Фторопласттың әртүрлі қысымдар мен температуралардағы суық ағыстылығын есептеу
Холодная текучесть фторопласта (PTFE)
Интерактивный график ползучести: задайте давление и температуру — узнайте, на сколько процентов «потечёт» прокладка через 1 час, день, год. Расчёт по уравнению Findley с реальными константами для PTFE.
| Марка | 1 час | 1 сутки | 1 год | Применение |
|---|
Расчёт по модели Findley ε(t)=ε₀+m·tⁿ. Константы материалов получены из справочников Hindustan Polyamides, AFT Fluorotec, Bladen PTFE, Dobson Gaskets. Кликните по строке — переключите расчёт на эту марку.
УРТ өнім каталогы
РТИ, пластиктер, тығыздағыштар және жетектік белдіктерді өндіру және жеткізу. Екатеринбургтегі қоймадан жіберу.
Фторопласттың суық ағысы деген не және бұл неге маңызды
Суық ағыс (cold flow немесе сырғу — creep) — тұрақты жүктеме астындағы фторопласттың баяу қайтымсыз деформациясы. Резеңкеден айырмашылығы, PTFE-нің ұзын молекулалық тізбектерінде көлденең химиялық тігістер жоқ: қысым астында олар бір-біріне қатысты сырғиды және оларға кері оралуға ештеңе қалмайды. Таза фторопласттан жасалған тығыздағыш +23°C температурада және 14 МПа жүктемеде бірінші сағатта қалыңдығының шамамен 3%-ын, 100 сағатта 6%-ын және 10 000 сағатта 10%-ға дейін жоғалтады. Қыздыру және артық жүктеме кезінде көрсеткіштер екі және үш есе артады. Жоғарыдағы калькулятор бұл динамикады интерактивті график түрінде көрсетеді — қысым мен температураны «өзгертіп», тығыздағыштың қанша уақыт қызмет ететіндігін бірден көруге болады.
Ағыстың практикалық әсері — фланецтің қысу күшінің жоғалуы. Болттар есептелген моментке дейін қатайтылған, тығыздағыш 15 МПа қысыммен қысылған, бәрі тығыз. Бір айдан кейін тығыздағыш қалыңдығының 2%-ын жоғалтты — қысу әлсіреді ~30%-ға, микроағу пайда болды. Бір жылдан кейін 8% жоғалту қосылысты қайта қатайтқан кезде де тығыз емес етеді. Сондықтан PTFE маркасын таңдау — бұл «қалың немесе жұқа» емес, нақты жағдайлардағы **сырғу жылдамдығы** мәселесі. Виргиндік PTFE тек төмен қысымдар үшін жарамды (5 МПа-ға дейін). Қалыпты қысымдағы фланецтер үшін толтырылған PTFE қажет: шыны, көміртек, қола немесе графит сырғуды 3–7 есе азайтады.
Сырғу қалай есептеледі: Findley теңдеуі
Калькулятордың негізінде сызықтық полимерлерге арналған классикалық Findley моделі жатыр: ε(t) = ε₀ + m·tⁿ, мұндағы ε(t) — t уақыт сәтіндегі жиынтық деформация, ε₀ — лездік серпімді бөлік, m және n — материалдық тұрақтылар. PTFE үшін n көрсеткіші әдетте 0.14–0.22 аралығында болады: n неғұрлым аз болса, деформация уақыт өте келе соғұрлым баяу «жылжиды» (толтырылған маркалар). m коэффициенті төмен жүктемелерде кернеуге тура пропорционал және ұсынылған p_max шегінен асқанда сызықты емес түрде өседі. Температураға тәуелділік экспоненциалды (Аррениус): +100°C температурада сырғу жылдамдығы +23°C-пен салыстырғанда 3.5 есе жоғары, ал +200°C-та — шамамен 10 есе.
Әрбір марка үшін тұрақтылар нақты өндірушілердің анықтамалық қисықтары бойынша калибрленген — Hindustan Polyamides, AFT Fluorotec, Bladen PTFE, Dobson Gaskets. Кез келген параметрді өзгерткенде калькулятордағы график пен кесте лезде жаңартылады. Карточкалардағы түстік индикация сыни мәнді көрсетеді: жасыл — деформация 5%-дан аз, сары — 5–15% (тұрақты қайта қатайту қажет), қызыл — 15%-дан көп (басқа марка немесе құрылымдық шаралар қажет). Графиктің астындағы күй жолағы ағымдағы комбинация үшін мәтіндік ұсыныс береді.
Сырғуға төзімділігі бойынша фторопласт маркаларын салыстыру
Төмендегі кестеде — типтік коэффициенттері мен қолданылу аймақтары бар фторопласт-4 (Ф-4) негізгі маркалары көрсетілген. Барлық маркалар ГОСТ 10007-80 (немесе өндірушінің ТУ) бойынша өзектер, парақтар, таспалар, пластиналар түрінде шығарылады. «УРТ» АҚ келтірілген барлық композициялардан тығыздағыштар мен пішінді бұйымдарды өндіреді.
| Марка | Белгіленуі | Макс. қысым | Сырғудың төмендеуі |
|---|---|---|---|
| Виргиндік (таза PTFE) | Ф-4 | 5 МПа | 1× (эталон) |
| 15% шыны талшықпен | Ф-4 + 15% GF | 14 МПа | 2 есе |
| Шыны талшығымен 25% | Ф4С25 | 20 МПа | 3 есе |
| Көміртегімен 25% | Ф-4 + CF25 | 25 МПа | 3.5 есе |
| Графитпен 15% | Ф-4 + графит | 15 МПа | 2.4 есе |
| Қоламен 40% | Ф4К20, Ф4Б | 30 МПа | 4 есе |
| Модификацияланған TFM | Ф-4 TFM | 12 МПа | 1.5 есе |
Маңызды: толтырғыштар серпімділік модулін арттырып, жылжуды азайтады, бірақ басқа қасиеттерді нашарлатады. Шыны талшығына фторсутек және фосфор қышқылы әсер етуі мүмкін — агрессивті химия үшін көміртегі жақсырақ. Қола химиялық инерттілікті төмендетеді және тамақ және фармацевтика өнеркәсібіне жарамайды — бұл үшін жұмыс қысымы төмендетілген таза виргинді PTFE немесе TFM (виргиндімен салыстырғанда механикалық қасиеттері жақсартылған металсыз модификацияланған фторопласт) қолданылады.
Қысым мен температураның әсері: нақты қисықтар
Төмендегі кестеде — тығыздағыштарды пайдаланудың үш типтік сценарийі бойынша есептеу нәтижелері. Жағдайлар мен маркаға байланысты мінез-құлықтың қалай күрт өзгеретіні көрінеді. Барлық мәндер — 1 жыл пайдалану (8760 сағат) кейінгі тығыздағыш қалыңдығының пайыздық деформациясы.
| Сценарий | Виргинді | Шыны 25% | Қола 40% |
|---|---|---|---|
| Стандартты фланец: 15 МПа, +20°C | 11% (бас тарту) | 2% (норма) | 1.5% (норма) |
| Ыстық фланец: 20 МПа, +150°C | 55% (бұзылу) | 5.5% (шекара) | 3.5% (норма) |
| Криогеника: 25 МПа, −50°C | 15% (шекара) | 2.4% (норма) | 1.8% (норма) |
| Клапан орындығы: 10 МПа, +80°C | 5% (шек) | 1.4% (норма) | 1.1% (норма) |
Негізгі қорытынды: 10 МПа-дан жоғары фланецтер үшін виргинді PTFE қолдануға болмайды — бұл бірнеше айдан кейін ағуға әкелетін техникалық қате. Бұл теориялық мәселе емес, фторопласттық тығыздағыштар бойынша шағымдардың ең жиі кездесетін себебі. 10–20 МПа қысымдар үшін стандарт — Ф4С25 (шыны 25%), 20–30 МПа және динамикалық жүктемелер үшін — Ф4К20 (қола). Егер химиялық тазалық өте маңызды болса (фармацевтика, тамақ өндірісі, жартылай өткізгіштер өндірісі), модификацияланған TFM немесе құрылымдық шаралары бар виргинді қолданылады: ұстап тұру үшін фланецтегі ойықтар, тісті беттер, тарту моментін шектеу.
Ағыпшылдықпен күресуге арналған құрылымдық шаралар
Марканы ауыстыру мүмкін болмаған кезде (мысалы, виргинді PTFE-нің максималды химиялық тазалығы қажет болғанда), ағыпшылдық құрылымдық түрде өтеледі. Төменде мұнай-химия, фармацевтика және тамақ өнеркәсібінде тәжірибеде қолданылатын төрт тәсіл келтірілген.
1-тәсіл. Фланецтегі ойықтар мен тістер. Тығыздағыш материалды механикалық түрде бекітетін және оның сыртқа «ығысуына» жол бермейтін шипі немесе ойығы бар ойыққа орнатылады. Ағыпшылдықты 2–3 есе азайтады. ГОСТ 33259 бойынша «шип-паз» типті фланецтерде (орындаулары «Е» және «Ж») қолданылады.
2-тәсіл. Ішкі металл сақинамен арматуралау. Тығыздағыш ішкі металл сақинадан (тот баспайтын болат) және таза PTFE-ден жасалған сыртқы қабықтан тұрады. Металл жүктемені көтереді, фторопласт тығыздықты қамтамасыз етеді. Жоғары қысымдарда DN ≥ 200 үшін қолданылады.
3-тәсіл. Кеңейтілген (көбіктендірілген) PTFE — ePTFE. Микрофибриллі бар құрылым ішкі «серіппелік» мінез-құлыққа ие және төмен және орташа жүктемелер кезінде ағыпшылдыққа 2–3 есе төзімді. Зақымдалған, сызатталған, тегіс емес фланецтер және стандартты емес геометриялар үшін жарамды.
4-тәсіл. Тарту моментін бақылау және мерзімді тартып алу. Болттар берілген моментпен 3–4 өтуде «крест-накрест» схемасы бойынша тартылады. Монтаждаудан кейін 24 сағаттан соң бірінші тартып алу жүргізіледі — бұл ағыпшылдықтың бастапқы фазасын өтейді (жылдық деформацияның шамамен 60%-ы алғашқы тәулікте орын алады). Одан әрі — шарттарға байланысты 3–12 айда бір рет жоспарлы техникалық қызмет көрсету.
Фторопласт ең жақсы таңдау болмаған кезде
Ерекше химиялық төзімділік пен ең кең температуралық диапазонға (−200°C-тан +260°C-қа дейін) қарамастан, PTFE тығыздағыштар үшін әмбебап материал болып табылмайды. Баламалар ұзақ мерзімді пайдалану кезінде анағұрлым үнемді болуы мүмкін. Салыстырмалы кестеде — басқа материалды қарастыруға тұрарлық жағдайлар көрсетілген.
| Шарттар | Балама | Артықшылық |
|---|---|---|
| Жоғары қысым, химия агрессивті емес | Арматураланған графит | Ағу жоқ, 60 МПа-ға дейін ұстап тұрады |
| Орташа қысым, үлкен ресурс | Паронит ПОН-Б, ПМБ | 5–10 есе арзан |
| Динамикалық тығыздағыштар | NBR, FKM, EPDM | Серпімділік, ағыпшылдық жоқ |
| Агрессиясыз жоғары температура | Термокеңейтілген графит | +500°C-қа дейін, минималды ағыпшылдық |
| Өте төмен қысым | Силикон VMQ | Ең кең температуралық диапазон |
«УРТ» АҚ көрсетілген барлық материалдардан тығыздағыштар мен тығыздауыштар шығарады: барлық маркалы фторопласт, паронит, армировталған графит (Графлекс типті), әртүрлі маркалы резеңкелер, силикон. Таңдауда күмәндансаңыз — калькулятордағы «Инженермен материалды таңдау» түймесін басыңыз. Технолог пайдалану шарттарын талдап, қызмет ету мерзімі бойынша экономикалық есеп жүргізіп, оңтайлы материалды ұсынады. Консультацияның стандартты мерзімі — жұмыс уақытында 15 минут.
Жиі қойылатын сұрақтар
🔥 Есептеу бойынша көмек керек пе?
15 минут ішінде ең тиімді бағаны алыңыз