفت و بست کم چسبندگی خوبی دارد، اما نیاز به بست ثانویه دارد. و لنت های هشت ضلعی معمولاً پس از یک بار سفت شدن کمتر در معرض نشتی هستند. عیب آنها این است که به نیروی محکم پیچ و مهره زیادی نیاز دارند و هنگام استفاده در شرایط فشار کم و دمای بالا، درجه فلنج باید بالاتر از pg25 کیلوگرم باشد.