Hướng dẫn sử dụng con dấu kim loại sóng | Nhiệt độ và áp suất cao

Trong quá trình xử lý hydrocarbon, sản xuất điện và sản xuất hóa chất, bộ phận nhỏ nhất trong hệ thống đường ống gây ra một số hậu quả lớn nhất - mặt bích bị rò rỉ gây ra chi phí cao hơn trong thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến, sự cố an toàn và mức phạt tuân thủ khí thải so với bất kỳ chế độ hỏng hóc đơn lẻ nào khác. các con dấu kim loại sóng được thiết kế để loại bỏ rủi ro đó, mang lại khả năng bịt kín đáng tin cậy trong các điều kiện phá hủy các miếng đệm đàn hồi và composite: nhiệt độ duy trì trên 500 C, áp suất vượt quá 400 bar và môi trường ăn mòn đủ để ăn mòn thép không gỉ.

01 Ứng dụng công nghiệp của con dấu kim loại sóng

A con dấu kim loại sóng được sử dụng ở bất cứ nơi nào mà các miếng đệm bằng sợi tổng hợp và đàn hồi không mang lại tính toàn vẹn bịt kín lâu dài: mặt bích lò phản ứng hóa dầu, vỏ tuabin hơi, tấm ống trao đổi nhiệt, khớp nối đường ống đông lạnh và kết nối mạch sơ cấp của nhà máy hạt nhân. Cấu trúc hoàn toàn bằng kim loại của nó giúp loại bỏ hiện tượng giãn từ biến và suy thoái hóa học — hai cơ chế gây ra hầu hết sự rò rỉ mặt bích trong các môi trường xử lý đòi hỏi khắt khe.

Các lĩnh vực ứng dụng chính của con dấu kim loại sóng bao gồm nhà máy lọc dầu và xử lý khí đốt, hệ thống đường ống ngoài khơi, nhà máy nhiệt điện và điện hạt nhân, dây chuyền xử lý sạch dược phẩm và công nghệ sinh học, và hệ thống chất lỏng thử nghiệm hàng không vũ trụ trong đó tốc độ rò rỉ khí heli dưới 0,01 mg/s trên mét được quy định theo hợp đồng.

02 Cơ chế niêm phong nhiệt độ cao và áp suất cao

Hiệu suất bịt kín của một con dấu kim loại sóng bắt nguồn từ lò xo đàn hồi - không phải độ mềm của vật liệu. Khi các bu lông mặt bích được siết chặt, các đỉnh nếp gấp sẽ lệch một cách đàn hồi, tạo ra ứng suất tiếp xúc cao (thường là 200 đến 600 MPa tại mỗi đường đỉnh) làm biến dạng vật lý độ nhám của bề mặt bịt kín và tạo ra vùng tiếp xúc kín giữa kim loại với kim loại.

Cơ chế đàn hồi này vẫn hoạt động trong chu trình nhiệt vì các nếp gấp tiếp tục tác dụng lực lò xo khi các mặt bích giãn nở và co lại. Các nghiên cứu về cụm mặt bích được bắt vít trong dịch vụ hơi nước ở nhiệt độ 540 C xác nhận rằng các miếng đệm kim loại dạng sóng duy trì tính toàn vẹn bịt kín qua 500 chu kỳ nhiệt mà không tăng tốc độ rò rỉ có thể đo lường được, một tiêu chuẩn hiệu suất mà các miếng đệm bằng sợi và xoắn ốc không thể đạt được vượt quá 50 đến 100 chu kỳ.

• Nhiều đường niêm phong độc lập (4 đến 12 trên mỗi miếng đệm) mang lại sự dự phòng - một đỉnh bị hư hỏng không ảnh hưởng đến mối nối
• Lực tiếp xúc chịu tải bằng lò xo tự bù cho sự giãn tải của bu lông do độ dãn của mặt bích và chênh lệch giãn nở nhiệt
• Không có chất kết dính hoặc vật liệu độn hữu cơ có nghĩa là không thoát khí, không tạo than và không có dòng chảy lạnh ở nhiệt độ cao duy trì
• Các tùy chọn lớp phủ bề mặt (bạc, PTFE, than chì) điều chỉnh các nếp gấp kim loại cơ bản theo các yêu cầu hoàn thiện bề mặt mặt bích và phương tiện cụ thể

03 Vật liệu được sử dụng trong Con dấu kim loại dạng sóng cho môi trường công nghiệp

Lựa chọn vật liệu cho một con dấu kim loại sóng được điều chỉnh bởi ba thông số: trần nhiệt độ vận hành, khả năng tương thích hóa học của môi trường và mối quan hệ độ cứng giữa miếng đệm và mặt bích. Miếng đệm phải mềm hơn vật liệu mặt bích để nhúng mà không tạo vết xước, nhưng vẫn đủ cứng để chống nổ ở áp suất vận hành tối đa.

04 Con dấu kim loại sóng có thể được tái sử dụng trong các ứng dụng mặt bích

Khả năng tái sử dụng phụ thuộc vào việc các đỉnh nếp gấp có vượt quá giới hạn độ võng đàn hồi trong quá trình lắp đặt ban đầu hay không. A con dấu kim loại sóng được mô men xoắn chính xác theo tải trọng bu lông do nhà sản xuất chỉ định - nén các nếp gấp không quá 25 đến 40% chiều cao tự do của chúng - vẫn giữ lại đủ độ đàn hồi cho một chu kỳ bảo dưỡng bổ sung sau khi tháo ra, miễn là lớp phủ bề mặt tựa còn nguyên vẹn và không có hiện tượng rỗ hoặc ăn mòn trên các đường đỉnh.

05 Cách chọn Phốt kim loại dạng sóng phù hợp cho hệ thống đường ống và mặt bích

Đặc điểm kỹ thuật chính xác của một con dấu kim loại sóng yêu cầu kết hợp sáu thông số kỹ thuật với điều kiện cơ học và vận hành của hệ thống mặt bích. Việc giảm kích thước bất kỳ một tham số nào sẽ tạo điều kiện cho vòng đệm bị hỏng sớm bất kể chất lượng lắp đặt như thế nào.

• Kích thước ống danh nghĩa và tiêu chuẩn mặt bích: Các tiêu chuẩn kích thước ASME B16.20, EN 1514-6 hoặc JIS B 2404 chi phối kiểu dáng OD, ID và lỗ bu lông. Luôn chỉ định theo tiêu chuẩn, không chỉ đường kính.
• Lớp áp lực: ASME Class 150 đến Class 2500 xác định ứng suất ngồi tối thiểu cần thiết. Các cấp áp suất cao hơn đòi hỏi bước gấp nếp mịn hơn và vật liệu nền cứng hơn.
• Nhiệt độ thiết kế: Chọn kim loại cơ bản có trần nhiệt độ cao hơn nhiệt độ xử lý tối đa ít nhất 50 C để duy trì giới hạn an toàn trong các điều kiện khó chịu.
• Hóa học truyền thông: Phương tiện tham chiếu chéo dựa trên ma trận tương thích vật liệu dành cho kim loại cơ bản và lớp phủ bề mặt. Môi trường chứa clorua yêu cầu Hastelloy hoặc titan thay vì thép không gỉ austenit tiêu chuẩn.
• Bề mặt hoàn thiện mặt bích: Mặt bích hoàn thiện mịn (Ra 0,8–3,2 um) kết hợp với các gioăng tôn tráng bạc hoặc kim loại trần. Mặt bích nâng cao hoặc RTJ yêu cầu hình dạng phù hợp - không thay thế các miếng đệm mặt phẳng trên mặt bích nâng cao.
• Tải bu lông có sẵn: Tính ứng suất thực tế có thể đạt được của bu lông ở mô men xoắn mục tiêu. Nếu tải trọng của bu lông không đủ để đạt được ứng suất tựa tối thiểu, hãy chỉ định vật liệu nền mềm hơn hoặc bước gấp nếp rộng hơn để giảm tải trọng lắp ráp cần thiết.

06 Con dấu kim loại sóng và miếng đệm vết thương xoắn ốc: Sự khác biệt chính

các con dấu kim loại sóng và miếng đệm dạng xoắn ốc đều là giải pháp bịt kín bằng kim loại cho các mối nối mặt bích áp suất cao, nhưng chúng khác nhau cơ bản về cấu tạo, cơ chế bịt kín và phạm vi ứng dụng tối ưu.

Các câu hỏi thường gặp về Con dấu kim loại sóng

Mô-men xoắn bu-lông nào là cần thiết để lắp đặt con dấu kim loại sóng?

Mômen xoắn yêu cầu của bu lông thay đổi tùy theo kích thước miếng đệm, độ cứng vật liệu và loại mặt bích. Theo hướng dẫn chung, DN 50 Class 300 con dấu kim loại sóng bằng thép không gỉ 316 cần khoảng 80 đến 120 Nm mỗi bu lông sử dụng bu lông đinh M16 được bôi trơn để đạt được ứng suất tựa mục tiêu từ 200 đến 350 MPa tại các đỉnh gấp nếp. Phải luôn sử dụng bảng mô-men xoắn của nhà sản xuất được hiệu chỉnh theo hình dạng đệm cụ thể và cấp bu lông - biểu đồ mô-men xoắn mặt bích chung không đủ cho các ứng dụng đệm kim loại.

Các con dấu kim loại dạng sóng có phù hợp với dịch vụ hydro không?

Đúng. Cấu trúc hoàn toàn bằng kim loại của con dấu kim loại sóng làm cho nó trở thành một trong những loại đệm được ưa thích cho dịch vụ hydro áp suất cao (như được chỉ định trong ASME PCC-1 và API 660). Sự vắng mặt của chất độn hữu cơ sẽ loại bỏ sự thẩm thấu hydro qua vật liệu độn - một dạng hư hỏng đã biết của các miếng đệm vết thương xoắn ốc trong hydro trên 200 bar. Vật liệu cơ bản bằng thép không gỉ Inconel 718 hoặc 316L được chỉ định cho khả năng chống giòn hydro trong dịch vụ áp suất cao được duy trì.

Con dấu kim loại dạng sóng có thể được sử dụng trên mặt bích nâng cao (RF) không?

Đúng. các con dấu kim loại sóng được định kích thước để đặt trên vùng tiếp xúc mặt nâng của mặt bích ASME B16.5 và B16.47, với OD của miếng đệm khớp với đường kính mặt nâng. Lớp phủ bạc hoặc sắt mềm trên các đỉnh nếp gấp phù hợp với bề mặt hoàn thiện từ 3,2 đến 6,3 um điển hình của mặt bích RF tiêu chuẩn. Các biến thể mặt bích mặt phẳng và khớp nối kiểu vòng (RTJ) yêu cầu các thông số hình học miếng đệm riêng biệt và không được thay thế bằng các thiết kế RF.

Thời gian thực hiện cho con dấu kim loại sóng có đường kính tùy chỉnh là bao lâu?

Kích thước tiêu chuẩn từ DN 15 đến DN 600 trong các vật liệu thông thường thường có sẵn trong kho hoặc thời gian sản xuất từ ​​5 đến 10 ngày làm việc. Tùy chỉnh lỗ khoan lớn con dấu kim loại sóng kích thước trên DN 600, các hợp kim phi tiêu chuẩn như Hastelloy C-22 hoặc titan Lớp 5 hoặc các lớp phủ đặc biệt cần 3 đến 6 tuần để sản xuất. Các chương trình chế tạo khẩn cấp có thể rút ngắn thời gian này xuống còn 10 đến 15 ngày đối với các ứng dụng đóng cửa nhà máy quan trọng có thông báo trước.