Графитовые фланцевые уплотнения

Графитовые фланцевые уплотнения из терморасширенного графита

Графитовые фланцевые уплотнения — прокладки, устанавливаемые между фланцами трубопроводной арматуры, сосудов, аппаратов и насосов для обеспечения герметичности разъёмных неподвижных соединений. Основой материала служит терморасширенный графит (ТРГ) — полностью графитовый материал без асбеста, смол и неорганических наполнителей.

Уплотнения из ТРГ применяются в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой промышленности, тепловой и атомной энергетике — там, где к прокладкам предъявляются требования коррозионной стойкости в агрессивных средах при высоких температурах и давлениях.

Материал и состав прокладок

Терморасширенный графит получают из природного чешуйчатого графита путём интеркаляции (внедрения реагента между слоями кристаллической решётки) и последующего термического расширения при температуре около 1000 °С. В результате объём частиц увеличивается в сотни раз, а полученный материал прессуется в фольгу и листы без использования связующих веществ.

Массовая доля углерода в неармированном листе ТРГ составляет не менее 99,5 %. Материал обладает следующими ключевыми свойствами:

Параметр	Значение
Массовая доля углерода	≥ 99,5 %
Плотность листа	0,8–1,8 г/см³ (зависит от степени прессования)
Температура сублимации графита	≈ 3300 °С (в инертной атмосфере)
Коэффициент трения	низкий (антифрикционный материал)
Электропроводность	высокая (проводящий материал)

ТРГ не плавится, химически инертен к большинству промышленных сред, не содержит асбеста. В отличие от паронитовых прокладок, графитовые уплотнения практически не теряют массу и не деформируются при длительной эксплуатации в условиях термоциклирования.

Конструкция графитовых фланцевых прокладок

Неармированные и армированные прокладки

Графитовые фланцевые уплотнения вырубают или вырезают из листового ТРГ двух типов:

Тип листа	Описание	Рабочее давление
Неармированный	Состоит из одного или нескольких слоёв фольги ТРГ, спрессованных без связующего	до 6,0 МПа
Армированный	Слои фольги ТРГ, совместно прокатанные с перфорированной или гладкой фольгой из нержавеющей стали (12Х18Н10Т, 08Х18Н10 и др.)	до 40,0 МПа

Армирование стальной фольгой повышает механическую прочность прокладки, увеличивает допустимое рабочее давление и предотвращает выдавливание материала из фланцевого соединения.

Исполнения по наличию обтюратора и дистанционных колец

Обтюратор — защитное кольцо (оболочка) из нержавеющей стали, предотвращающее прямой контакт графита с рабочей средой или воздухом при температурах выше +400 °С. Дистанционные кольца ограничивают степень сжатия прокладки и обеспечивают равномерное обжатие по всей площади.

Основные конструктивные исполнения:

Исполнение	Назначение
Без обтюратора и дистанционных колец	Стандартное уплотнение для неагрессивных сред при температурах до +600 °С
С внутренним дистанционным кольцом	Защита от выдавливания графита внутрь трубопровода
С наружным дистанционным кольцом	Защита от выдавливания графита наружу, ограничение сжатия
С внутренним и наружным дистанционными кольцами	Комбинированная защита для высоконагруженных фланцевых соединений
С обтюратором (защитной оболочкой)	Предотвращение окисления графита при температурах выше +400 °С и контакта с сильными окислителями

Технические характеристики

Рабочие параметры графитовых уплотнений

Параметр	Значение
Рабочая температура в окислительной среде (воздух) без обтюратора	от −200 до +550 °С
Рабочая температура в окислительной среде (воздух) с обтюратором	до +800 °С
Рабочая температура в инертной среде и вакууме	до +2000 °С
Рабочее давление (неармированные прокладки)	до 6,0 МПа
Рабочее давление (армированные прокладки)	до 40,0 МПа
Условный проход (Ду)	от 10 до 3000 мм
Толщина прокладок	от 0,5 до 5,0 мм
Тип соединения	неподвижное разъёмное (фланцевое)

Рабочая температура пара и двуокиси углерода — до +600 °С. Для кислорода верхний предел составляет +350 °С. Конкретные допустимые параметры зависят от типа рабочей среды и конструкции прокладки.

Химическая стойкость

ТРГ химически инертен к большинству промышленных сред: нефтепродуктам, углеводородным газам, органическим растворителям, водяному пару, питьевой воде, криогенным жидкостям, минеральным и синтетическим маслам, большинству кислот и щелочей.

Среды, в которых прокладки из ТРГ не применяются:

Среда	Ограничение
Азотная кислота	концентрация свыше 10 %
Серная кислота	концентрация свыше 60 %
Хромовая кислота	любая концентрация
Царская водка	любая концентрация
Соединения с ионом хрома (VI)	любая концентрация
Расплавы солей алюминия	—
Жидкий аммиак	—

Применение в зависимости от типа фланцевого соединения

Графитовые прокладки устанавливаются на фланцы с уплотнительными поверхностями различных исполнений по ГОСТ 33259-2015:

Исполнение по ГОСТ 33259-2015	Тип поверхности	Особенности
B (соединительный выступ)	Гладкая с выступом	Наиболее распространённое исполнение; используется с плоскими прокладками
E + F (выступ-впадина)	Выступ на одном фланце, впадина на ответном	Прокладка фиксируется во впадине, исключается выдавливание
C + D (шип-паз)	Шип на одном фланце, паз на ответном	Надёжная фиксация прокладки; для повышенных давлений

Выбор исполнения определяется рабочим давлением, типом среды и требованиями к герметичности конкретного узла.

Нормативная документация

Размеры прокладок определяются по ГОСТ 15180-86 «Прокладки плоские эластичные. Основные параметры и размеры» для условных проходов от Ду 10 до Ду 3000. Фланцы, на которые устанавливаются прокладки, изготавливаются по ГОСТ 33259-2015. Технические требования к листовому ТРГ и прокладкам из него регламентируются ГОСТ Р 57642-2017.

Прокладки классифицируются на пять исполнений (А, Б, В, Г, Д) в зависимости от типа ответного фланцевого соединения. Толщина подбирается исходя из условного прохода и давления; для фланцев арматуры и трубопроводов стандартная толщина составляет 3 мм.

Формы поставки

Графитовые фланцевые уплотнения поставляются в виде готовых прокладок кольцевой формы заданного типоразмера. Возможны варианты:

Параметр	Диапазон
Условный проход	Ду 10 – Ду 3000 мм
Толщина	0,5–5,0 мм
Форма	кольцевая, овальная, прямоугольная — по чертежу заказчика
Материал	неармированный ТРГ, армированный ТРГ (с фольгой из нержавеющей стали)
Конструкция	с обтюратором / без, с дистанционными кольцами / без

Прокладки стандартных типоразмеров по ГОСТ 15180-86 доступны для диаметров до Ду 500. Крупногабаритные уплотнения (свыше Ду 500) изготавливаются на заказ; прокладки больших диаметров допускается выполнять составными.

Рекомендации по монтажу

При сборке фланцевого соединения с графитовой прокладкой необходимо учитывать несколько технологических требований. Перед установкой уплотнительные поверхности фланцев очищаются от загрязнений и следов старых прокладок. При эксплуатации при температурах до +400 °С рекомендуется нанесение на графитовые поверхности прокладки тонкого слоя антипригарной смазки для предотвращения прилипания графита к стали и облегчения последующего демонтажа.

Затяжка крепёжных болтов выполняется динамометрическим ключом в определённой последовательности (крест-накрест), с контролем момента затяжки. Это обеспечивает равномерное обжатие прокладки и исключает перекос фланцев. Прокладки из ТРГ являются многоразовыми — при разборке соединения прокладка и фланцы маркируются для сохранения взаимного положения при повторной сборке.

Прокладки из гофрированной ленты ТРГ

Отдельный тип графитовых уплотнений — прокладки из гофрированной ленты, изготовленной из терморасширенного графита. Гофрирование увеличивает упругость материала и улучшает способность прокладки компенсировать неровности и непараллельность фланцевых поверхностей. Такие прокладки применяются для уплотнения теплообменников, крышек люков и других соединений сложной конфигурации.

Преимущества перед паронитовыми прокладками

В сравнении с паронитовыми уплотнениями графитовые прокладки из ТРГ имеют ряд технических преимуществ: отсутствие асбеста в составе, более широкий диапазон рабочих температур, меньшая ползучесть, высокая восстанавливаемость после снятия нагрузки, а также возможность многократного использования. Кроме того, ТРГ не меняет химический состав при длительной эксплуатации, что исключает потерю массы прокладки и снижение герметичности с течением времени.

Графитовые уплотнения самостоятельно адаптируются к микронеровностям фланцевых поверхностей, что особенно важно при работе с изношенным или устаревшим оборудованием, где идеальная параллельность стыкуемых плоскостей не обеспечена.

Смежная продукция: графитовые уплотнения различных типов, набивка графитовая НГФ для сальниковых камер.