مکانیسم آب بندی و مزایای عملکرد واشرهای مفصل حلقوی تحت شرایط درجه حرارت بالا و فشار بالا

1. پیشینه کاربرد صنعتی واشرهای مشترک حلقه

واشرهای مشترک حلقه ای اجزای مهر و موم اصلی در صنعت نفت ، سیستم عامل های حفاری و سیستم های خط لوله فشار قوی هستند و برای شرایط کار شدید طراحی شده اند. در تجهیزات تولید نفت و گاز ، خطوط لوله و ظروف معمولاً در برابر فشارهای بالاتر از 9.8 مگاپیکاسانه و دمای بالاتر از 700 stame نیاز دارند. واشرهای غیر فلزی سنتی (مانند لاستیک یا آزبست) مستعد خزش ، پیری یا خوردگی شیمیایی هستند ، در حالی که واشرهای مفصل حلقه فلزی از طریق اصول آب بندی خودکشی منحصر به فرد و طراحی ساختاری با دقت بالا به یک انتخاب قابل اعتماد در محیط های با درجه حرارت بالا و با فشار بالا تبدیل شده اند.

2. مکانیسم آب بندی واشرهای مفصل حلقه

تغییر شکل پلاستیک نقص میکرو فلنج ها را پر می کند

هسته مهر و موم واشرهای مفصل حلقه در توانایی تغییر شکل پلاستیک مواد فلزی نهفته است. هنگامی که پیچ ها یک نیروی بستن را اعمال می کنند ، واشر (که معمولاً از فلز نرم مانند آهن خالص ، مس یا فولاد با روکش نقره ساخته شده است) به صورت پلاستیکی تحت فشار زیاد جریان می یابد و به ناهماهنگی میکروسکوپی سطح آب بندی فلنج نفوذ می کند ، در نتیجه کانال نشت را مسدود می کند. این روش آب بندی "فلز به فلز" نسبت به واشرهای غیر فلزی در برابر شوک درجه حرارت بالا و فشار مقاوم تر است.

راه حل برای نشت رابط: از طریق پیش بارگذاری پیچ بالا (معمولاً بیش از 70 ٪ از استحکام عملکرد مواد) ، اطمینان حاصل کنید که سطح تماس واشر و فلنج محکم برای کاهش نشت رابط ناشی از تغییر شکل حرارتی یا لرزش قرار دارد.

پیشگیری از نشت نفوذ: واشرهای فلزی دارای ساختار غیر متخلخل هستند که از مشکل نفوذ متوسط ​​ناشی از الیاف شل در مواد غیر فلزی جلوگیری می کند.

طراحی خود محکم باعث افزایش قابلیت اطمینان می شود

برخی از واشرهای حلقوی "اصل منطقه پشتیبانی نشده" را اتخاذ می کنند و از فشار داخلی سیستم برای فشار دادن واشر برای فشار بیشتر سطح استفاده می کنند تا یک اثر خودکشی پویا ایجاد کند. این طرح باعث افزایش عملکرد آب بندی می شود ، به ویژه برای خطوط لوله نفت و گاز با نوسانات فشار مکرر.

3. مزایای عملکرد در شرایط درجه حرارت بالا و فشار بالا

مقاومت در برابر مواد در محیط های شدید

پایداری درجه حرارت بالا: واشرهای ساخته شده از آلیاژهای مبتنی بر نیکل (مانند GH4169) یا فولاد ضد زنگ (SUS316L) می توانند قدرت را در محدوده -200 ℃ تا 700 ℃ حفظ کنند ، و دمای کار طولانی مدت می تواند به 538 ℃ برسد (مربوط به استاندارد ASME B16.20).

مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی: آبکاری نقره یا نیکل می تواند از خوردگی سولفید هیدروژن (H₂S) و محیط اسیدی جلوگیری کند و عمر واشر را افزایش می دهد.

طراحی ساختاری و سازگاری فلنج

الزامات پردازش با دقت بالا: واشر مشترک حلقوی باید کاملاً با شیار حلقوی فلنج (مانند نوع R یا نوع RX) مطابقت داشته باشد و تحمل باید در 0.05 میلی متر پوند کنترل شود تا اثر آب بندی اولیه اطمینان حاصل شود.

بهینه سازی استحکام فلنج: در مقایسه با واشرهای مسطح سنتی ، واشرهای حلقوی نیاز به پیش بارگذاری پیچ کمتری دارند که می تواند خطر تغییر شکل فلنج را کاهش دهد.

4. ملاحظات کلیدی در برنامه های عملی

• نقاط نصب و نگهداری

مدیریت گشتاور پیچ: پیچ ها باید مطابق با استانداردها در مراحل محکم شوند تا از نشت ناشی از استرس ناهموار جلوگیری شود.

تصفیه سطح: زبری سطح آب بندی فلنج باید در 1.6 میکرومتر 0.8 μ (مقدار RA) کنترل شود. خیلی زیاد یا خیلی کم بر آب بندی تأثیر می گذارد.

• حالت خرابی و راه حل

نشت چرخه حرارتی: تغییرات ناگهانی دمای ممکن است باعث شل شدن پیچ ها شود و پس از خاموش شدن باید دوباره محکم شوند.

سخت شدن مواد: ممکن است فلز در دمای بلند مدت شکننده شود ، بنابراین توصیه می شود مرتباً آن را جایگزین کنید (معمولاً هر 3-5 سال).

5. مقایسه با واشرهای سنتی