45. А.П. Малахо. Герметизация фланцевых соединений Выбор материала и конструкции, испытания и расчет
13 апреля состоялось 45-е заседание междисциплинарного научного семинара «МЕХАНИКА: эксперимент, моделирование, приложения». Доклад "Герметизация фланцевых соединений: выбор материала и конструкции, испытания и расчет уплотняемого узла" сделал А.П. Малахо, к.х.н., в.н.с. кафедры химической технологии и новых материалов химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, технический директор направления "Уплотнительные изделия" АО НПО "Унихимтек", директор Инжинирингового центра ТулГУ. Аннотация Фланцевые соединения являются основным типом герметизируемых соединений в нефтегазовой промышленности, энергетике. Развитие современных технологий устанавливает все более высокие требования к диапазону температур и давлений в уплотняемых соединениях и, соответственно к уровню надежности и герметичности уплотняемых узлов. Развитие технологий парогазовых турбинных установок и сверхкритических параметров пара, а также использование турбинных двигателей повысило уровень температур эксплуатации до 500-800 град. С. Развитие криогенных технологий (очистка природного газа, производство СПГ, гелия) расширило диапазон низких температур эксплуатации. Рассматриваемые давления эксплуатации находятся в диапазоне от среднего вакуума до давлений среды 40-50 МПа. Как результат, непрерывно ведется разработка и внедрение новых материалов и конструкций уплотнений фланцевых соединений – фланцевых прокладок. Ключевыми параметрами, определяющими применимость уплотнения являются герметичность и восстанавливаемость уплотнения после обжатия. Эти параметры в свою очередь существенно зависят от величины давления обжатия прокладки. Кроме того, в зависимости от условий применения важными параметрами являются ползучесть, термическая, химическая, климатическая и радиационная стойкость материала. Совокупность параметров определяет выбор решения для уплотнения конкретного узла. В докладе будут рассмотрены основные типы существующих материалов и конструкций, их сравнительные характеристики и особенности их применения в различных условиях, средах и типах фланцевых соединений. Для инженерного расчета используются стандартные методики ГОСТ, ASME и EN. Будут рассмотрены основные параметры уплотнений связанные с герметичностью и механическими свойствами и установленные требования к ним, методики и оборудование для их определения. В то же время в данных стандартах не в полной мере учитывается зависимость свойств материалов от условий сжатия и эксплуатации. Выбор и параметры уплотнений, зачастую, определяются по результатам экспериментальных исследований. Перспективным направлением развития является применение математического моделирования проницаемости и механических свойств фланцевых соединений, для чего необходима разработка и верификация моделей различных типов материалов. Будут рассмотрены результаты исследования свойств материалов на основе терморасширенного графита, широко применяемых в нефтегазовой промышленности, тепловой и атомной энергетике. Надежность и герметичность уплотняемого узла также во многом определяется параметрами сборки и монтажа (затяжки) фланцевого соединения. При этом, процедура монтажа в зависимости от используемой методики и инструмента вносит существенную неопределенность в значения фактического обжатия уплотнения. Будут рассмотрены факторы монтажа, влияющие на работу уплотняемого соединения и способы их оптимизации • Yurkov A.L., Malakho A.P., Ivanov A.V., Chernova E.A., Belogorlov A. A., Avdeev V. V. Studying the porosity of graphite foil with different densities: pore space model and gas permeability // J. Mater. Sci. 57, p. 21156–21171 (2022) • A. Vladimirovich Ivanov, Mikhail S. Manylov, Natalia V. Maksimova, Alexey N. Kirichenko, Stanislav V. Filimonov, Artem P. Malakho, and Victor V. Avdeev. Effect of preparation conditions on gas permeability and sealing efficiency of graphite foil. Journal of Materials Science, 54(5):4457–4469, • А. В. Иванов, М. С. Манылов, И. М. Карзов, О. Н. Шорникова, А. П. Малахо и С. Г. Ионов. Определение минимального необходимого и максимального допустимого усилий обжатия при эксплуатации термостойких уплотнений на основе графитовой фольги. Огнеупоры и техническая керамика, (6):12–18, 2019. • A. V. Ivanov, N. V. Maksimova, A. O. Kamaev, A. P. Malakho, and V. V. Avdeev. Influence of intercalation and exfoliation conditions on macrostructure and microstructure of exfoliated graphite. Materials Letters, 228:403–406 • Современные зарубежные методы и стандарты испытаний уровня утечек во фланцевых и сальниковых узлах. Малахо А.П. Трубопроводная арматура и оборудование, № 5 (92) стр. 44-45.
