Las juntas de metal enrolladas en espiral son ampliamente reconocidas como componentes de sellado de alto rendimiento en sistemas de tuberías industriales y bridas de equipos. Su estructura compuesta única y combinaciones de materiales les permiten adaptarse a condiciones de trabajo severas, como alta temperatura, alta presión y corrosión media. A continuación se presenta una introducción detallada desde las perspectivas de **selección de materiales**, **diseño estructural** y **propiedades químicas**:  

## 一、Selección de material de juntas metálicas enrolladas en espiral  

El rendimiento de las juntas de espiral metálica depende en gran medida de la combinación racional de dos materiales fundamentales: la **tira de metal enrollada** (que proporciona soporte estructural y resistencia) y el **material de relleno** (que garantiza el rendimiento de sellado). La selección de materiales está determinada por factores como la temperatura de trabajo, la presión, el tipo de medio y los requisitos de resistencia a la corrosión. 

 ### 1. Materiales de Tiras de Alambre Metálico 

La tira de metal sirve como el "esqueleto" de la junta, proporcionando resistencia mecánica, resistencia a la temperatura y resistencia a la corrosión. Los materiales comunes incluyen:  

- **Acero al Carbono (CS)** 

  - **Ámbito de aplicación**:Apropiado para medios de baja temperatura (≤300℃) y no corrosivos (como aire, agua y aceite) en tuberías industriales generales. 

  - **Ventajas**:Bajo costo, alta resistencia mecánica y fácil procesamiento. 

  - **Limitaciones**:Pobre resistencia a la corrosión; propenso a oxidarse en ambientes húmedos o corrosivos, lo que lo hace inadecuado para medios ácidos, alcalinos o que contengan sal.  

- **Acero Inoxidable 304/304L** 

  - **Ámbito de aplicación**:Ampliamente utilizado en entornos de temperatura media (≤600℃) y ligeramente corrosivos, como el procesamiento de alimentos, equipos farmacéuticos y tuberías de tratamiento de agua. 

  - **Ventajas**:Excelente resistencia a la corrosión en atmósferas, agua y ácidos/álcalis débiles; buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas. 

  - **Característica 304L**:Contenido de carbono más bajo que 304, reduciendo el riesgo de corrosión intergranular después de la soldadura o el uso a alta temperatura.  

- **Acero Inoxidable 316/316L** 

  - **Ámbito de aplicación**:Ideal para medios corrosivos fuertes (como agua de mar, soluciones que contienen cloro, ácido sulfúrico y ácido fosfórico) y entornos de alta temperatura (≤650℃), comúnmente utilizado en las industrias química, marina y petroquímica. 

  - **Ventajas**:El elemento molibdeno añadido mejora significativamente la resistencia a la corrosión por picaduras y la corrosión por fisuras; mejor resistencia a la corrosión en general que el 304.  

- **Aleaciones Especiales** 

  - **Inconel (por ejemplo, 600/625)**:Resistente a altas temperaturas (≤1000℃) y fuerte corrosión (como ácido nítrico, sal fundido a alta temperatura), utilizado en aeroespacial y reactores químicos a alta temperatura. 

  - **Hastelloy (por ejemplo, C276)**:Excelente resistencia a ácidos fuertes (ácido clorhídrico, ácido sulfúrico) y corrosión por cloruros, adecuado para entornos químicos extremos. 

  - **Titanio (Ti)**:Ligero, alta resistencia y resistente al agua de mar, cloro y la mayoría de los ácidos orgánicos, pero con un costo más alto, utilizado en escenarios de alta gama resistentes a la corrosión.  

### 2. Materiales de Relleno 

El relleno está envuelto en la tira de metal, proporcionando elasticidad y rendimiento de sellado al llenar las irregularidades de la superficie del flange. Los rellenos comunes incluyen:  

- **Fibra sin asbesto** 

  - **Composición**:Normalmente mezclado con fibras inorgánicas (fibra de vidrio, fibra cerámica) y aglutinantes orgánicos, cumpliendo con las normas ambientales (libre de asbesto). 

  - **Rendimiento**: Buena resistencia a la temperatura (≤400℃), bajo costo y adecuado para medios generales de agua, vapor y aceite.  

- **Grafito** 

  - **Tipos**:Grafito natural o grafito expandido, a menudo impregnado con resina o metal para mejorar la resistencia. 

  - **Ventajas**:Excelente resistencia a altas temperaturas (grafito puro ≤600℃ en entornos oxidantes, ≤1000℃ en entornos reductores), buena inercia química (resistente a la mayoría de ácidos, álcalis y disolventes orgánicos) y alta compresibilidad. 

  - **Aplicación**: Ampliamente utilizado en tuberías y equipos de alta temperatura y alta presión en las industrias petroquímica, energética y metalúrgica.  

- **PTFE (Politetrafluoroetileno)** 

  - **Ventajas**:Resistencia a la corrosión a casi todos los productos químicos (excepto metales alcalinos fundidos y gas flúor), bajo coeficiente de fricción y superficie antiadherente. 

  - **Limitaciones**:Baja resistencia a la temperatura (≤260℃), alta tendencia a la fluencia en frío bajo presión a largo plazo. 

  - **Aplicación**:Apropiado para medios corrosivos fuertes a baja temperatura (como ácido fluorhídrico, gas cloro) en las industrias química y farmacéutica. 

 - **Fibra Cerámica** 

  - **Rendimiento**:Resistencia a temperaturas ultra-altas (≤1200℃), buena aislamiento térmico, pero baja elasticidad y fragilidad. 

  - **Aplicación**:Utilizado en hornos de alta temperatura, calderas y bridas de hornos donde se requiere una resistencia extrema al calor.  

## 二、Diseño Estructural de Juntas Espirales Metálicas  

El diseño estructural afecta directamente el efecto de sellado, la resistencia a la presión y la adaptabilidad de instalación de la junta. Los tipos estructurales comunes incluyen: 

 ### 1. Estructura de Bobinado Básica 

- **Forma de Enrollamiento**:La tira de metal y el relleno se enrollan alternativamente de manera espiral, formando una sección transversal circular concéntrica con picos y valles alternos. Esta estructura permite que la junta se deforme elásticamente bajo la presión del flange, asegurando un contacto estrecho con la superficie del flange. 

- **Anillos Internos/Externos**: 

  - **Anillo Interno (Anillo de Centración)**:Hecho del mismo material que la tira de metal, evita que el relleno se comprima en la tubería durante la instalación, asegurando el centrado y mejorando la resistencia a la presión. Es obligatorio para sistemas de alta presión (Clase 600 y superior). 

  - **Anillo Externo (Anillo Guía)**:Guía la junta durante la instalación para evitar desalineaciones, protege la capa de bobinado de daños y limita la compresión excesiva de la junta.  

### 2. Tipos Estructurales Comunes

### 3. Parámetros Estructurales Clave 

- **Densidad de Bobinado**:El número de vueltas en espiral por unidad de longitud; una mayor densidad mejora la estabilidad del sellado pero reduce la elasticidad. 

- **Grosor**:Los grosores comunes son 3mm, 4.5mm, 6mm, etc., seleccionados en función de la profundidad de la ranura del brida y los requisitos de presión. 

- **Acabado de Superficie**:La superficie metálica generalmente no está tratada o está pasivada para mejorar la resistencia a la corrosión. 

## 三、Propiedades químicas de las juntas de espiral metálica   

Las propiedades químicas dependen de la combinación de la tira de metal y el relleno, determinando su adaptabilidad a diferentes medios: 

### 1. Resistencia a la corrosión 

- **Compatibilidad con Medios**: 

  - Las juntas rellenas de grafito con tiras de acero inoxidable 316L muestran una excelente resistencia a ácidos orgánicos, álcalis y soluciones salinas, pero no son adecuadas para medios oxidantes fuertes (por ejemplo, ácido nítrico concentrado) ya que el grafito puede oxidarse. 

  - Las juntas rellenas de PTFE con tiras de titanio son ideales para medios corrosivos fuertes como el ácido fluorhídrico y el gas cloro, pero el PTFE puede hincharse en algunos disolventes orgánicos (por ejemplo, cetonas). 

  - Las tiras de aleación Inconel con rellenos de fibra cerámica resisten sales fundidas a alta temperatura y gases que contienen azufre, adecuadas para reactores petroquímicos a alta temperatura. 

 - **Adaptabilidad Ambiental**: 

  - Las juntas de acero inoxidable 304/316 son resistentes a la corrosión atmosférica y se pueden utilizar en entornos exteriores o húmedos. 

  - Las juntas de acero al carbono son propensas a oxidarse en condiciones de humedad y requieren recubrimientos anticorrosivos (por ejemplo, galvanizado) para un uso a corto plazo en medios no corrosivos. 

 ### 2. Resistencia a Altas Temperaturas 

- **Temperatura de Funcionamiento Continua**: 

  - Juntas sin relleno de asbesto: ≤400℃; 

  - Juntas rellenas de grafito: tira de 304 ≤600℃, tira de Inconel ≤1000℃; 

  - Juntas rellenas de fibra cerámica: tira de Inconel ≤1200℃. 

- **Estabilidad Térmica**: La tira de metal mantiene la resistencia estructural a altas temperaturas, mientras que el relleno (por ejemplo, grafito) resiste la oxidación y descomposición, asegurando que no haya endurecimiento ni agrietamiento. 

 ### 3. Resistencia a la Presión 

- **Sellado Bajo Presión**:La tira de metal proporciona rigidez para resistir la presión del flange, mientras que el relleno se deforma para llenar los huecos, lo que permite que la junta se adapte a entornos de alta presión (hasta Clase 2500 o 42MPa para diseños especiales). 

- **Compresión y Rebote**:La estructura en espiral permite la deformación elástica bajo presión, manteniendo el rendimiento de sellado incluso con ligeros desplazamientos de brida causados por fluctuaciones de temperatura o presión. 

### 4. Limitaciones en el Rendimiento Químico 

- **Sensibilidad a Oxidantes Fuertes**:Los rellenos de grafito se oxidan fácilmente en ácido nítrico concentrado o en entornos de oxígeno a alta temperatura, lo que lleva a una degradación del rendimiento. 

- **Flujo Frío de PTFE**:Los rellenos de PTFE pueden exhibir flujo en frío bajo alta presión a largo plazo, lo que resulta en una reducción del efecto de sellado, requiriendo un reapriete periódico. 

- **Riesgo de Corrosión Galvánica**:El contacto de metales disímiles (por ejemplo, brida de acero al carbono con junta de acero inoxidable) en medios corrosivos puede causar corrosión galvánica, lo que requiere una selección de materiales coincidente.