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高温下金属缠绕垫片密封性能的挑战

   发表时间:2019年08月01日

  图显示了热云母石墨、抑制石墨和标准石墨的比较。金属缠绕垫片目前应用广泛的一种密封垫片,为半金属密合垫中回弹性最佳的垫片,由V形或W形薄钢带与各种填充料交替缠绕而成,能耐高温、高压和适应超低温或真空下的条件使用。请注意,虽然被抑制的石墨的氧化稍有延迟,但它仍在降解,热辉铜矿不会随着时间的推移而受到影响。高温过程已经发生在许多行业,包括石油和天然气、化学加工和发电。具体应用包括流体催化裂化、硝酸铵肥料生产、乙烯生产、火炬系统、蒸汽和燃气轮机、排气系统,以及最近的固体氧化物燃料电池(SOFC)和使用熔盐传热液的集中式太阳能热发电系统。熔盐在高温下工作,并有化学侵蚀,因此增加了进一步的密封挑战。具有云母外径和内径的铁水缠绕垫片。请注意,即使是在云母阻挡层的情况下,石墨也会由于氧化而从螺旋中消失。垫圈的泄漏导致了二氧化钛工厂的关闭。传统上,金属缠绕垫片的用户可以选择使用石墨或云母,或使用这两种材料的组合,以弥补其固有的缺点。石墨在环境温度下密封良好,因为它是一种有机材料,碳在中高温下氧化。随着时间的推移,密封失去完整性和性能下降。即使在中等温度下,这种情况也会意外地迅速发生,并随着温度的升高而加速。即使石墨是用抑制氧的化学物质处理的,其效果也只是暂时的。

  石墨是一种碳,它能氧化并导致密封降解。金属缠绕垫片目前应用广泛的一种密封垫片,为半金属密合垫中回弹性最佳的垫片,由V形或W形薄钢带与各种填充料交替缠绕而成,能耐高温、高压和适应超低温或真空下的条件使用。金属缠绕垫片特别适用于负荷不均匀、接合力易松弛,温度与压力周期性变化、有冲击或震动的场合。缠绕垫片是阀门、泵、换热器、塔、人孔、手孔等法兰连接处理想的静密封原件。在最极端的情况下,石墨被完全氧化,导致密封完全丧失-这可能是灾难性的。云母金属缠绕垫片(蓝色)与Thermiculite 835金属缠绕垫片(橙色)泄漏率的比较。即使在很高的表面应力下,云母垫片也会出现相当大的泄漏。推迟石墨氧化开始的另一种选择是使用屏障来保护密封。云母具有优异的耐热性,但由于其多孔性,其密封性能较差。这意味着尽管云母在理论上提供了热阻并保护石墨密封元件,但在实践中它并不能提供有效的气体密封,因此石墨仍然受到攻击,最终这些高工作温度(热)垫圈失效。在一些非常高温的应用中,无论是石墨或化学不相容性或促进腐蚀,该公司试图只使用云母,但这些垫片没有提供足够的密封被认为是一个可行的选择。已经尝试过其他技术,如疏水滑石基材料,但尽管这些技术声称具有良好的性能,但由于这些材料不能提供可靠的长期完整性,因此出现了严重的维修故障。
  工艺温度越来越高,操作者希望延长维修周期。这就要求垫片材料能够承受这些高温,同时提供长期的可靠性。安全性至关重要,因此选择一个经过验证且可靠的解决方案至关重要。