Уплотнительные материалы для резьбовых соединений

Герметичность резьбовых соединений достигается главным образом заполнением уплотнительным материалом зазора между внутренней и наружной резьбой. Для решения этой задачи применяют различные типы уплотнений. Свойства уплотнительных материалов: способность создавать напряжения сжатия в упорном стыке, силу сцепления (когезию) и адгезию уплотнительного материала с телом резьбовой детали. Тип применяемого уплотнительного материала зависит от структуры применяемой резьбы (коническая/цилиндрическая), качества и изношенности резьбовой части деталей.

Считается, что уплотнительные материалы, применяемые при сборке резьбовых соединений, не должны разрушаться при навертывании соединительных частей или арматуры на трубы, должны затвердевать в зазоре между резьбами без доступа воздуха в процессе эксплуатации и должны быть пластичными в течение всего срока службы отопительной системы. Но затвердевающая масса не может оставаться пластичной. При небольшом сдвиге или вибрации на резьбовом соединении герметичность его теряется ввиду отсутствия напряжений материала в упорном стыке.

Для резьбовых соединений трубопроводов систем отопления при температуре теплоносителя до 100°С в качестве уплотнительных материалов часто применяется льняное волокно, пропитанное суриком или белилами, замешанными на натуральной олифе. Разбухающее от воды волокно надолго обеспечивает герметичность резьбовых соединений.
При монтаже соединительные части или арматуру необходимо навертывать на трубу до отказа, т.е. до заклинивания на сбеге. При уплотнении систем отопления со временем наблюдается тепловое разрушение волокон льна, приводящее к утечкам. Затрудненный демонтаж соединения, как правило, с подогревом фитингов до температуры выгорания льна.

Разбухшее от воды льняное волокно обеспечивают герметичность соединений, но способствуют повышенной коррозии резьбовых деталей, что вызывает разрушение самой уплотнительной массы, в результате чего малейшая вибрация и сдвиг деталей при проведении работ по обслуживанию систем приведет к утечке на таком соединении.
Применение волокон льна с уплотнительными пастами, обеспечивающими защиту от разрушения самих волокон, смазку во время свинчивания соединения и при этом не высыхают со временем, обеспечивает долговременное, устойчивое к разрушению соединение. Его можно юстировать (регулировать) и демонтировать без затруднений. При этом уплотнительная масса создает напряжение сжатия в упорном стыке, а это главный фактор, обеспечивающий герметичность.

Необходимые составляющие соединения: небольшой зазор между внутренней и наружной резьбой, наличие фаски в начале внутренней резьбы, хорошее качество самих волокон льна, коническая структура трубной резьбы. Основное требование к ней заключается в том, чтобы нарезанная поверхность трубы была чистой и без заусенцев.

На герметичность резьбовых соединений значительное влияние оказывает момент свинчивания. При сборке труб на резьбе необходимо обеспечивать их соосность, а также прочность и плотность соединений. Герметичность резьбовых соединений стальных труб достигается главным образом заполнением уплотнительным материалом зазора между внутренней и наружной резьбами по всей их длине. Соединительные части или арматура должны навертываться на трубу с некоторым усилием, в противном случае необходимо подбирать другие соединительные части. Если не удается подобрать соединительные части, то следует, заменить трубу или нарезать на ней более полную резьбу По окончании свертывания резьбу следует очистить, а с поверхности трубы и соединительных частей снять остатки уплотняющей пряди.

Определение условий герметичности резьбового соединения для случая изношенной резьбы – значительно более сложная задача.

Это вызвано тем, что для данного случая в связи с нестабильностью условий трения резьбовой пары весьма трудно установить зависимости между напряжениями сжатия в упорном стыке и осевой силой затяжки. Дело в том, что затяжка соединений подразумевает создание во всех деталях – и крепёжных, и соединяемых, некоторых напряжений. При этом в упруго напряжённых телах проявляются некоторые механизмы пластических деформаций, ведущие к убыванию напряжений во времени (явление релаксации напряжений). Поэтому по истечении некоторого времени усилие затяжки соединения несколько снижается без каких либо дополнительных силовых воздействий на него.

Эта релаксация и является причиной утечек во множестве случаев применения фум-лент малой плотности и низкого качества, различных нитей и прочих новомодных средств уплотнения резьбовых соединений в совокупности с цилиндрической трубной резьбой низкого качества.

Предлагаем ознакомиться со сравнением материалов для уплотнения резьбовых соединений.


Льняная прядь со свинцовым суриком на олифе.

До сих пор очень распространенный способ в нашей стране. Практически на этом методе базируется весь монтаж водопроводов, систем отопления и газопроводов, поскольку так указано в СниП для сантехнических систем и для газоснабжения. Нередко используется железный сурик, который, в отличие от свинцового сурика, не защищает поверхность резьбы стальных фитингов от коррозии. Так же известна подмена такого вида уплотнения на «сухую прядь «, то есть безо всякой краски, что вызывает значительную коррозию резьбы.

Недостатки: необходимость профессиональных навыков для обеспечения качественной сборки соединения. Большие усилия затяжки фитингов при сборке, с опасностью разрушения деталей. Метод грязных рук и испачканного инструмента. При уплотнении систем отопления со временем наблюдается тепловое разрушение волокон льна приводящее к утечкам. Затрудненный демонтаж соединения, как правило, с подогревом фитингов до температуры выгорания льна.

От себя добавим, что: применение волокон льна с уплотнительной пастой UNIPAK не терпит использования некачественной арматуры и деталей из металлов сомнительного качества . Эти детали не выдерживают давления уплотнительной массы и разрушаются как во время сборки, так и спустя некоторое время.

Являются удобным и несложным методом герметизации соединений труб. Такие уплотнения представляют собой вязкий продукт, на основе синтетических смол, масел и наполнителей. Используется специально в конкретных случаях при определенных режимах работы.

Недостатки: уплотнение надежно до определенного давления. Превышение давления вызывает постепенное выдавливание уплотнения из резьбового зазора. Отсутствие прочной фиксации соединения и низкая стойкость в некоторых средах. Не применяется для герметизации соединений с очень малым резьбовым зазором.

Герметики на основе растворителей, типа санитарного силикона
Являются высыхающими пастами. Метод герметизации резьбовых соединений логичный с технической точки зрения. В нашей стране широко применяется совсем недавно, и обычно совместно с льняной прядью, что снижает технологичность метода.

Достоинства: обеспечивает смазку резьбы. Состав высыхает в зазоре и приобретает устойчивость к выдавливанию из зазора под давлением. Хорошая фиксация соединения. Высокая скорость сборки.

Недостатки: при большом зазоре резьбы возможность усадки герметика в процессе высыхания, вследствие испарения растворителя, возможны утечки. После высыхания герметика юстировка соединения чревата утечками. Нередки случаи тепловой усадки герметика.
Лента ФУМ (тефлоновая лента).


Лента из тонкой фторопластовой пленки
Широко распространен благодаря тому, что в последние годы без труда можно приобрести этот материал, который еще три десятилетия назад являлся остро дефицитным.

Достоинства: легкость свинчивания фитингов, благодаря антифрикционным свойствам. Отличная химическая стойкость. Может применяться для уплотнения в среде кислорода.

Недостатки: неудовлетворительная надежность герметизации. При температурных подвижках трубопроводов, особенно характерных для систем с горячей водой, происходит выскальзывание ленты из зазора резьбы, что приводит к утечкам. Метод не пригоден для уплотнения соединений, подвергающихся вибрациям. Низкая надежность уплотнения фитингов с невысоким качеством поверхности трубной резьбы, а также при уплотнении трубных резьбовых соединений диаметром более ¾ дюйма.

От себя добавим, что: данное описание, безусловно, корректно по отношению к лентам с невысокой плотностью, которыми завалены рынки вследствие невысокой цены продукта. Однако ленты с высокой степенью плотности зарекомендовали себя с наилучшей стороны, единственной особенностью, свойственной всем лентам ФУМ является то, что соединения не могут подвергаться регулировке и должны закручиваться что называется «до упора».


Анаэробные герметики это широкий ряд готовых к употреблению продуктов, поэтому при выборе необходимого продукта необходимо заранее знать и учитывать различные факторы, оказывающие влияние на работу соединения в течение срока его эксплуатации. Поскольку соединения должны оставаться герметичными при сильнейших вибрациях, воздействии среды, колебаниях давления и температуры, то необходимо, чтобы герметики полностью заполняли уплотняемый зазор. Выбирая нужную марку анаэробного герметика, необходимо учитывать диаметр резьбы: состав, разработанный для резьбы диаметром 8-10 мм, не может применяться на 80 мм фитингах, так как у этих соединений различный зазор в резьбе и поэтому требуются продукты различной вязкости.

Преимущества:
- предельная простота применения;
- легкость сборки благодаря смазывающим свойствам состава;

- уплотняют резьбу независимо от усилия свинчивания;

- способность работать при больших давлениях вплоть до разрыва трубы;
- обеспечивают обусловленное усилие срыва при отворачивании при демонтаже;
- не твердеют на открытой поверхности, излишки продукта легко удалить;
- лучшая экономическая эффективность сочетания «цена-надежность».
Недостатки:
- не пригодны для уплотнений, работающих в среде сильных окислителей;

- не рекомендуются для применения в соединениях диаметром более М80 (Труб З»);
- не применяют при пониженных температурах, вследствие замедления полимеризации;
- используются только на сухой уплотняемой поверхности резьбы.

Очистка поверхности резьбы от масла, грязи, и влаги необходима для того, чтобы герметик имел смачивающую способность для покрытия резьбовой поверхности. Если нанести каплю жидкости (клея или воды) на поверхность, и она собирается в шарик, то, поверхность необходимо очистить, пока жидкость не станет растекаться на поверхности.

Анаэробные герметики легко наносить вручную непосредственно из флаконов. При больших объемах работ по уплотнению, применяют устройства различной конструкции, от простых ручных дозаторов до полуавтоматических и автоматических установок. При сборке соединений труб с цилиндрической или конической резьбой, герметик наносят как на наружную, так и на внутреннюю поверхность резьбы. Однако в условиях, когда температура воздуха при монтаже трубопровода ниже 15°С и при этом не используется активатор-ускоритель, или отсутствует возможность местного подогрева, а также в случае мокрой резьбы соединения вследствие протечек на запорных устройствах, применение данных герметиков затруднительно.

Анаэробные герметики имеют различную степень фиксации, от малой степени до недемонтируемого соединения. Герметики с малой и средней степенью фиксации обеспечивают простой демонтаж при ремонте, вследствие отсутствия коррозии и задиров в резьбе. Хотя отвердевший в зазоре пластик обладает стопорящим свойством, демонтаж фитингов осуществляют с помощью обычных инструментов.
Отвердевшие пластмассы не токсичны, поэтому анаэробы используются в пищевой промышленности многих стран.

Анаэробные герметики способны выдерживать рабочие температуры от -60 до +150°С. Кратковременное воздействие более высоких температур не оказывает существенного влияния на герметизирующие свойства продукта.

Итак, следует учитывать следующие факторы при выборе анаэробного продукта:

1) требуемая химическая стойкость к рабочей среде;

2) ограничения по максимальному диаметру соединяемых труб;
3) величину зазора в резьбе соединения;

4) условия демонтажа;

5) время полимеризации клея – герметика.

Анаэробные материалы, прошедшие многолетние испытания в военной и аэрокосмической технике, нашли широкое применение в различных областях машиностроения, в строительстве для уплотнения трубопроводов, при ремонте оборудования. Они обеспечили качественно новый уровень решения проблемы фиксации, герметизации и уплотнения в современной технике.

Стоимость анаэробных герметиков может превышать в отдельных случаях стоимость других уплотнителей. Однако, надежны и затраты являются минимальными по сравнению с возможным ущербом и убытками в случае разгерметизации соединения.