Οι μεταλλικές φλάντζες είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη και αξιόπιστη λύση στεγανοποίησης για βιομηχανικές σωληνώσεις και φλάντζες εξοπλισμού. Η μοναδική, ώριμη δομή τους προσφέρει εξαιρετική απόδοση στεγανοποίησης υπό υψηλή θερμοκρασία, υψηλή πίεση και κυκλικές συνθήκες, καθιστώντας τες απαραίτητες στην παραγωγή ενέργειας, στις πετροχημικές και χημικές βιομηχανίες.
1. Ανάλυση Δομής: Υβριδικό Άκαμπτο-Εύκαμπτο Σύνθετο Υλικό
Η κεντρική δομή αποτελείται από εναλλασσόμενα σπειροειδή στρώματαμεταλλική ταινίακαιμη μεταλλικό υλικό πλήρωσης, συνήθως ενισχυμένο με εσωτερικούς/εξωτερικούς δακτυλίους (Σχήμα 1):
Σχήμα 1: Δομή μεταλλικής φλάντζας περιέλιξης
https://via.placeholder.com/450×250.png?text=Metal+Wound+Gasket+Structure
(Εικόνα: Μεταλλική ταινία σχήματος V + υλικό πλήρωσης σε σπείρα με εσωτερικούς/εξωτερικούς δακτυλίους)
Βασικά Στοιχεία:
- Σφραγιστικός πυρήνας:
- Μεταλλική λωρίδα σε σχήμα V/W(πάχος 0,15–0,25 mm): Ανοξείδωτος χάλυβας (304/316) ή ειδικά κράματα (Inconel®). Παρέχει ελαστική επαναφορά και μηχανική αντοχή.
- Μη μεταλλικό υλικό πλήρωσηςΊνες γραφίτη, PTFE, μαρμαρυγίας ή κεραμικές ενσωματωμένες σε αυλακώσεις μεταλλικών ταινιών. Εξασφαλίζει αρχική σφράγιση και αντισταθμίζει τις μικροατέλειες.
- Διαδικασία περιέλιξηςΜεταλλικές/υφασμάτινες ταινίες τυλιγμένες σε γωνία ≈30° για να σχηματίσουν ομόκεντρα στρώματα στεγανοποίησης.
- Δακτύλιοι ενίσχυσης:
- Εσωτερικός δακτύλιοςΣυμπαγές μέταλλο (άνθρακας/ανοξείδωτος χάλυβας). Αποτρέπει τη χαλάρωση της εσωτερικής φλάντζας, αντιστέκεται στο σκάσιμο και βοηθά στο κεντράρισμα.
- Εξωτερικός δακτύλιος: Ίδιο υλικό. Προστατεύει τις άκρες, περιορίζει την εξωτερική χαλάρωση και κατανέμει το φορτίο των μπουλονιών.
2. Δομικά πλεονεκτήματα: Ανώτερη απόδοση σφράγισης
- Ελαστική αντιστάθμισηΟι πολυστρωματικές λεπτές λωρίδες + το μαλακό υλικό πλήρωσης προσαρμόζονται στις παραμορφώσεις των φλάντζων, τους κραδασμούς και τις διακυμάνσεις του φορτίου των μπουλονιών.
- Ακραία αντίσταση T/PΟι μεταλλικές λωρίδες αντέχουν το φορτίο των μπουλονιών/την εσωτερική πίεση. Ο γραφίτης/ο μαρμαρυγίας διατηρούν σταθερότητα στους ≤1.000°C.
- Κατανομή στρες και αντι-χαλάρωσηΗ σπειροειδής περιέλιξη διασπείρει την συμπιεστική τάση. Η γεωμετρία V/W παρέχει ελατηριωτή ανάκαμψη κατά τη διάρκεια των θερμικών κύκλων.
- Αντίσταση σε εκρήξειςΟι εσωτερικοί/εξωτερικοί δακτύλιοι + η άκαμπτη δομή αποτρέπουν την εκτόξευση υπό υψηλή πίεση.
- Ευρεία ΠροσαρμοστικότηταΠροσαρμόσιμα υλικά/σχέδια που ταιριάζουν σε θερμοκρασίες (-200°C έως +1.000°C+), πιέσεις (κενό έως 500+ bar) και μέσα (οξέα, H₂, ατμός).
3. Σύγκριση με άλλα παρεμβύσματα φλάντζας
Πίνακας 1: Μεταλλική φλάντζα τραύματος έναντι εναλλακτικών λύσεων
Ιδιοκτησία | Μεταλλική πληγή | Καουτσούκ/Σύνθετο υλικό | Φλάντζα PTFE | Μεταλλικό περίβλημα | Οδοντωτό μέταλλο |
---|---|---|---|---|---|
Μέγιστη Θερμοκρασία | -200°C έως 1.000°C+ | -40°C έως 150°C | -200°C έως 260°C* | -200°C έως 800°C+ | -200°C έως 1.000°C+ |
Μέγιστη πίεση | | 40–80 bar | 60–100 bar | 300+ μπαρ | 500+ μπαρ |
Θερμική ποδηλασία | Εξοχος | Κακή (γήρανση) | Κακή (κρύα ροή) | Μέτριος | Κακή (μη ανακτήσιμη) |
Χημική αντοχή | Ευρύ (εξαρτάται από το υλικό) | Περιορισμένο (τύπος καουτσούκ) | Άριστη (αδρανής ουσία PTFE) | Ευρύς | Ευρύς |
Φινίρισμα επιφάνειας φλάντζας | RF (Ra 3,2–6,3 μm) | Χαμηλή ανοχή τραχύτητας | Ομαλό (αντι-εξώθηση) | Απαιτείται φινίρισμα με καθρέφτη | Απαιτείται αυλάκωση RTJ |
Κόστος/Επαναχρησιμοποίηση | Υψηλό κόστος;μιας χρήσης | Χαμηλό κόστος; επαναχρησιμοποιήσιμο | Μέτριο· περιορισμένη επαναχρησιμοποίηση | Υψηλή; μίας χρήσης | Υψηλή; μίας χρήσης |
*Αποφύγετε το σοβαρό θερμικό σοκ. |
4. Βασικά Υλικά & Εφαρμογές
Επιλογή μεταλλικής ταινίας:
- SS 304/304LΓενική βιομηχανική χρήση (-200°C–550°C· ατμός, λάδι, ασθενή οξέα).
- SS 316/316LΑνώτερη αντοχή σε χλωρίδια (π.χ. θαλασσινό νερό, οξικό οξύ).
- Inconel® 625/X750: Ακραίες συνθήκες (+1.000°C, H₂, όξινο αέριο, πυρηνική ενέργεια).
- Monel® 400: Οξύ HF, θερμά αλκάλια, θαλάσσιο.
- Τιτάνιο: Αεροδιαστημική, χλωροαλκάλιο.
Υλικά πλήρωσης:
- Εύκαμπτος γραφίτης:
- Πλεονεκτήματα: -200°C–1.600°C (αδρανής ατμόσφαιρα)· χημική αντοχή· αυτολιπαινόμενο.
- Μειονεκτήματα: Ακατάλληλο για ισχυρά οξειδωτικά (HNO₃).
- Χρήση: Κύρια επιλογή για ατμό, H₂, αμμωνία, θερμικό λάδι (≥90% των εφαρμογών HT/HP).
- PTFE:
- Πλεονεκτήματα: Γενική χημική αντοχή· χαμηλή τριβή.
- Μειονεκτήματα: Έντονη ψυχρή ροή (>100°C/20 bar); θερμική διαστολή.
- Χρήση: Φαρμακευτικά προϊόντα/τρόφιμα· οξέα/αλκάλια <200°C.
- Μαρμαρυγίας: Μόνωση υψηλής θερμοκρασίας· αντοχή στην ηλεκτροχημική διάβρωση.
- Κεραμικές ίνες: Οικολογικό· μέτρια θερμοκρασία (≤1.000°C).
Σύναψη
Τα μεταλλικά περιελιγμένα παρεμβύσματα κυριαρχούν στην κρίσιμη σφράγιση φλάντζας συνδυάζοντας την αντοχή του μετάλλου με τη συμπιεστότητα του πληρωτικού υλικού. Παρά το υψηλότερο κόστος, τη μη επαναχρησιμοποίηση και τις αυστηρές απαιτήσεις φινιρίσματος φλάντζας (προτιμάται η χρήση RF), η αξιοπιστία τους υπό θερμικούς κύκλους/υπερτάσεις πίεσης είναι απαράμιλλη. Η ευελιξία των υλικών επιτρέπει προσαρμοσμένες λύσεις σύμφωνα με το πρότυπο ASME B16.20/EN 1514. Η επιλογή απαιτεί αυστηρή επικύρωση της θερμοκρασίας, της πίεσης, του μέσου και των κυκλικών φορτίων.
Ώρα δημοσίευσης: 05 Αυγούστου 2025