Garniturile metalice înfășurate sunt cea mai utilizată și fiabilă soluție de etanșare pentru conducte industriale și flanșe de echipamente. Structura lor unică și matură oferă performanțe excepționale de etanșare la temperaturi ridicate, presiuni ridicate și condiții ciclice, ceea ce le face indispensabile în industria de generare a energiei electrice, petrochimică și chimică.
1. Analiza structurii: Compozit hibrid rigid-flexibil
Structura centrală este formată din straturi spiralate alternante debandă metalicășimaterial de umplutură nemetalic, de obicei ranforsate cu inele interioare/exterioare (Figura 1):
Figura 1: Structura garniturii metalice înfășurate
https://via.placeholder.com/450×250.png?text=Structură de garnitură metalică înfășurată
(Ilustrație: bandă metalică în formă de V + material de umplutură înfășurat în spirală cu inele interioare/exterioare)
Componente cheie:
- Miez de etanșare:
- Bandă metalică în formă de V/W(grosime 0,15–0,25 mm): Oțel inoxidabil (304/316) sau aliaje speciale (Inconel®). Oferă recuperare elastică și rezistență mecanică.
- Umplutură nemetalicăFibre de grafit, PTFE, mică sau ceramice încorporate în canelurile benzilor metalice. Asigură etanșarea inițială și compensează micro-imperfecțiunile.
- Procesul de înfășurareBenzi metalice/de umplutură înfășurate la ≈30° pentru a forma straturi de etanșare concentrice.
- Inele de armare:
- Inel interiorMetal solid (carbon/oțel inoxidabil). Previne relaxarea garniturii spre interior, rezistă la erupție și ajută la centrare.
- Inel exteriorMaterial identic. Protejează muchiile, limitează destinderea spre exterior și distribuie sarcina șuruburilor.
2. Avantaje structurale: Performanță superioară de etanșare
- Compensare elasticăBenzile subțiri multistrat + umplutură moale permit adaptarea la deformarea flanșei, vibrații și variațiile de sarcină ale șuruburilor.
- Rezistență extremă la supratensiune (T/P)Benzile metalice rezistă la sarcina șuruburilor/presiunea internă; grafitul/mica își mențin stabilitatea la ≤1.000°C.
- Distribuția stresului și anti-relaxareÎnfășurarea spiralată dispersează tensiunea de compresiune; geometria V/W oferă o revenire asemănătoare arcului în timpul ciclurilor termice.
- Rezistență la erupțieInelele interioare/exterioare + structura rigidă previn ejecția la presiune înaltă.
- Adaptabilitate largăMateriale/modele personalizabile, potrivite pentru temperaturi (-200°C până la +1.000°C+), presiuni (vid până la 500+ bar) și medii (acizi, H₂, abur).
3. Comparație cu alte garnituri de flanșă
Tabelul 1: Garnitură metalică înfășurată vs. alternative
| Proprietate | Rană metalică | Cauciuc/Compozit | Garnitură PTFE | Învelit în metal | Metal zimțat |
|---|---|---|---|---|---|
| Temperatura maximă | -200°C până la 1.000°C+ | -40°C până la 150°C | -200°C până la 260°C* | -200°C până la 800°C+ | -200°C până la 1.000°C+ |
| Presiune maximă | | 40–80 bari | 60–100 bari | Peste 300 de bari | Peste 500 de bari |
| Ciclare termică | Excelent | Săraci (îmbătrâniți) | Slab (flux rece) | Moderat | Slab (nerecuperabil) |
| Rezistență chimică | Lat (dependent de material) | Limitată (tip cauciuc) | Excelent (PTFE inert) | Lat | Lat |
| Finisajul feței flanșei | RF (Ra 3,2–6,3 μm) | Toleranță redusă la rugozitate | Neted (anti-extrudare) | Necesar finisaj oglindă | Este necesară o canelură RTJ |
| Cost/Reutilizabilitate | Cost ridicat;de unică folosință | Cost redus; reutilizabil | Reutilizare moderată; limitată | Ridicat; de unică folosință | Ridicat; de unică folosință |
| *Evitați șocurile termice puternice. |
4. Materiale și aplicații cheie
Selecție bandă metalică:
- Oțel inoxidabil 304/304LUtilizare industrială generală (-200°C–550°C; abur, ulei, acizi slabi).
- Oțel inoxidabil 316/316LRezistență superioară la cloruri (de exemplu, apă de mare, acid acetic).
- Inconel® 625/X750Condiții extreme (+1.000°C, H₂, gaz acid, nuclear).
- Monel® 400Acid HF, alcali fierbinți, marin.
- TitanAerospațială, clor-alcali.
Materiale de umplutură:
- Grafit flexibil:
- Avantaje-200°C–1.600°C (atm inert); rezistență chimică; autolubrifiere.
- ContraNepotrivit pentru oxidanți puternici (HNO₃).
- Utilizare: Alegerea principală pentru abur, H₂, amoniac, ulei termic (≥90% din aplicațiile HT/HP).
- PTFE:
- AvantajeRezistență chimică universală; frecare redusă.
- Contra: Curgere puternică la rece (>100°C/20 bar); dilatare termică.
- UtilizareFarmaceutice/alimentare; acizi/alcali <200°C.
- MicăIzolație la temperaturi înalte; rezistență la coroziune electrochimică.
- Fibră ceramicăEcologic; temperatură moderată (≤1.000°C).
Concluzie
Garniturile metalice înfășurate domină etanșarea flanșelor critice, combinând rezistența metalului cu compresibilitatea umpluturii. În ciuda costului mai ridicat, a imposibilității de reutilizare și a cerințelor stricte privind finisajul flanșelor (de preferință RF), fiabilitatea lor în condiții de cicluri termice/suspensii este de neegalat. Flexibilitatea materialelor permite soluții personalizate conform ASME B16.20/EN 1514. Selecția necesită o validare riguroasă a temperaturii, presiunii, mediului și a sarcinilor ciclice.
Data publicării: 05 august 2025