Резьбовые уплотнения

В этой статье мы поговорим о том, что такое резьбовые соединения, а также какие бывают типы уплотнений для этих соединений.

Резьбовые соединения

Резьбовым соединением называется разъемное соединение деталей машин. Соединение частей между собой осуществляется при помощи спиральной либо винтовой поверхности. Данное соединение получило наибольшее распространение ввиду того, что является универсальным, надежным, а также имеет множество других достоинств.

Рис.1 Метрическая резьба.

Рис.1 Метрическая резьба.

Наиболее распространенной на сегодняшний день резьбой общепромышленного применения является резьба ISO. Данный тип резьбы имеет два исполнения, которые совпадают по всем размерам. Первое исполнение –  метрическая резьба. Данный тип резьбы получил наибольшее распространение в России и Европе. Второй тип – Унифицированная Национальная резьба, которая больше распространена в Соединенных Штатах Америки. Данная резьба используется практически во всех отраслях промышленности, исключение – нефтяной сортамент.

Для соединений и штуцеров канализационной, водопроводной и газовой арматуры используется дюймовая резьба BSW. В России для данных назначений широко используется цилиндрическая дюймовая резьба ГОСТ 6357-81. Данный тип резьбы рекомендован к замене на резьбу типа ISO.

Американская Национальная Трубная резьба NPT, которая используется для присоединений и штуцеров, соответствует ГОСТ 6111-52 на коническую дюймовую. Аналогичным образом Британская Стандартная Трубная Коническая резьба BSPT соответствует ГОСТ 6211-81 на трубную коническую резьбу.

Уплотнения резьбовых соединений

К сожалению, ни один тип резьбового соединения не может обеспечить абсолютную герметичность, а этот фактор является особенно актуальным для трубопроводов высокого давления и газопроводов. Для того, чтобы решить задачи, касающиеся герметизации резьбовых соединений используется большое количество разнотипных уплотнений, о которых мы и поговорим ниже.

1. Льняная прядь

До сих пор очень распространенным способом герметизации различных резьбовых соединений является льняная прядь со свинцовым суриком на олифе. По сути, на данном методе основаны все монтажные работы на газопроводах, системах отопления и водопроводах. Это объясняется тем, что так указано в СниП для газоснабжения и сантехнических систем. Также существуют и другие методы использования льняной пряди. К примеру, она может применяться в сочетании с разнообразными пастами и герметиками, основной задачей которых является коррозионных процессов в резьбовом соединении, а также продление срока эксплуатации уплотнения. Довольно часто используется железный сурик. Он, в отличие от свинцового сурика, не обеспечивает защиту поверхности резьбы стальных фитингов от губительного воздействия коррозии. Также имеет место подмена данного вида уплотнения на «сухую прядь». Это значит, что при этом не используется никакая краска. Вследствие этого имеет место существенная коррозия резьбы, особенно в тех случаях, когда «сухая прядь» используется на системах водоснабжения и отопления.

Недостатки применения данного метода герметизации резьбовых соединений являются вполне очевидными – сложность, а также необходимость строгого соблюдения технологии, низкая технологичность, большие усилия, которые необходимо приложить для затяжки фитингов в процессе сборки. При воздействии высоких температур, к примеру, при уплотнении систем отопления, может иметь место тепловое разрушение волокон льна. Также в отдельных случаях еще одним существенным недостатком может стать затруднения демонтажа данного соединения.

Однако, при всех вышеописанных недостатках, льняная прядь до сих пор довольно широко используется, в основном из-за ее доступности и низкой себестоимости.

2. Герметики

Герметичности удается достичь благодаря заполнению пространства между витками резьбового соединения специальным веществом, которое подбирается в соответствии с условиями эксплуатации конкретной системы. В целом, на данный момент, герметики – это оптимальный метод герметизации соединений, который сочетает эффективность, антикоррозионную защиту и удобство монтажа. Герметики можно подразделить на три основных класса, а именно анаэробные герметики, затвердевающие герметики и незатвердевающие герметики.

2.1 Незатвердевающие герметики

Незатвердевающие герметики представляют собой изготовленные на основе полимеров с наполнителями и синтетических смол вязкие пасты. Данный тип герметиков обеспечивает эффективную защиту металлических поверхностей от воздействия коррозии, и может эксплуатироваться не только в резьбовых соединениях.

Незатвердевающие герметики могут успешно применяться в условиях вибрации, а также в сочетании с различными типами прокладочных материалов. Очевидным преимуществом данного типа герметиков является существенное облегчение процессов монтажа и демонтажа соединений.

Незатвердевающие герметики не рекомендуется использовать для соединений с перепадами температур и давлений, а также соединений с высоким давлением. Также эти герметики не подходят для эксплуатации в условиях взрывоопасных и агрессивных сред.

Рис.2 Незавердевающий герметик «Multipak»

Рис.2 Незавердевающий герметик «Multipak»

Таблица 1. Примеры незатвердевающих герметиков

Таблица 1. Примеры незатведевающих герметиков

Таблица 1. Примеры незатведевающих герметиков

2.2 Затвердевающие герметики

В основном затвердевающие герметики – это гели или пасты на основе растворителей, либо на водной основе. После нанесения на резьбу они постепенно затвердевают. Время, которое требуется для полного затвердевания, зависит от состава герметика, и может варьироваться в диапазоне от нескольких секунд до нескольких часов.

Затвердевающие герметики отлично защищают поверхности, дают возможность осуществить быструю и легкую сборку соединения, а после полного высыхания надежно герметизируют соединение благодаря тому, что обладают устойчивостью к выдавливанию

В зависимости от прочностных характеристик (сдвиговых нагрузок) и адгезии к поверхностям затвердевающие герметики подразделяются на клеи, и собственно герметики. Клеи используются в тех случаях, когда есть необходимость не только в обеспечении надежной герметизации соединения, но и его фиксации.

Из недостатков данного метода герметизации можно отметить невозможность разбора соединения без разрушения герметика, низкая химическая стойкость, а также усадка при высыхании и в процессе эксплуатации резьбового соединения.

Рис.3 Затвердевающий герметик «OilSEAL»

Рис.3 Затвердевающий герметик «OilSEAL»

Таблица 2. Примеры затвердевающих герметиков

Таблица 2. Примеры затвердевающих герметиков

Таблица 2. Примеры затвердевающих герметиков

2.3 Анаэробные герметики

Анаэробный – это слово, которое характеризует отсутствие воздуха либо кислорода, а также – отсутствие зависимости от воздуха либо кислорода.

Данный вид уплотнений является относительно новым, однако, благодаря уникальному набору эксплуатационных свойств набирает все большую популярность.

Анаэробные герметики являются акриловыми полимерами, которые в исходном своем состоянии являются жидкими композициями с различной вязкостью, состоящие из красителей, стабилизаторов, катализаторов, инициаторов, акриловых олигомеров и мономеров, а также других наполнителей. Данные композиции в состоянии на протяжении длительного времени храниться в кислородонепроницаемой таре, при этом, не изменяя свои свойства. Они могут образовывать в узких металлических зазорах прочную однородную полимерную массу. К  примеру, в тех же межфланцевых зазорах, межвитковом пространстве резьбы и том подобное.

Когда герметик попадает в пространство между металлическими поверхностями, находящиеся в нем инициаторы начинают взаимодействовать с металлом, тем самым запуская процесс полимеризации мономеров акрила, с образованием полимера сшитой структуры. Интенсивность процесса полимеризации зависит от того, насколько интенсивно он взаимодействует с металлом. Скорость этого процесса можно повысить, если произвести обработку поверхности активатором.

Если анаэробные герметики применять на изделиях, исполненных из легированных сталей или цветных металлов, а также на поверхностях, которые имеют гальванические или какие-либо другие защитные покрытия, скорость полимеризации становится минимальной. Кроме того, существенное воздействие на скорость, с которой проходит процесс полимеризации, оказывает и температура. При высоких температурах процесс проходит быстрее, а при низких – медленнее.

Из всего сказанного выше можно сделать вывод, что анаэробные составы являются наиболее эффективными для герметизации изделий, исполненных из металла. Однако, если использовать активаторы, область применения анаэробных герметиков можно существенно увеличить, благодаря чему данные составы успешно применяются и на полимерных, стеклянных, керамических, а также других типах поверхностей.

Из преимуществ анаэробных герметиков можно отметить простоту использования, технологичность, хорошую химическую стойкость, широкий диапазон температур эксплуатации от минус 90 до +200 градусов Цельсия, а также высокие физико-механические свойства.

Также большим преимуществом этого типа герметика является то, что они затвердевают только непосредственно в зазоре, и излишки герметика легко можно удалить. В отдельных случаях анаэробные герметики являются просто незаменимыми.  К сожалению, не всегда возможно обеспечить соответствующие условия, позволяющие эффективно использовать данный тип герметиков.

Рис.4 Анаэробный герметик Loctite 262

Рис.4 Анаэробный герметик Loctite 262

Таблица 3. Примеры анаэробных герметиков

Таблица 3. Примеры анаэробных герметиков

Таблица 3. Примеры анаэробных герметиков

3. Резьбоуплотнительные нити, шнуры и ленты.

Здесь речь пойдет о еще одном популярном виде уплотнений.

3.1 Жгут ФУМ и лента ФУМ

В основном в нашей стране получила лента ФУМ, являющаяся фторопластовым уплотнительным материалом, и выпускаемая по ТУ 6-05-1388. Предназначением данной ленты является уплотнение резьбовых соединений в технологических трубопроводах, по которым осуществляется транспортировка агрессивных газов и жидкостей в диапазоне температур от минус 60 до +200 градусов Цельсия. Лента ФУМ может использоваться технологическом оборудовании медицинской, пищевой и фармацевтической промышленности, а также в трубопроводах холодного и горячего водоснабжения, включая также и питьевое.Лента ФУМ обеспечивает резьбовым соединениям, которые работают при давлении до 9,8 МПа (100 кгс/см2), соответствующую герметичность.

ВУ зависимости от того, каким является применение ленты ФУМ, данный уплотнительный материал выпускается трех различных марок:

  • Марка 1. Высший и первый сорт. Данная марка предназначается для уплотнения систем, как со средами общепромышленного типа, так и для систем, в которых имеются агрессивные сильнодействующие среды, такие как разбавленные и концентрированные растворы щелочей и кислот. В своем составе имеет смазку — масло вазелиновое медицинское по ГОСТ 3164-78 — от 17 до 20.
  • Марка 2. Данная марка ленты ФУМ предназначается для уплотнения систем, которые работают на кислороде, а также окислителях сильного действия. В своем составе смазки не имеет.
  • Марка 3. Предназначается для уплотнения систем со средами общепромышленного типа. Также может применяться в системах с агрессивными и сильнодействующими средами, такими как разбавленные и концентрированные растворы щелочей и кислот. Данная марка представляет собой краевые части ленты ФУМ первой и второй марок, а также пленки СКЛ, которая изготавливается по ТУ 301-05-49-90.

Таблица 4. Ленты ФУМ ТУ 6-05-1388

Таблица 4 Ленты ФУМ ТУ 6-05-1388

Таблица 4 Ленты ФУМ ТУ 6-05-1388

Лента ФУМ представляет собой неспеченную пленку, которая исполнена из фторопласта-4. Благодаря этому лента обладает высокой химической стойкостью, и может использоваться в пищевой промышленности. Ввиду того, что лента ФУМ не обладает упругими свойствами, она не допускает повторного уплотнения и подтягивания-ослабления.

Из достоинств ленты ФУМ можно отметить простоту ее применения. Данное соединение без проблем собирается и разбирается. Лента имеет превосходную химическую стойкость. Может использоваться для уплотнения в среде кислорода.

Из недостатков данного уплотнительного материала стоит упомянуть низкую надежность при вибрации и механических нагрузках. Лента ФУМ не эффективна при частых перепадах температур, ввиду разгерметизации, являющейся результатом температурных деформаций.

Помимо ленты ФУМ, выпускающейся у нас по ТУ, имеет место схожая продукция китайского и европейского производства. Как правило, данные ленты производятся без смазки, и являются аналогами ленты ФУМ второй марки. Отдельные западные производители также подвергают ленту дополнительной вытяжке (ориентации) в одном либо нескольких направлениях, благодаря чему материал становится в какой-то мере упругим.

Рис.5 Лента ФУМ импортная

Рис.5 Лента ФУМ импортная

Жгут ФУМ, который выпускается по ТУ 6-05-1570, является профилированными изделиями, которые исполняются из неспеченного фторопласта -4Д. Данные жгуты могут выпускаться как с квадратным, так и с круглым сечением, и в основном эксплуатируются как сальниковые набивки. Для того чтобы уплотнять резьбовые соединения, жгуты практически не применяются, поэтому в данном разделе мы не будем подробно их рассматривать.

3.2. Резьбоуплотнительные нити и шнуры.

Полимерные нить или шнур, пропитанные особым герметизирующим составом. Изделия данного типа производятся практически всеми крупными производителями фитингов и уплотнений, которые специализируются на герметизации резьбовых соединений. Нити или жгуты могут быть исполнены из фторопласта, нейлона, а также других полимерных материалов.

Данный тип изделий «заточен» под применение в быту, а также на газопроводах малых диаметров, трубопроводах холодного и горячего водоснабжения. Наибольшую известность получили шнуры и нити Рекорд, Tangit Uni-Lock, Loctite, SanTehnik.

Данные материалы являются очень простыми в использовании. Все, что требуется – просто намотать на резьбу нить и закрутить соединение. При этом данное уплотнение является дешевым и достаточно надежным. Оно хорошо работает в условиях малых давлений и в диапазоне температур от минус 50 до +140 градусов по Цельсию. Резьбоуплотнительные нити и шнуры разрабатывались для эксплуатации в условиях повышенной влажности, благодаря чему они отлично подходят для ремонта на работающих трубопроводах. Не подходят для использования с агрессивными средами и нефтепродуктами, а также в условиях высоких температур и давлений. Не используются на трубопроводах большого диаметра.

Рис. 6 Резьбоуплотнительная нить WEICON

Рис. 6 Резьбоуплотнительная нить WEICON

Таблица 5. Примеры резьбоуплотнительных нитей и шнуров.

Таблица 5. Примеры резбоуплотнительные шнуров и нитей

Таблица 5. Примеры резбоуплотнительные шнуров и нитей

4. Прочие методы уплотнения резьбовых соединений

В данном обзоре резьбовых уплотнений мы постарались в первую очередь рассмотреть методы и материалы герметизации, которые не относятся к другим разделам. Ввиду этого стоит отметить, что часто конструкторы предпочитают не пользоваться специальными методами, а стараются применять конструктивные решения, которые дают возможность обойтись без применения дополнительных технологических процессов.

В качестве примера можно рассмотреть герметизацию резьбы с использованием плоской прокладки (Рисунок 7).

Материал, который используется для изготовления прокладок, является аналогичным тому, который применяется для уплотнения фланцевых соединений. Единственным специфическим требованием является стойкость материала к возникающим при закручивании резьбы сдвиговым нагрузкам. Помимо плоских прокладок нашли широкое применение также и разнообразные кольцевые прокладки разных сечений с использованием соответствующих конструктивных элементов, жгуты, и другие схожие материалы.

Рис.7 Герметизациями при  помощи плоской прокладки. 1 - Гайка накидная; 2 - Ниппель резьбовой; 3 - Ниппель трубный; 4 – Прокладка

Рис.7 Герметизациями при помощи плоской прокладки. 1 — Гайка накидная; 2 — Ниппель резьбовой; 3 — Ниппель трубный; 4 – Прокладка

Если статья оказалась полезной, в качестве благодарности воспользуйтесь одной из кнопок ниже - это немного повысит рейнинг статьи. Ведь в интернете так трудно найти что-то стоящее. Спасибо!

Оставить комментарий

  

  

Ваше мнение для нас важно!

Не ругаемся, не спамим, не пустословим, стараемся писать грамотно. Не кричим (сообщения заглавными буквами). Проявляем уважение к другим участникам обсуждения, соблюдаем правила. Спасибо!

Я не робот (обязательно)

Copyright © 2009-2014 mingas.ru – Мир природного газа | на сайте Все права защищены

RATING ALL.BY Рейтинг@Mail.ru