Графитовая бумага

Графитовая бумага и графитовый картон — листовые уплотнительные и термостойкие материалы, получаемые прокаткой терморасширенного графита (ТРГ) без добавления полимерных связующих. В действующем ГОСТ 34708-2021 приняты официальные обозначения: фольга графитовая (ФГ) — для тонких рулонных материалов, и лист графитовый (ЛГ, ЛГА) — для листовых. В промышленной практике тонкий рулонный материал называют графитовой бумагой или графитовой фольгой, более толстый листовой — графитовым картоном.

Как получают терморасширенный графит и гибкий графит

Производство ТРГ — двухстадийный процесс. На первой стадии природный кристаллический графит интеркалируют: между слоями кристаллической решётки вводят кислотные соединения (как правило, сульфатные комплексы). На второй стадии интеркалированный графит нагревают со скоростью 400–600 °C/с до ~1000 °C: выделяющиеся газы создают расклинивающее давление 300–400 атм, и частицы расслаиваются, увеличиваясь в объёме в десятки-сотни раз. Итоговые частицы ТРГ имеют пористость 90–98 % и без связующего прокатываются в непрерывную гибкую ленту или листовую заготовку.

Отсутствие связующих означает: материал состоит из чистого углерода, не содержит асбеста, смол и неорганических наполнителей, сохраняет химическую инертность во всём рабочем диапазоне температур.

Физико-химические и механические характеристики ТРГ

Плотность и геометрия

Стандартная плотность неармированных материалов по ГОСТ 34708-2021 — 1,0 ± 0,1 г/см³. Практический диапазон плотности — 0,7–1,5 г/см³: более высокая плотность снижает газопроницаемость и повышает прочность; более низкая — увеличивает сжимаемость и способность компенсировать неровности уплотняемых поверхностей.

Тип материала	Обозначение по ГОСТ 34708-2021	Толщина, мм	Форма поставки
Графитовая бумага / фольга	ФГ	0,2–0,8	рулон, ширина 1000 или 1500 мм
Графитовый картон / лист неармированный	ЛГ	0,5–4,0	лист 1000×1000 или 1500×1500 мм
Графитовый картон армированный	ЛГА	0,6–4,0	лист 1000×1500 мм

Листы ЛГ толщиной до 2,0 мм изготавливают без связующего. При толщине свыше 2,0 мм допускается применение связующего — это нужно учитывать при выборе марки для высокотемпературного применения.

Температурная стойкость гибкого графита

Рабочий диапазон напрямую зависит от среды:

• Воздух (окислительная среда): стандартные марки — до +450 °C; марки с антиокислительными добавками (ингибированные) — до +550 °C. При превышении этих значений начинается заметное окисление с потерей массы.
• Водяной пар: до +650 °C.
• Инертная среда или вакуум: до +1200 °C для стандартных марок; марки повышенной чистоты (содержание углерода ≥ 99,9%) сохраняют структурную стабильность при более высоких температурах.
• Нижний предел: до −200 °C без хрупкого разрушения.

При проектировании уплотнений учитывайте не только максимальную температуру, но и парциальное давление кислорода и длительность воздействия. Даже при 400 °C непрерывная работа в горячем воздухе со временем приводит к деградации материала — особенно у марок без ингибитора.

Механические свойства

Показатель	Значение
Прочность на растяжение вдоль прокатки, МПа	3,5–7,0
Прочность на растяжение поперёк прокатки, МПа	3,0–6,5
Сжатие под давлением 35 МПа, %	35–40
Коэффициент трения по стали (сухая поверхность)	<0,12
Коэффициент трения по стали (с жидкостной плёнкой)	<0,03

После снятия нагрузки материал частично восстанавливает исходную толщину. Низкий коэффициент трения позволяет использовать ТРГ в набивках подвижных соединений (штоки арматуры, валы насосов) без дополнительной смазки — в отличие от асбестосодержащих набивок, требующих смазочных добавок.

Электрические и тепловые свойства

Гибкий графит сохраняет анизотропную электропроводность исходного графита: удельное электрическое сопротивление вдоль оси прокатки — около 10⁻⁶ Ом·м, поперёк листа — примерно на три порядка выше. Теплопроводность вдоль листа у стандартных марок достигает 150–200 Вт/(м·К), что пригодно для тепловых экранов и теплоотводящих прокладок в силовой электронике.

Классификация по ГОСТ 34708-2021

Стандарт устанавливает три независимых класса для любого материала ТРГ:

• Класс прочности (1, 2, 3) — по механическим и герметизирующим показателям;
• Класс чистоты (1–5) — по содержанию углерода, серы и хлора; класс 5 соответствует наибольшей чистоте и применяется в атомной, электротехнической и полупроводниковой промышленности;
• Класс термоокислительной стойкости (1, 2, 3) — по максимальной температуре в окислительной среде.

Фольга графитовая ФГ — «графитовая бумага»

Рулонный материал толщиной 0,2–0,8 мм. Используется как полуфабрикат для нарезки уплотнительных лент, изготовления набивок, прокладок произвольной формы путём наклейки непосредственно на фланец и последующей вырезки по контуру. Поставляется с клеевым слоем или без него.

Лист графитовый неармированный ЛГ — «графитовый картон»

Толщина 0,5–4,0 мм, форматы 1000×1000 и 1500×1500 мм. Прямой функциональный аналог паронитового листа в большинстве применений. Отличается стабильностью геометрии при нагреве и отсутствием ползучести, характерной для органосодержащих прокладочных материалов. Из листов ЛГ вырубают плоские прокладки любой конфигурации.

Лист графитовый армированный ЛГА

Армирующий элемент — перфорированная или гладкая лента из нержавеющей стали 08Х18Н10Т, расположенная между графитовыми слоями. Типовые конструкции: один или два металлических слоя. Армирование исключает выдавливание прокладки в зазор фланца при высоком давлении, повышает сопротивление разрыву и позволяет работать при давлениях, недоступных неармированному материалу.

Допустимые параметры в фланцевых уплотнениях

Рабочее давление

Тип прокладки	Максимальное давление
Неармированная (ФГ / ЛГ)	до 6,0 МПа
Армированная (ЛГА)	до 12 МПа
Специальные конструкции с ограничителями сжатия и обтюраторами	до 40 МПа

Требования к поверхности фланцев

Уплотнительная поверхность фланца должна быть чистой, без радиальных рисок и следов коррозии. Рекомендуемая шероховатость — Ra 3,2–6,3 мкм. Гибкий графит эффективно компенсирует неровности поверхности, поэтому жёстких требований к зеркальной обработке, характерных для металлических прокладок, здесь нет. При разборке соединения рекомендуется метить взаимное положение прокладки и фланцев для точной повторной установки.

Химическая стойкость и несовместимые рабочие среды

Материал устойчив к большинству кислот, щелочей, растворов солей, нефтепродуктов, органических растворителей и теплоносителей. Не содержит органики — совместим с питьевой водой и водяным паром.

Нельзя применять при контакте с:

• азотной кислотой концентрацией более 10%;
• серной кислотой концентрацией более 60%;
• хромовой кислотой;
• расплавами солей алюминия;
• хлором и фтором в горячем состоянии.

Области применения графитовой бумаги и картона из ТРГ

Основная область — уплотнение неподвижных и подвижных соединений трубопроводной арматуры, насосного и теплообменного оборудования. Типовые применения:

• Плоские прокладки для фланцевых соединений трубопроводов по ГОСТ 12815 — включая горизонтальные разъёмы корпусов насосов, турбин, компрессоров; фольга ФГ с клеевым слоем наклеивается непосредственно на фланец и вырезается по контуру;
• Сальниковые набивки из нарезанных колец или лент ТРГ для штоков арматуры;
• Теплоотводящие и электропроводные прокладки в силовой электронике и электронагревательных системах;
• Тепловые и электромагнитные экраны;
• Уплотнения для трубопроводов с питьевой водой и пищевыми средами;
• Химическая и нефтехимическая промышленность — реакторы, теплообменники, насосное оборудование в агрессивных средах;
• Тепловая и атомная энергетика.

Совместимость с конструкционными материалами

Гибкий графит совместим с углеродистой и нержавеющей сталью, медными и алюминиевыми сплавами, чугуном. В условиях конденсата или влажной среды возможна электрохимическая коррозия фланцев из углеродистой стали: разность электродных потенциалов между графитом и сталью при наличии электролита формирует гальваническую пару. Это учитывается при выборе материала фланцев и болтового крепежа — нержавеющая сталь в этом отношении предпочтительнее.

Поставка графитовой бумаги и картона

Поставляем фольгу ФГ и листы ЛГ, ЛГА по ГОСТ 34708-2021. Формы поставки: рулоны фольги, листы стандартных форматов, заготовки под вырубку прокладок. По запросу — армированные листы ЛГА. Дополнительно доступны графитовые набивки НГФ из нитей терморасширенного графита и другие уплотнения из вспученного графита.