As juntas de vedação em espiral de metal são amplamente reconhecidas como componentes de vedação de alto desempenho em sistemas de tubulação industrial e flanges de equipamentos. Sua estrutura composta única e combinações de materiais permitem que se adaptem a condições de trabalho adversas, como alta temperatura, alta pressão e corrosão média. Abaixo está uma introdução detalhada sob as perspectivas de **seleção de materiais**, **design estrutural** e **propriedades químicas**:  

## 一、Seleção de Material de Juntas Espirais Metálicas  

O desempenho das juntas de metal em espiral depende em grande parte do emparelhamento racional de dois materiais principais: a **fita de metal enrolada** (fornecendo suporte estrutural e resistência) e o **material de enchimento** (garantindo desempenho de vedação). A seleção de materiais é determinada por fatores como temperatura de trabalho, pressão, tipo de meio e requisitos de resistência à corrosão. 

 ### 1. Materiais de Fita de Enrolamento Metálico 

A faixa de metal serve como o "esqueleto" da junta, proporcionando resistência mecânica, resistência à temperatura e resistência à corrosão. Materiais comuns incluem:  

- **Aço Carbono (CS)** 

  - **Escopo da aplicação**:Adequado para meios de baixa temperatura (≤300℃) e não corrosivos (como ar, água e óleo) em tubulações industriais gerais. 

  - **Vantagens**:Baixo custo, alta resistência mecânica e fácil processamento. 

  - **Limitações**:Pobre resistência à corrosão; propenso a ferrugem em ambientes úmidos ou corrosivos, tornando-o inadequado para meios ácidos, alcalinos ou contendo sal.  

- **Aço Inoxidável 304/304L** 

  - **Escopo da aplicação**:Amplamente utilizado em ambientes de temperatura média (≤600℃) e levemente corrosivos, como processamento de alimentos, equipamentos farmacêuticos e tubulações de tratamento de água. 

  - **Vantagens**:Excelente resistência à corrosão em atmosferas, água e ácidos/álcalis fracos; boa resistência à oxidação em altas temperaturas. 

  - **304L característica**: Menor teor de carbono do que 304, reduzindo o risco de corrosão intergranular após soldagem ou uso em alta temperatura.  

- **Aço Inoxidável 316/316L** 

  - **Escopo da aplicação**:Ideal para meios corrosivos fortes (como água do mar, soluções contendo cloro, ácido sulfúrico e ácido fosfórico) e ambientes de alta temperatura (≤650℃), comumente utilizado nas indústrias química, marítima e petroquímica. 

  - **Vantagens**:Adição do elemento molibdênio melhora significativamente a resistência à corrosão por picotamento e à corrosão por fenda; melhor resistência à corrosão geral do que 304.  

- **Ligas Especiais** 

  - **Inconel (por exemplo, 600/625)**:Resistente a altas temperaturas (≤1000℃) e forte corrosão (como ácido nítrico, sal fundido a alta temperatura), utilizado em aeroespacial e reatores químicos de alta temperatura. 

  - **Hastelloy (por exemplo, C276)**:Excelente resistência a ácidos fortes (ácido clorídrico, ácido sulfúrico) e corrosão por cloretos, adequado para ambientes químicos extremos. 

  - **Titânio (Ti)**:Leve, alta resistência e resistente à água do mar, cloro e à maioria dos ácidos orgânicos, mas com custo mais elevado, utilizado em cenários de alta resistência à corrosão.  

### 2. Materiais de Preenchimento 

O preenchimento é envolto na faixa de metal, proporcionando elasticidade e desempenho de vedação ao preencher irregularidades na superfície da flange. Os preenchimentos comuns incluem:  

- **Fibra Sem Amianto** 

  - **Composição**:Normalmente misturado com fibras inorgânicas (fibra de vidro, fibra cerâmica) e ligantes orgânicos, em conformidade com os padrões ambientais (livre de amianto). 

  - **Desempenho**: Boa resistência à temperatura (≤400℃), baixo custo e adequado para água, vapor e meios de óleo em geral.  

- **Grafite** 

  - **Tipos**:Grafite natural ou grafite expandido, frequentemente impregnado com resina ou metal para aumentar a resistência. 

  - **Vantagens**:Excelente resistência a altas temperaturas (grafite puro ≤600℃ em ambientes oxidantes, ≤1000℃ em ambientes redutores), boa inércia química (resistente à maioria dos ácidos, álcalis e solventes orgânicos) e alta compressibilidade. 

  - **Aplicativo**:Amplamente utilizado em tubulações e equipamentos de alta temperatura e alta pressão nas indústrias petroquímica, de energia e metalúrgica.  

- **PTFE (Politetrafluoretileno)** 

  - **Vantagens**:Resistência à corrosão de quase todos os produtos químicos (exceto metais alcalinos fundidos e gás flúor), baixo coeficiente de atrito e superfície antiaderente. 

  - **Limitações**:Baixa resistência à temperatura (≤260℃), alta tendência de fluência a frio sob pressão a longo prazo. 

  - **Aplicativo**:Adequado para meios corrosivos fortes a baixa temperatura (como ácido fluorídrico, gás cloro) nas indústrias química e farmacêutica. 

 - **Fibra Cerâmica** 

  - **Desempenho**:Resistência a temperaturas ultra-altas (≤1200℃), boa isolação térmica, mas baixa elasticidade e fragilidade. 

  - **Aplicativo**:Usado em fornos de alta temperatura, caldeiras e flanges de forno onde é necessária resistência extrema ao calor.  

## 二、Projeto Estrutural de Juntas Espirais Metálicas  

O design estrutural afeta diretamente o efeito de vedação, resistência à pressão e adaptabilidade de instalação da junta. Os tipos estruturais comuns incluem: 

 ### 1. Estrutura Básica de Enrolamento 

- **Forma de Enrolamento**:A tira de metal e o preenchimento são enrolados alternadamente de maneira espiral, formando uma seção transversal circular concêntrica com picos e vales alternados. Essa estrutura permite que a junta se deforme elasticamente sob a pressão do flange, garantindo um contato firme com a superfície do flange. 

- **Anéis Internos/Externos**:  

  - **Anel Interno (Anel de Centralização)**:Feito do mesmo material que a fita metálica, impede que o enchimento seja comprimido no tubo durante a instalação, garantindo o centramento e melhorando a resistência à pressão. É obrigatório para sistemas de alta pressão (Classe 600 e acima). 

  - **Anel Externo (Anel Guia)**:Orientações a junta durante a instalação para evitar desalinhamento, protege a camada de enrolamento de danos e limita a compressão excessiva da junta.  

### 2. Tipos Estruturais Comuns

### 3. Parâmetros Estruturais Chave 

- **Densidade de Enrolamento**:O número de voltas em espiral por unidade de comprimento; maior densidade melhora a estabilidade de vedação, mas reduz a elasticidade. 

- **Espessura**:As espessuras comuns são 3mm, 4,5mm, 6mm, etc., selecionadas com base na profundidade do sulco da flange e nos requisitos de pressão. 

- **Acabamento de Superfície**:A superfície metálica geralmente não é tratada ou é passivada para aumentar a resistência à corrosão. 

## 三、Propriedades Químicas das Juntas Espirais de Metal   

As propriedades químicas dependem da combinação da fita metálica e do material de enchimento, determinando sua adaptabilidade a diferentes meios: 

### 1. Resistência à Corrosão 

- **Compatibilidade Média**: 

  - Juntas preenchidas com grafite com tiras de aço inoxidável 316L mostram excelente resistência a ácidos orgânicos, álcalis e soluções salinas, mas não são adequadas para meios oxidantes fortes (por exemplo, ácido nítrico concentrado), pois o grafite pode oxidar. 

  - Juntas preenchidas com PTFE com tiras de titânio são ideais para meios corrosivos fortes, como ácido fluorídrico e gás cloro, mas o PTFE pode inchar em alguns solventes orgânicos (por exemplo, cetonas). 

  - As tiras de liga Inconel com enchimentos de fibra cerâmica resistem a sais fundidos de alta temperatura e gases contendo enxofre, adequadas para reatores petroquímicos de alta temperatura. 

 - **Adaptabilidade Ambiental**: 

  - As juntas de aço inoxidável 304/316 são resistentes à corrosão atmosférica e podem ser usadas em ambientes externos ou úmidos. 

  - As juntas de aço carbono são propensas a ferrugem em condições úmidas e requerem revestimentos anticorrosivos (por exemplo, galvanização a quente) para uso a curto prazo em meios não corrosivos. 

 ### 2. Resistência a Altas Temperaturas 

- **Temperatura de Operação Contínua**: 

  - Juntas não preenchidas com amianto: ≤400℃; 

  - Juntas preenchidas com grafite: faixa de 304 ≤600℃, faixa de Inconel ≤1000℃; 

  - Juntas preenchidas com fibra cerâmica: faixa de Inconel ≤1200℃. 

- **Estabilidade Térmica**:A faixa de metal mantém a resistência estrutural em altas temperaturas, enquanto o material de enchimento (por exemplo, grafite) resiste à oxidação e decomposição, garantindo que não haja endurecimento ou rachaduras. 

 ### 3. Resistência à Pressão 

- **Selagem Sob Pressão**:A faixa de metal fornece rigidez para resistir à pressão do flange, enquanto o preenchimento se deforma para preencher lacunas, permitindo que a junta se adapte a ambientes de alta pressão (até Classe 2500 ou 42MPa para designs especiais). 

- **Compressão e Rebound**:A estrutura em espiral permite deformação elástica sob pressão, mantendo o desempenho de vedação mesmo com ligeiro deslocamento do flange causado por flutuações de temperatura ou pressão. 

### 4. Limitações no Desempenho Químico 

- **Sensibilidade a Oxidantes Fortes**:Os preenchimentos de grafite são facilmente oxidados em ácido nítrico concentrado ou em ambientes de oxigênio a alta temperatura, levando à degradação do desempenho. 

- **Fluxo Frio de PTFE**:Os enchimentos de PTFE podem apresentar fluxo a frio sob alta pressão a longo prazo, resultando em efeito de vedação reduzido, exigindo reaperto periódico. 

- **Risco de Corrosão Galvânica**:O contato de metais dissimilares (por exemplo, flange de aço carbono com junta de aço inoxidável) em meios corrosivos pode causar corrosão galvânica, exigindo a seleção de materiais compatíveis.