لا يزال استبدال حشوات لوحة ضغط أسطوانة الأسبستوس يمثل تحديًا تقنيًا في صناعة الختم الثابت. الحل السائد الحالي هو معاملتها بشكل مختلف بناءً على ظروف استخدامها. تستخدم الحشيات المعدنية وشبه المعدنية في حالات ارتفاع درجة الحرارة والضغط العالي، وتستخدم حشوات الفلوروريسين في حالات التآكل، وتستخدم الحشيات غير الأسبستوسية في الأغراض العامة.

تصف هذه المقالة بإيجاز فهمنا للوضع الحالي لاستخدام الحشيات غير الأسبستوسية، لكي تكون مفيدة للمستخدمين.

يتم تصنيع جميع الحشيات غير الأسبستوسية عن طريق ختم وقطع الصفائح المعدنية. يتم تصنيع الألواح غير الأسبستوسية من خلال الجمع بين العديد من الألياف غير الأسبستوسية والمجلدات المطاطية والحشوات الأخرى. وفقًا لتصنيف طرق التصنيع، يتم تقسيمها عمومًا إلى صفائح معدنية وألواح ضغط أسطوانية.

إن عملية تصنيع الألواح غير الأسبستوسية هي نفس عملية صناعة الورق. يتم ضرب الألياف وتحويلها إلى ملاط باستخدام آلة الضرب، ويتم خلطها بالتساوي مع ملاط المطاط الصناعي مثل NBR، ثم يتم أخذها بواسطة آلة النسخ الرطب (آلة الورق). يتم بعد ذلك ضغط الورقة وتشكيلها بواسطة بكرات التسخين. سمك لوحة النسخ عادة ما يكون أقل من 1 مم، ومواد الختم الخاصة بها موحدة، بدون مشاكل في اتجاه الألياف مثل ألواح الضغط الأسطوانية. السطح أملس وناعم، لذلك فهو مناسب لإغلاق الحشيات ذات الأشكال المعقدة مثل غطاء المحرك، وعاء زيت السيارات، مشعب السحب، وما إلى ذلك، والتي لديها ضغط سطح تثبيت أصغر.

المشاكل التي تم اكتشافها بعد استبدال حشوات الأسبستوس بحشوات غير الأسبستوس

سطح الحشية المصنوع باستخدام لوحة النسخ يكون أملس وناعم، ويمكن تحقيق الختم الأولي بضغط سطح منخفض. بالإضافة إلى ذلك، فإن الحشية رقيقة نسبيًا، كما أن تخفيف الضغط بعد الاستخدام طويل الأمد يكون صغيرًا. يتم استخدامه في الغالب في المناطق التي لا يوجد بها ضغط تقريبًا، لذلك تكون حالات الفشل أقل.

ومع ذلك، فإن حشية لوحة الضغط الأسبستوسية المستخدمة في خطوط أنابيب الضغط واجهت مشاكل. أثناء التشغيل المستمر والتضييق الإضافي لأنابيب البخار، من السهل أن تتصلب وتتشقق بسبب الشيخوخة الحرارية، وهو ما لم يكن متوقعًا في البداية. لقد استبدل فقط نوع الألياف، مما أدى إلى اختلافات كبيرة في الاستخدام.

بعد التحليل، وجد أنه على الرغم من أن عملية التصنيع هي نفسها تقريبًا، إلا أن محتوى ألياف الأسبستوس في لوحة ضغط أسطوانة الأسبستوس يصل إلى 65% ~ 80%. حتى عند استخدامه عند درجة حرارة مقاومة للحرارة تتجاوز بكثير درجة حرارة المادة الرابطة المطاطية، فإن شيخوخة المطاط لا تزال تعتمد على تشابك ألياف الأسبستوس للحصول على قوة عالية جدًا. لذلك، هناك العديد من الحالات الناجحة لاستخدام ألياف الأسبستوس خارج نطاق درجة حرارة مقاومة الحرارة للمطاط، وأحيانًا يتم استخدامها في حالات درجات الحرارة المرتفعة عند 500 درجة مئوية.

ومع ذلك، فإن التركيب المادي لألواح الضغط الأسبستوسية غير الأسبستوسية مختلف. نظرًا لضعف التوافق بين الألياف البديلة والمطاط، فإنه من غير الممكن إضافة كمية كبيرة من الألياف مثل ألواح الضغط الأسبستوسية، عادةً بكمية مزج تتراوح من 5% إلى 15%. لذلك، عندما يخضع المطاط للتصلب الحراري عند درجات حرارة عالية، لا يمكن أن تعتمد الحشيات غير الأسبستوسية على كمية كبيرة من غلاف الألياف للحفاظ على القوة مثل حشوات الأسبستوس. سيؤدي الانكماش الحراري للمطاط إلى توليد إجهاد داخلي، مما يسبب شقوقًا صغيرة داخل الحشية الخالية من الأسبستوس، والتي تتوسع بعد ذلك وتسبب الكسر. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للطبيعة التحللية لألياف الأراميد، عند استخدامها في بيئات البخار ذات درجة الحرارة العالية، مع انخفاض الضغط السطحي للحشية، فإن اختراق البخار سيسرع من شيخوخة الحشيات غير الأسبستوسية، مما يؤدي في النهاية إلى الفشل.

التدابير المضادة المعقولة لاستخدام الحشيات غير الأسبستوس

تتأثر الحشيات غير الأسبستوسية بشكل كبير بارتفاع درجات الحرارة، وحتى في الاستخدام العام، غالبًا ما تفشل، الأمر الذي فاجأ المطورين والمستخدمين في البداية. ومع ذلك، فإن تنوعها وبطءها المنخفض وتكلفتها المنخفضة وسهولة استخدامها واضحة أيضًا. بعد عدة سنوات من أبحاث المتابعة، وجد والكار أن التعديل غير الأسبستي لا يتعلق فقط بتعديل الألياف، ولكنه يتطلب إنشاء مجموعة جديدة من تقنيات تقييم الأداء للحشيات غير الأسبستوسية من أجل فهمها بشكل كامل وصحيح.

نحن نعتقد أنه يجب علينا مواصلة دراسة وتحسين صيغة وطرق معالجة الحشيات غير الأسبستوسية. وفي الوقت نفسه، واستجابة لمشكلة تصلب درجات الحرارة المرتفعة، نقترح اتخاذ التدابير التالية:

①

يمكن التحكم في درجة حرارة استخدام الحشيات غير الأسبستوسية إلى حوالي 200 درجة مئوية من حيث استخدام الماكينة لتشديد الإدارة في المصانع. بالنسبة لخطوط أنابيب الضغط قيد الإنشاء في الموقع، يوصى بالتحكم في درجة حرارة الاستخدام أقل من 150 درجة مئوية. في الحالات التي تتطلب تشديدًا إضافيًا، يجب التحكم في درجة حرارة الاستخدام أقل من 100 درجة مئوية؛

②

عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 100 درجة مئوية، يوصى باستخدام حشية رقيقة مع تخفيف ضغط أقل (أقل من 1.5 مم)؛

③

تطبيق ضغط سطح تثبيت أعلى يبلغ 30-40 ميجا باسكال أثناء التثبيت، بحيث لا تكون هناك حاجة إلى تشديد إضافي في المرحلة اللاحقة؛

④

يستخدم في المواقع التي لا تتعرض بسهولة لأحمال الضغط على الأنابيب أو التي يسهل استبدالها؛

⑤

تطبيق لاصق على الحشية.

⑥

يوصى باستخدام حشية دائرية ذات قطر خارجي ملامس للجانب الداخلي للمسمار لتوفير ضغط سطحي محكم.

This article briefly describes our understanding of the current situation of the use of non asbestos gaskets, in order to be helpful to users.

Non asbestos gaskets are all made by stamping and cutting sheet metal. Non asbestos sheets are made by combining various non asbestos fibers, rubber binders, and other fillers. According to the classification of manufacturing methods, they are generally divided into sheet metal and roller pressure plates.

The manufacturing process of non asbestos sheet is the same as that of paper making. The fibers are beaten into a slurry using a beating machine, mixed evenly with synthetic rubber slurry such as NBR, and then taken by a wet copying machine (paper machine). The sheet is then compressed and formed by heating rollers. The thickness of the copying plate is usually less than 1mm, and its sealing material is uniform, without fiber directionality issues like roller pressure plates. The surface is smooth and soft, so it is suitable for sealing gaskets with complex shapes such as engine hood, automotive oil pan, intake manifold, etc., which have smaller fastening surface pressure.

Problems discovered after replacing asbestos gaskets with non asbestos gaskets


The surface of the gasket made by using a copying plate is smooth and soft, and initial sealing can be achieved with low surface pressure. In addition, the gasket is relatively thin, and the stress relief after long-term use is small. It is mostly used in areas with almost no pressure, so there are fewer cases of failures.


However, the non asbestos roller pressure plate gasket used for pressure pipelines has encountered problems. During continuous operation and additional tightening of steam piping, it is easy to harden and crack due to thermal aging, which was not initially expected. It only replaced the fiber type, resulting in significant differences in usage.


After analysis, it was found that although the manufacturing process is almost the same, the asbestos fiber content in the asbestos roller pressing plate is as high as 65%~80%. Even when used at a heat resistance temperature far exceeding that of the rubber binder, the aging of rubber can still rely on the entanglement of asbestos fibers to obtain very high strength. Therefore, there are many successful cases of using asbestos fibers beyond the heat resistance temperature range of rubber, and sometimes they are even used in high-temperature situations at 500 ℃.

However, the material composition of non asbestos roller pressure plates is different. Due to the poor compatibility between substitute fibers and rubber, it is not possible to add a large amount of fibers like asbestos roller pressure plates, usually with a blending amount of 5% to 15%. Therefore, when rubber undergoes thermal hardening at high temperatures, non asbestos gaskets cannot rely on a large amount of fiber wrapping to maintain strength like asbestos gaskets. The thermal shrinkage of rubber will generate internal stress, Causing small cracks inside the asbestos free gasket, which then expand and cause fracture. In addition, due to the hydrolytic nature of aramid fibers, when used in high-temperature steam environments, as the surface pressure of the gasket decreases, steam penetration will accelerate the aging of non asbestos gaskets, ultimately leading to failure.

Reasonable countermeasures for the use of non asbestos gaskets

Non asbestos gaskets are greatly affected by high temperature aging, and even in general use, they often fail, which initially surprised developers and users. However, their versatility, low slowness, low cost, and simple use are also evident. After several years of follow-up research, Walkar found that non asbestos modification is not simply about modifying the fibers, but requires the establishment of a new set of performance evaluation techniques for non asbestos gaskets in order to fully and correctly understand them.


We believe that we should continue to study and improve the formula and processing methods of non asbestos gaskets. At the same time, in response to the problem of high-temperature hardening, we suggest taking the following measures:


① Controlling the usage temperature of non asbestos gaskets can be relaxed to around 200 ℃ in terms of machine usage for tightening management in factories. For pressure pipelines under construction on site, it is recommended to control the usage temperature below 150 ℃. In situations where additional tightening is required, the usage temperature should be controlled below 100 ℃;


② When the temperature is above 100 ℃, it is recommended to use a thin gasket with less stress relaxation (below 1.5mm);


③ Apply a higher fastening surface pressure of 30-40 MPa during installation, so that there is no need for additional tightening in the later stage;


④ Used in locations that are not easily subjected to stress loads on piping or are easy to replace;


⑤ Apply adhesive to the gasket;


⑥ It is recommended to use a circular gasket with the outer diameter in contact with the inner side of the bolt to provide tightening surface pressure.