Metalne brtve su najčešće korišteno i najpouzdanije rješenje za brtvljenje prirubnica industrijskih cijevi i opreme. Njihova jedinstvena, zrela struktura pruža iznimne performanse brtvljenja pod visokim temperaturama, visokim tlakom i cikličkim uvjetima, što ih čini nezamjenjivima u proizvodnji energije, petrokemijskoj i kemijskoj industriji.
1. Analiza strukture: Hibridni kruto-fleksibilni kompozit
Jezgrena struktura sastoji se od naizmjeničnih spiralnih slojevametalna trakainemetalni punioc, obično ojačani unutarnjim/vanjskim prstenovima (slika 1):
Slika 1: Struktura metalne brtve
https://via.placeholder.com/450×250.png?text=Metal+Wound+Gasket+Struktura
(Ilustracija: Spiralni namotaj metalne trake u obliku slova V + dodatnog materijala s unutarnjim/vanjskim prstenovima)
Ključne komponente:
- Brtvena jezgra:
- Metalna traka u obliku slova V/W(debljine 0,15–0,25 mm): Nehrđajući čelik (304/316) ili specijalne legure (Inconel®). Pruža elastični oporavak i mehaničku čvrstoću.
- Nemetalno puniloGrafitna, PTFE, tinjčeva ili keramička vlakna ugrađena u utore metalne trake. Osigurava početno brtvljenje i kompenzira mikronepravilnosti.
- Proces namatanjaMetalne/punilne trake namotane pod kutom od ≈30° tvore koncentrične brtvene slojeve.
- Prstenovi za ojačanje:
- Unutarnji prstenČvrsti metal (ugljik/nehrđajući čelik). Sprječava opuštanje brtve prema unutra, otporan je na ispuhivanje i pomaže pri centriranju.
- Vanjski prstenIdentičan materijal. Štiti rubove, ograničava vanjsko opuštanje i raspoređuje opterećenje vijaka.
2. Strukturne prednosti: Vrhunska učinkovitost brtvljenja
- Elastična kompenzacijaVišeslojne tanke trake + meko punilo prilagođavaju se savijanju prirubnica, vibracijama i varijacijama opterećenja vijaka.
- Ekstremna otpornost na T/PMetalne trake podnose opterećenje vijaka/unutarnji tlak; grafit/tinjac održavaju stabilnost na ≤1000 °C.
- Raspodjela stresa i anti-relaksacijaSpiralno namatanje raspršuje tlačni napon; V/W geometrija osigurava opružni odskok tijekom toplinskih ciklusa.
- Otpornost na propuhavanjeUnutarnji/vanjski prstenovi + kruta struktura sprječavaju izbacivanje pod visokim tlakom.
- Široka prilagodljivostPrilagodljivi materijali/dizajni odgovaraju temperaturama (-200 °C do +1000 °C+), tlakovima (vakuum do 500+ bara) i medijima (kiseline, H₂, para).
3. Usporedba s drugim prirubničkim brtvama
Tablica 1: Metalna brtva s namotanim vrhom u odnosu na alternative
| Nekretnina | Metalna rana | Guma/kompozit | PTFE brtva | Metalni plašt | Nazubljeni metal |
|---|---|---|---|---|---|
| Maks. temperatura | -200°C do 1000°C+ | -40°C do 150°C | -200 °C do 260 °C* | -200°C do 800°C+ | -200 °C do 1000 °C+ |
| Maks. tlak | | 40–80 bara | 60–100 bara | 300+ bara | 500+ bara |
| Termički ciklus | Izvrsno | Loše (starenje) | Slabo (hladan protok) | Umjereno | Loše (nepovratno) |
| Kemijska otpornost | Široko (ovisno o materijalu) | Ograničeno (gumeni tip) | Izvrsno (PTFE inertno) | Širok | Širok |
| Završna obrada prirubnice | RF (Ra 3,2–6,3 μm) | Niska tolerancija hrapavosti | Glatko (otporno na ekstruziju) | Potrebna je zrcalna završna obrada | Potreban je RTJ utor |
| Trošak/ponovna upotreba | Visoki trošak;za jednokratnu upotrebu | Niska cijena; ponovno se može koristiti | Umjerena; ograničena ponovna upotreba | Visoko; za jednokratnu upotrebu | Visoko; za jednokratnu upotrebu |
| *Izbjegavajte jake toplinske udare. |
4. Ključni materijali i primjene
Odabir metalne trake:
- SS 304/304LOpća industrijska primjena (-200°C–550°C; para, ulje, slabe kiseline).
- Nehrđajući čelik 316/316LVrhunska otpornost na kloride (npr. morska voda, octena kiselina).
- Inconel® 625/X750Ekstremni uvjeti (+1000°C, H₂, kiseli plin, nuklearna energija).
- Monel® 400HF kiselina, vruće lužine, morski.
- TitanZrakoplovstvo, klor-alkaliji.
Materijali za punjenje:
- Fleksibilni grafit:
- Prednosti: -200 °C–1600 °C (inertna atmosfera); kemijska otpornost; samopodmazivanje.
- NedostaciNije prikladno za jake oksidanse (HNO₃).
- Koristiti: Primarni izbor za paru, H₂, amonijak, termalno ulje (≥90% HT/HP aplikacija).
- PTFE:
- PrednostiUniverzalna kemijska otpornost; nisko trenje.
- Nedostaci: Jako hladno tečenje (>100°C/20 bara)toplinsko širenje.
- KoristitiFarmaceutska/prehrambena industrija; kiseline/lužine <200°C.
- MikaIzolacija na visokim temperaturama; otpornost na elektrokemijsku koroziju.
- Keramička vlaknaEkološki prihvatljivo; umjerena temperatura (≤1000 °C).
Zaključak
Metalne brtve dominiraju kritičnim brtvljenjem prirubnica spajajući čvrstoću metala sa kompresijom punila. Unatoč višim troškovima, nemogućnosti ponovne upotrebe i strogim zahtjevima za završnu obradu prirubnica (poželjno za RF), njihova pouzdanost pod toplinskim ciklusima/tlačnim udarima je neusporediva. Fleksibilnost materijala omogućuje prilagođena rješenja prema ASME B16.20/EN 1514. Odabir zahtijeva rigoroznu validaciju temperature, tlaka, medija i cikličkih opterećenja.
Vrijeme objave: 05.08.2025.