Резьбовые уплотнения

Уплотнения резьбовых соединений.

К сожалению не одно из резьбовых соединений не обладает абсолютной  герметичностью, особенно это актуально для газопроводов и трубопроводов высокого давления. Для решения задач герметизации резьбовых соединений применяются различные уплотнения.

1. Льняная прядь.

Льняная прядь со свинцовым суриком на олифе до сих пор очень распространенный способ герметизации резьбовых соединений. Практически на этом методе базируется весь монтаж водопроводов, систем отопления и газопроводов, поскольку так указано в СниП для сантехнических систем и для газоснабжения. Существуют и другие методики использования льняной пяди, например, в сочетании с различными герметиками и пастами, основная задача которых – предотвратить коррозионные процессы в резьбовом соединении и продлить срок службы уплотнения. Нередко используется железный сурик, который, в отличие от свинцового сурика, не защищает поверхность резьбы стальных фитингов от коррозии. Так же известна подмена такого вида уплотнения на "сухую прядь", то есть безо всякой краски, что вызывает значительную коррозию резьбы, особенно в случае применения на системах отопления и водоснабжения.

Недостатки использования данного метода герметизации очевидны – сложность и необходимость тщательного соблюдения технологии, большие усилия затяжки фитингов при сборке, низкая технологичность. При высоких температурах, например при уплотнении систем отопления, возможно тепловое разрушение волокон льна. Также в ряде случаев недостатком может являться затрудненный демонтаж соединения.

Тем не менее, льняная прядь по-прежнему используется в основном из-за низкой себестоимости и доступности.

2. Герметики.

Герметичность достигается путем заполнения межвиткового пространства резьбового соединения специальным веществом, подобранным в соответствии с условиями эксплуатации системы. В целом, на сегодняшний день, герметики являются оптимальным методом герметизации, сочетающим удобство монтажа, антикоррозионную защиту и эффективность. Можно разделить на три основных класса: незатвердевающие герметики, затвердевающие герметики и анаэробные герметики.

2.1. Незатвердевающие герметики.

Представляют собой вязкие пасты, изготовленные на основе синтетических смол и полимеров с наполнителями. Эффективно защищают металлические поверхности от коррозии, и прекрасно работают не только в резьбовых соединениях. Могут применяться в условиях вибрации. Могут использоваться в сочетании с различными прокладочными материалами. Очевидным преимуществом является лёгкость монтажа и демонтажа соединения. Не рекомендуется использование незатведевающих герметиков для соединений с высоким давлением, перепадами давлений и температур. Не подходят для работы в условиях агрессивных и взрывоопасных сред.

Рис.2 Незавердевающий герметик «Multipak»

 

Таблица 1. Примеры незатведевающих герметиков

Наименование	Производитель	Характеристики
Loctite 5922	Henkel	Спиртовой раствор модифицированной резины с наполнителями. Формирование прокладок по месту. Уплотнение фланцев, фитингов и других соединений. Рабочая температура: от -50° до + 200°С.
Permatex 80633	Permatex	Сохраняет пластичность, как при высоких, так и при низких температурах. Устойчив к воздействию большинства производственных жидкостей. Рабочая температура: от -54° до + 149°С.
MULTIPAK	Unipak	Может использоваться при давлении максимум (макс давление 4,4 бара и температуре не более +70°C), питьевой воды (макс давление 16 бар и температуре не более +85°C), отопления (макс давление 7 бар, Т макс 130°C).
ROCOL FOLIAC GRAPHITE PJC.	Ragosine Oil	Герметик на основе растительного масла, обогащенный графитом для металлических резьбовых и фланцевых соединений. Используется в тех случаях, когда необходимо осуществлять подачу воздуха, пара, воды и газа при высоких и низких давлениях. В первую очередь используется для уплотнения соединений под давлением пара, воздуха и воды до 97 бар. Применяется в широком диапазоне рабочих температур от -20°C до +450°C.
Permabond P2	Permabond	Герметик на водной основе, предназначенный для предварительной обработки резьбовых соединений. Наиболее часто используется для герметизации резьбовых трубных соединений и заглушек, фитингов гидравлических и воздушных тормозных систем, клапанных блоков. Рабочая температура: до +150°С

 

2.2. Затвердевающие герметики.

Как правило, это пасты или гели на водной основе или на основе растворителей, постепенно затвердевающие после нанесения на резьбу. Время отверждения зависит от состава герметика и может составлять от нескольких секунд до нескольких часов. Хорошо защищают поверхности, позволяют легко и быстро собирать соединение, после высыхания надёжно герметизируют соединение благодаря устойчивости к выдавливанию. В зависимости от адгезии к поверхностям и прочностным характеристикам (сдвиговые нагрузки), подразделяются собственно на герметики и клеи. Клеи применяются в случаях, когда необходимо не только обеспечить герметичность, но и зафиксировать соединение.

Недостатки данного метода – невозможность разобрать соединение без разрушения герметика, усадка при высыхании и в процессе эксплуатации, низкая химическая стойкость.

Рис.3 Затвердевающий герметик «OilSEAL»

Таблица 2. Примеры затвердевающих герметиков

Наименование	Производитель	Характеристики
Loctite 5772	Henkel	Резьбовой затвердевающий герметик для металлов, особенно для герметизации резьбовых соединений атомных станций Рабочая температура: от -50°С до + 150°С.
Loctite 577	Henkel	Универсальный затвердевающий герметик для грубой металлической резьбы. Подходит для быстрого применения в условиях низких температур, например, для выполнения техобслуживания вне помещения завода. Рабочая температура: от -50°С до + 150°С.
Permatex 56501	Permatex	Герметик для тяжелонагруженных резьбовых соединений. Разработан специально для металлических трубных резьбовых соединений. Препарат заменяет уплотнения трубных соединений типа Teflon®. Быстро отверждается, после чего выдерживает давление до 700 кг/см2. Предотвращает истирание и защищает соприкасающиеся резьбовые поверхности от коррозии. Содержит тефлон (политетрафторэтилен). Рабочая температура: от -50° до 170°С;
UNITEC GS 20	Unipak	Прочный фиксирующий состав для гаек, болтов и т.п., недемонтируемое соединение. Рабочая температура: от -55°С до + 150°С.
ROCOL OILSEAL	Ragosine Oil	Герметик, в виде белой тиксотропной жидкости на основе органической смолы и растворителя, обогащенный глиной для прочного уплотнения металлических резьбовых и фланцевых соединений. Предназначен для уплотнения соединений под давлением до 138 бар бензина, дизельного топлива, минеральных и растительных масел, парафина и «уайт-спирита». Применяется в широком диапазоне рабочих температур от -50°C до +200°С

 

2.3. Анаэробные герметики.

АНАЭРОБНЫЙ - слово, характеризующее отсутствие кислорода или воздуха, а также отсутствие зависимости от кислорода или воздуха.

Относительно новый вид уплотнений, быстро набирающий популярность благодаря уникальному комплексу эксплуатационных свойств.

Анаэробные герметики - это акриловые полимеры, в исходном состоянии представляющие собой жидкие композиции различной вязкости, состоящие из акриловых мономеров и олигомеров, инициаторов, катализаторов, стабилизаторов, красителей и других наполнителей. Эти композиции способны длительное время храниться в кислородопроницаемой таре без изменений своих свойств и образовывать однородную прочную полимерную массу в узких металлических зазорах, таких как межвитковое пространство резьбы, межфланцевые зазоры и т.п.

При попадании герметика в пространство между металлическими поверхностями, инициаторы, содержащиеся в материале, начинают взаимодействовать с металлом, запуская процесс полимеризации мономеров акрила, с образованием полимера сшитой структуры. Интенсивность процесса полимеризации зависит от интенсивности взаимодействия с металлом, причём скорость можно повысить, обработав поверхность активатором. При использовании анаэробных герметиков на изделиях из цветных металлов или легированных сталей, а также на поверхностях с гальваническими и другими защитными покрытиями, скорость полимеризации наиболее низкая. Также на скорость полимеризации существенно влияет температура. При низких температурах полимеризация замедляется, а при высоких – ускоряется.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что наиболее эффективно использовать анаэробные составы для герметизации металлических изделий, но благодаря активаторам, область применения расширяется, и современные составы применяются на керамических, стеклянных, полимерных и других поверхностях.

Преимуществами анаэробных герметиков являются высокие физико-механические свойства, широкий температурный диапазон эксплуатации (от –90 до + 200 ºС), хорошая химическая стойкость, технологичность и простота использования. Большим преимуществом является и то, что состав затвердевает только в зазоре и излишки герметика легко удаляются. В некоторых случаях, анаэробные составы стали поистине незаменимыми. К сожалению, не всегда возможно обеспечить условия для эффективного применения данных герметиков.

Рис.4 Анаэробный герметик Loctite 262

 

Таблица 3. Примеры анаэробных герметиков

Наименование	Производитель	Характеристики
Loctite 245	Henkel	Уплотняющее и склеивающее вещество для резьбовых соединений средней прочности. Рабочая температура: от -50° до + 200°С.
Loctite 262	Henkel	Герметизация и предотвращение самоотвинчивания. Постоянная фиксация и герметизация больших шпилек и болтов (до М25). Рабочая температура: от -50° до + 150°С.
Permatex 51531	Permatex	Упругий уплотняющий материал  с допускаемым зазором менее 0,38 мм. Разрешено использование в тех случаях, когда оговаривается установка «анаэробных» уплотнений (отверждающихся без доступа воздуха). Рабочая температура: от -54° до + 149°С.
UNITEC GT18	Unipak	Универсальный политетрафторэтиленовый герметик, легкодемонтирумое соединение. Рабочая температура: от -55° до +150°С.
Permabond А126	Permabond	Высокопрочный анаэробный клей для долгосрочной сборки коаксиальных соединений или металлических резьбовых деталей. Применяется на деталях плотной посадки. Рабочая температура: от -55° до +150°С.
Permabond А129	Permabond	Является тиксотропным (нестекающим) анаэробным герметиком средней прочности. Он специально разработан для резьб с крупным шагом. Рабочая температура: от -55° до +150°С.
AN 302-25	WEICON	Герметизация резьбовых соединений труб и фитингов, устойчив к вибрации. Рабочая температура: от -60°C...+150°C
AN 305-86	WEICON	Герметизация резьбовых соединений труб демонтируется при помощи обычных инструментов. Рабочая температура: от -60°C...+150°C

 

 

3. Резьбоуплотнительные ленты, шнуры и нити.

3.1. Лента ФУМ и жгут ФУМ.

В нашей стране в основном распространена лента ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал) выпускаемая по ТУ 6-05-1388. Она предназначена для уплотнения резьбовых соединений технологических трубопроводов, по которым транспортируются агрессивные жидкости и газы в диапазоне температур от минус 60°С до плюс 200°С. Может применяться в технологическом оборудовании фармацевтической, пищевой и медицинской промышленности, в трубопроводах горячего и холодного водоснабжения, в том числе и питьевого. Лента ФУМ обеспечивает герметичность резьбовых соединений, работающих при давлении до 9,8 МПа (100 кгс/см2). В зависимости от применения ленту ФУМ выпускают трех марок: марка 1 — высшего и первого сорта — для уплотнения систем со средами общепромышленного типа, а также систем с сильнодействующими агрессивными средами (концентрированные и разбавленные растворы кислот и щелочей); содержит смазку — масло вазелиновое медицинское по ГОСТ 3164-78 - от 17 до 20%; марка 2 — для уплотнения систем, работающих на кислороде и других сильнодействующих окислителях; не содержит смазку; марка 3 — для уплотнения систем со средами общепромышленного типа, а также систем с сильнодействующими, агрессивными средами (концентрированные и разбавленные растворы кислот и щелочей); представляет собой краевые части ленты ФУМ марок 1 и 2, а также пленки СКЛ, изготавливаемой по ТУ 301-05-49-90. изготовления.

Таблица 4 Ленты ФУМ ТУ 6-05-1388

Марка, сорт	Вешний вид	Прочность при растяжении МПа (кгс/см2), не менее	Относительное удлинение при разрыве	Массовая доля смазки
Марка 1, Высший сорт	Цвет ленты может быть белым с различными цветовыми оттенками. Допускается наличие темных пятен и отдельных включений. Поверхность ленты должна быть ровной без разрывов. Допускается наличие волнистости.	6,86 (70)	95	Не определяется
Марка 1, Первый сорт		4,9 (50)	80
Марка 2		для толщины: до 0,105мм включительно - 6,86 (70); свыше 0,105мм - 4,90 (50)	70	0,15
Марка 3		2,94 (30)	40	Не определяется

 

Лента ФУМ представляет собой неспеченную пленку из фторопласта-4, благодаря чему  материал имеет высокую химическую стойкость и может применяться в пищевой промышленности. Не допускает повторного уплотнения и ослабления-подтягивания, так как не обладает упругими свойствами.

Достоинства: простота применения. Соединение легко собирается и разбирается. Отличная химическая стойкость. Может применяться для уплотнения в среде кислорода. Недостатки: низкая надёжность при механических нагрузках и вибрации. Не эффективна при частых перепадах температур, из-за разгерметизации в результате температурных деформаций.

Помимо отечественной ленты, выпускаемой по ТУ, существует похожая продукция европейского и китайского производства. Как правило, эти ленты производятся без смазки и являются аналогами ФУМ марки 2. Некоторые западные производители подвергают ленту дополнительной ориентации (вытяжке) в одном или нескольких направлениях, что придаёт материалу некоторую упругость.

Рис.5 Лента ФУМ импортная

 

Жгут ФУМ, выпускаемый по ТУ 6-05-1570 представляет собой профилированные изделия из неспеченногофторопласта—4Д. Жгуты могут выпускаться круглого или квадратного сечения и используются в основном в качестве сальниковых набивок. Для уплотнений резьбы жгуты практически не применяется, поэтому подробно рассматривать их в данном разделе мы не будем.

 

3.2. Резбоуплотнительные шнуры и нити.

Полимерный шнур или нить, пропитанная специальным герметизирующим составом. Подобные изделия производят практически все крупные производители уплотнений и фитингов, специализирующиеся на герметизации резьбы. Жгуты или нити могут быть изготовлены из нейлона, фторопласта и других полимерных материалов. Изделия «заточены» под бытовое применение, трубопроводы горячего и холодного водоснабжения или газопроводы малых диаметров. Наиболее известны нити и шнуры SanTehnik, Loctite, Tangit Uni-Lock, Рекорд. Материалы просты в применении, необходимо просто намотать нить на резьбу и закрутить соединение. Причём уплотнение достаточно надёжно и дёшево. Хорошо работает в условиях небольших давлений и температур от – 50 до + 140 °С. Материалы разрабатывались для применения в условиях высокой влажности и поэтому они хорошо подходят для ремонта на работающих трубопроводах. Не подходят для трубопроводов большого диаметра, высоких давлений и температур, а также агрессивных сред и нефтепродуктов.

Рис. 6 Резьбоуплотнительная нить WEICON

 

Таблица 5. Примеры резбоуплотнительные шнуров и нитей

Наименование	Производитель	Характеристики
Tangit UNI-LOCK	Henkel	Универсальная нить для герметизации резьбовых соединений труб холодной и горячей воды, питьевой воды, газа диаметром до 6 дюймов. В течение 72 часов после сборки позволяет, не теряя герметичности, регулировать соединения труб. Может использоваться для металических и пластиковых труб.
Loctite 55	Henkel	Не требующий полимеризации герметик - нить, немедленно обеспечивающий максимальное сопротивление давлению. Одобрен для газа и питьевой воды. Диапазон рабочих температур: -55°C - +149°C
UNIFLON	Unipak	Нить «UNIFLON» применяется для уплотнения всех типов резьбовых соединений, на трубах из любых материалов в системах теплоснабжения, водоснабжения, вентиляции, в холодильных установках, для монтажа и ремонта масло-, бензопроводов и т.д. Подходит для уплотнения резьбовых соединений трубопроводов любых размеров. Диапазон рабочих температур от –200°С до +240°C, давление 30 бар до 100°С.
"Рекорд"	ИНТЕРМО	"Рекорд" представляет собой некрученый капроновый шнур, состоящий из 280-ти ультратонких полиамидных волокон, пропитанных кремнийорганической пастой. Рабочая температура соединения от -55°C до +120°C.
WEICON DF 175	WEICON	Применяется для уплотнения всех типов резьбовых соединений. Подходит для уплотнения резьбовых соединений трубопроводов всех размеров. Спектр рабочих температур от –200°С до 240°C.