Графитовая лента

Графитовая лента — рулонный уплотнительный материал, изготовленный из фольги на основе терморасширенного графита (ТРГ). Применяется для герметизации фланцевых, резьбовых и других разъёмных соединений трубопроводов, арматуры, теплообменников, компрессоров и промышленного оборудования. Лента из ТРГ работает в диапазоне температур от −200 до +550 °С и при давлении до 20–25 МПа, что делает её одним из наиболее востребованных уплотнительных материалов в энергетике, нефтехимии и машиностроении.

Что такое графитовая лента из ТРГ

Основой ленты служит терморасширенный графит — модифицированная форма природного кристаллического графита. При высокоскоростном нагреве окисленного графита до 900–1000 °С газообразные продукты разложения интеркалированных соединений создают расклинивающее давление между графеновыми слоями. В результате объём частиц увеличивается в сотни раз, и образуется пористый углеродный материал с насыпной плотностью 2–5 кг/м³. Из полученного ТРГ методом вальцевания (прокатки без связующего) формируют гибкую графитовую фольгу плотностью 0,7–1,5 г/см³ с содержанием углерода не менее 98–99,9 %. Затем фольгу нарезают на полосы заданной ширины — это и есть графитовая уплотнительная лента.

Отсутствие в составе смол, асбеста и неорганических наполнителей обеспечивает экологическую безопасность и химическую чистоту материала.

Виды графитовой ленты

В зависимости от конфигурации и назначения выпускаются следующие разновидности ленты из ТРГ:

Гладкая лента

Ровная полоса графитовой фольги без деформаций. Предназначена для уплотнения прямоугольных фланцевых соединений, формирования плоских прокладок, а также для производства спирально-навитых уплотнений (СНУ) и сальниковых колец. Подходит для соединений, где лента укладывается по прямой или с большим радиусом изгиба. Типичная толщина гладкой ленты — 0,15–0,6 мм, плотность фольги — 1,0–1,2 г/см³.

Гофрированная лента

Лента с волнообразным профилем, полученным методом непрерывной деформации. Гофрирование придаёт материалу повышенную гибкость и позволяет укладывать ленту на фланцы с малым радиусом кривизны — круглые и радиальные соединения. Гофрированная структура также увеличивает компенсирующую способность прокладки при термоциклировании. Толщина гофрированной ленты — 0,4–1,0 мм, плотность — 0,9–1,1 г/см³.

Самоклеящаяся лента

Гладкая или гофрированная лента с нанесённым с одной стороны клеевым (адгезивным) слоем. Клейкая основа упрощает монтаж: лента фиксируется на фланце без дополнительного крепления, что особенно удобно при работе на вертикальных и труднодоступных поверхностях. При намотке в рулон клеевой слой защищён антиадгезионной бумагой.

Армированная лента

Для повышения механической прочности и максимально допустимого давления графитовую ленту армируют стеклонитью, лавсановой или углеродной нитью, а также металлической проволокой (из нержавеющей стали или жаростойких сплавов). Армированная лента применяется на ответственных соединениях, где требуется повышенная стойкость к выдавливанию и разрыву.

Эксплуатационные характеристики

Графитовая уплотнительная лента обладает комплексом свойств, определяющих её применимость в различных промышленных условиях.

Указанные пределы по температуре и давлению являются ориентировочными и зависят от конкретной марки ленты, типа армирования и условий эксплуатации.

Свойства графитовой ленты

Термическая стабильность

Терморасширенный графит сохраняет уплотняющие свойства в широком диапазоне температур. В отличие от асбестосодержащих уплотнений, ТРГ не коксируется, не теряет массу и объём при длительной эксплуатации и термоциклировании. Материал не прикипает к уплотняемым поверхностям. В инертной атмосфере (аргон, азот, вакуум) ТРГ сохраняет работоспособность вплоть до 2500–3000 °С, однако на воздухе при температурах выше 450 °С начинается постепенное окисление углерода.

Химическая стойкость

Графитовая лента устойчива к большинству кислот (в том числе соляной, фосфорной, разбавленной серной), щелочей, органических растворителей, нефтепродуктов, спиртов, эфиров, теплоносителей и газов (включая пар, водород, гелий, природный газ). Материал инертен к питьевой воде и не выделяет токсичных веществ.

Ограничения по химической стойкости существуют для сильных окислителей. Графитовая лента не применяется в следующих средах: концентрированная азотная кислота (более 10 %), серная кислота концентрацией выше 60 %, хромовая кислота и соединения хрома (VI), расплавы солей алюминия, царская водка, свободный фтор, хлор и бром, жидкий аммиак, концентрированные щёлочи и щелочноземельные растворы при высоких температурах.

Механические свойства

Ленте из ТРГ свойственна пластичность — способность заполнять микронеровности и дефекты уплотняемых поверхностей фланцев. При этом материал обладает высокой прочностью на сжатие и малой ползучестью, что обеспечивает стабильность уплотнения в течение длительного срока (до 10 лет) без необходимости дополнительной подтяжки. Графит также обладает антифрикционными (самосмазывающими) свойствами, снижающими износ контактных поверхностей.

Области применения графитовой ленты

Уплотнительная лента из ТРГ применяется в следующих случаях:

Герметизация фланцевых соединений

Основное назначение — формирование прокладок непосредственно на фланце. Лента укладывается по контуру уплотнительной поверхности в один или несколько слоёв и обжимается при стягивании фланцев. Метод особенно эффективен для крупногабаритных фланцев нестандартных размеров, где изготовление штатной прокладки затруднено или нецелесообразно. Подходит для фланцевых соединений типа «выступ-впадина», «шип-паз» и с гладкими уплотнительными поверхностями по ГОСТ 33259, ГОСТ 28759.2, ГОСТ 28759.3.

Ремонт и восстановление уплотнений

Графитовая лента используется для экстренного восстановления повреждённых прокладок, ремонта зубчатых прокладок путём вклеивания ленты на дефектный участок, а также для восстановления металлических уплотнительных колец овального и восьмиугольного сечений. Быстрота монтажа делает ленту незаменимой при аварийных ремонтах, когда требуется минимизировать время простоя оборудования.

Уплотнение резьбовых соединений

Армированная графитовая лента (со стеклонитью или металлической проволокой) применяется для герметизации резьбовых соединений трубопроводов, работающих при высоких температурах, где фторопластовая (ФУМ) лента или волокнистые уплотнители непригодны. Рабочее давление армированных лент для резьбы достигает 40 МПа.

Промышленное оборудование

Лента из ТРГ применяется для уплотнения люков, газоходов, конденсаторов, испарителей, маслоохладителей, теплообменников, насосов, компрессоров, пневматических и гидравлических систем в энергетике, нефтепереработке, химической и газовой промышленности.

Преимущества перед другими уплотнительными материалами

Графитовая лента из ТРГ превосходит традиционные уплотнители по ряду параметров. В отличие от асбестовых материалов, ТРГ не содержит канцерогенных компонентов, не теряет массу и эластичность с течением времени, не требует периодической подтяжки. По сравнению с фторопластовыми (ПТФЭ) уплотнениями графитовая лента работает при значительно более высоких температурах — до +550 °С вместо +260 °С у ПТФЭ. Паронитовые прокладки также уступают графиту по термостойкости и стабильности при циклических нагрузках.

Дополнительным преимуществом является теплопроводность ТРГ (5–10 Вт/(м·К)), существенно превышающая показатели асбеста (0,1–0,2 Вт/(м·К)) и полимерных материалов. Это позволяет использовать графитовую ленту в высокоскоростных насосах без принудительного охлаждения сальникового узла.

Формы поставки

Графитовая уплотнительная лента поставляется в рулонах (бобинах). Стандартная ширина — от 4 до 70 мм, толщина — от 0,15 до 1,0 мм, длина рулона — от 12 до 100 м в зависимости от исполнения. Возможно изготовление лент с заданным радиусом загиба для конкретного диаметра фланца. Варианты исполнения: гладкая, гофрированная, с клеевым слоем, армированная. Помимо ленты, из фольги ТРГ изготавливаются листы, сальниковые набивки, прессованные кольца и прокладки.