Металлические спиральные прокладки широко признаны высокоэффективными уплотнительными компонентами в промышленных трубопроводных системах и фланцах оборудования. Их уникальная композитная структура и комбинации материалов позволяют им адаптироваться к жестким рабочим условиям, таким как высокая температура, высокое давление и средняя коррозия. Ниже представлено подробное введение с точки зрения **выбора материала**, **структурного дизайна** и **химических свойств**:  

## 一、Выбор материала металлических спиральных прокладок  

Производительность металлических спиральных прокладок в значительной степени зависит от рационального сочетания двух основных материалов: **металлической обмоточной ленты** (обеспечивающей структурную поддержку и прочность) и **уплотнительного материала** (обеспечивающего герметичность). Выбор материалов определяется такими факторами, как рабочая температура, давление, тип среды и требования к коррозионной стойкости. 

 ### 1. Металлические обмоточные полосы Материалы 

Металлическая полоса служит "скелетом" прокладки, обеспечивая механическую прочность, термостойкость и коррозионную стойкость. Распространенные материалы включают:  

- **Углеродная сталь (CS)** 

  - **Область применения**:Подходит для низкотемпературных (≤300℃) и некоррозионных сред (таких как воздух, вода и масло) в общих промышленных трубопроводах. 

  - **Преимущества**:Низкая стоимость, высокая механическая прочность и легкая обработка. 

  - **Ограничения**:Плохая коррозионная стойкость; подвержен ржавчине в влажной или коррозионной среде, что делает его непригодным для кислых, щелочных или содержащих соль сред.  

- **Нержавеющая сталь 304/304L** 

  - **Область применения**:Широко используется в средне температурных (≤600℃) и слабо коррозионных средах, таких как переработка пищи, фармацевтическое оборудование и трубопроводы для очистки воды. 

  - **Преимущества**:Отличная коррозионная стойкость к атмосферным воздействиям, воде и слабым кислотам/щелочам; хорошая стойкость к окислению при высоких температурах. 

  - **304L особенность**:Ниже содержание углерода, чем у 304, что снижает риск межкристаллитной коррозии после сварки или использования при высокой температуре.  

- **Нержавеющая сталь 316/316L** 

  - **Область применения**:Идеально подходит для сильных коррозионных сред (таких как морская вода, растворы, содержащие хлор, серная кислота и фосфорная кислота) и высокотемпературных условий (≤650℃), широко используется в химической, морской и нефтехимической отраслях. 

  - **Преимущества**:Добавленный элемент молибдена значительно улучшает сопротивление точечной коррозии и коррозии в трещинах; лучшее общее сопротивление коррозии, чем у 304.  

- **Специальные сплавы** 

  - **Inconel (например, 600/625)**:Устойчив к высоким температурам (≤1000℃) и сильной коррозии (например, к азотной кислоте, высокотемпературным расплавленным солям), используется в аэрокосмической отрасли и высокотемпературных химических реакторах. 

  - **Hastelloy (например, C276)**:Отличная стойкость к сильным кислотам (соляная кислота, серная кислота) и коррозии хлорида, подходит для экстремальных химических условий. 

  - **Титан (Ti)**:Легкий, высокой прочности и устойчивый к морской воде, хлору и большинству органических кислот, но с более высокой стоимостью, используется в высококачественных коррозионно-стойких сценариях.  

### 2. Заполнительные материалы 

Наполнитель обернут в металлическую ленту, обеспечивая эластичность и герметичность за счет заполнения неровностей фланцевой поверхности. Общие наполнители включают:  

- **Неасбестовое волокно** 

  - **Состав**:Обычно смешивается с неорганическими волокнами (стекловолокно, керамическое волокно) и органическими связующими, соответствует экологическим стандартам (без асбеста). 

  - **Производительность**: Хорошая термостойкость (≤400℃), низкая стоимость и подходит для обычных водных, паровых и масляных сред.  

- **Графит** 

  - **Типы**:Природный графит или расширенный графит, часто пропитанный смолой или металлом для повышения прочности. 

  - **Преимущества**:Отличная стойкость к высоким температурам (чистый графит ≤600℃ в окислительных средах, ≤1000℃ в восстановительных средах), хорошая химическая инертность (устойчив к большинству кислот, щелочей и органических растворителей) и высокая сжимаемость. 

  - **Приложение**:Широко используется в трубопроводах и оборудовании при высоких температурах и высоком давлении в нефтехимической, энергетической и металлургической отраслях.  

- **ПТФЭ (Политетрафторэтилен)** 

  - **Преимущества**:Сопротивление коррозии почти всем химическим веществам (за исключением расплавленных щелочных металлов и фтористого газа), низкий коэффициент трения и антипригарная поверхность. 

  - **Ограничения**:Плохая температура стойкость (≤260℃), высокая склонность к холодному течению под длительным давлением. 

  - **Приложение**:Подходит для низкотемпературных, сильно коррозионных сред (таких как фтороводородная кислота, хлорный газ) в химической и фармацевтической отраслях. 

 - **Керамическое волокно** 

  - **Производительность**:Ультравысокая термостойкость (≤1200℃), хорошая теплоизоляция, но низкая эластичность и хрупкость. 

  - **Приложение**:Используется в высокотемпературных печах, котлах и фланцах печей, где требуется высокая термостойкость.  

## 二、Структурный дизайн металлических спиральных прокладок  

Структурный дизайн непосредственно влияет на герметичность, сопротивление давлению и адаптивность установки прокладки. Общие структурные типы включают: 

 ### 1. Основная структура обмотки 

- **Форма витка**:Металлическая полоса и наполнитель чередуются, наматываясь спирально, образуя концентрическое круглое сечение с чередующимися пиками и впадинами. Эта структура позволяет прокладке деформироваться упруго под давлением фланца, обеспечивая плотный контакт с поверхностью фланца. 

- **Внутренние/Внешние кольца**: 

  - **Внутреннее кольцо (центровочное кольцо)**:Сделанный из того же материала, что и металлическая полоса, он предотвращает сжатие наполнителя в трубопровод во время установки, обеспечивая центрирование и улучшая сопротивление давлению. Это обязательно для систем высокого давления (Класс 600 и выше). 

  - **Внешнее кольцо (Указательное кольцо)**:Направляет прокладку во время установки, чтобы избежать неправильного выравнивания, защищает обмоточный слой от повреждений и ограничивает чрезмерное сжатие прокладки.  

### 2. Общие структурные типы

### 3. Ключевые структурные параметры 

- **Плотность намотки**:Количество спиральных витков на единицу длины; более высокая плотность улучшает стабильность герметичности, но снижает эластичность. 

- **Толщина**:Обычные толщины составляют 3 мм, 4,5 мм, 6 мм и т.д., выбираются в зависимости от глубины фланцевой канавки и требований к давлению. 

- **Обработка поверхности**:Металлическая поверхность обычно не обрабатывается или пассивируется для повышения коррозионной стойкости. 

## 三、Химические свойства металлических спиральных прокладок   

Химические свойства зависят от сочетания металлической полосы и наполнителя, определяя их адаптивность к различным средам: 

### 1. Устойчивость к коррозии 

- **Совместимость со средой**: 

  - Прокладки, заполненные графитом с полосами из нержавеющей стали 316L, демонстрируют отличную стойкость к органическим кислотам, щелочам и солевым растворам, но не подходят для сильных окислительных сред (например, концентрированной азотной кислоты), так как графит может окисляться. 

  - Прокладки, заполненные ПТФЭ с титановыми полосками, идеально подходят для сильных коррозионных сред, таких как фтороводородная кислота и хлорный газ, но ПТФЭ может набухать в некоторых органических растворителях (например, кетонах). 

  - Ленты из сплава Инконель с наполнителями из керамического волокна устойчивы к высокотемпературным расплавленным солям и газам, содержащим серу, подходят для высокотемпературных реакторов нефтехимической промышленности. 

 - **Экологическая адаптивность**: 

  - Прокладки из нержавеющей стали 304/316 устойчивы к атмосферной коррозии и могут использоваться на открытом воздухе или во влажной среде. 

  - Уплотнения из углеродной стали подвержены ржавчине в условиях высокой влажности и требуют антикоррозийных покрытий (например, оцинковки) для краткосрочного использования в некоррозионных средах. 

 ### 2. Устойчивость к высоким температурам 

- **Непрерывная рабочая температура**: 

  - Прокладки без асбеста: ≤400℃; 

  - Прокладки с графитом: лента 304 ≤600℃, лента Inconel ≤1000℃; 

  - Прокладки с наполнителем из керамического волокна: полоса из инконеля ≤1200℃. 

- **Термическая стабильность**:Металлическая полоса сохраняет структурную прочность при высоких температурах, в то время как наполнитель (например, графит) сопротивляется окислению и разложению, обеспечивая отсутствие затвердевания или трещин. 

 ### 3. Сопротивление давлению 

- **Запечатывание под давлением**:Металлическая полоса обеспечивает жесткость для сопротивления давлению фланца, в то время как уплотнитель деформируется, чтобы заполнить зазоры, позволяя прокладке адаптироваться к высоконапорным условиям (до класса 2500 или 42 МПа для специальных конструкций). 

- **Сжатие и Отскок**:Спиральная структура позволяет эластичную деформацию под давлением, поддерживая герметичность даже при незначительном смещении фланца, вызванном колебаниями температуры или давления. 

### 4. Ограничения в химической производительности 

- **Чувствительность к сильным окислителям**:Графитовые наполнители легко окисляются в концентрированной азотной кислоте или в условиях высокотемпературного кислорода, что приводит к ухудшению характеристик. 

- **Холодный поток ПТФЭ**:Наполнители из ПТФЭ могут проявлять холодное течение под длительным высоким давлением, что приводит к снижению герметичности, требуя периодической повторной затяжки. 

- **Риск гальванической коррозии**:Несхожий металлический контакт (например, фланец из углеродной стали с прокладкой из нержавеющей стали) в коррозионной среде может вызвать гальваническую коррозию, что требует подбора соответствующих материалов.