Gioăng cuộn xoắn kim loại được công nhận rộng rãi là các thành phần niêm phong hiệu suất cao trong các hệ thống ống dẫn công nghiệp và mặt bích thiết bị. Cấu trúc và sự kết hợp vật liệu độc đáo của chúng cho phép chúng thích ứng với các điều kiện làm việc khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao và môi trường ăn mòn. Dưới đây là phần giới thiệu chi tiết từ các góc độ **lựa chọn vật liệu**, **thiết kế cấu trúc**, và **tính chất hóa học**:  

##一、Lựa chọn vật liệu cho gioăng cuộn xoắn kim loại  

Hiệu suất của các gioăng cuộn kim loại phụ thuộc chủ yếu vào sự kết hợp hợp lý của hai vật liệu chính: **dải kim loại cuộn** (cung cấp hỗ trợ cấu trúc và độ bền) và **vật liệu lấp đầy** (đảm bảo hiệu suất niêm phong). Việc lựa chọn vật liệu được xác định bởi các yếu tố như nhiệt độ làm việc, áp suất, loại môi trường và yêu cầu về khả năng chống ăn mòn. 

 ### 1. Vật liệu dải cuốn kim loại 

Dải kim loại đóng vai trò như "xương" của gioăng, cung cấp độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt và khả năng chống ăn mòn. Các vật liệu phổ biến bao gồm:  

- **Thép Carbon (CS)** 

  - **Phạm vi ứng dụng**:Phù hợp cho môi trường nhiệt độ thấp (≤300℃) và không ăn mòn (như không khí, nước và dầu) trong các đường ống công nghiệp thông thường. 

  - **Ưu điểm**:Chi phí thấp, độ bền cơ học cao và dễ gia công. 

  - **Giới hạn**:Khả năng chống ăn mòn kém; dễ bị gỉ sét trong môi trường ẩm ướt hoặc ăn mòn, làm cho nó không phù hợp với môi trường có tính axit, kiềm hoặc chứa muối.  

- **Thép không gỉ 304/304L** 

  - **Phạm vi ứng dụng**:Được sử dụng rộng rãi trong môi trường nhiệt độ trung bình (≤600℃) và môi trường ăn mòn nhẹ, chẳng hạn như chế biến thực phẩm, thiết bị dược phẩm và đường ống xử lý nước. 

  - **Ưu điểm**:Khả năng chống ăn mòn xuất sắc đối với khí quyển, nước và axit/bazơ yếu; khả năng chống oxi hóa tốt ở nhiệt độ cao. 

  - **304L đặc điểm**:Nội dung carbon thấp hơn 304, giảm nguy cơ ăn mòn giữa các hạt sau khi hàn hoặc sử dụng ở nhiệt độ cao.  

- **Thép không gỉ 316/316L** 

  - **Phạm vi ứng dụng**:Lý tưởng cho các môi trường ăn mòn mạnh (chẳng hạn như nước biển, dung dịch chứa clo, axit sulfuric và axit phosphoric) và môi trường nhiệt độ cao (≤650℃), thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, hàng hải và hóa dầu. 

  - **Ưu điểm**:Thêm nguyên tố molybdenum cải thiện đáng kể khả năng chống ăn mòn pitting và ăn mòn khe hở; khả năng chống ăn mòn tổng thể tốt hơn so với 304.  

- **Hợp kim đặc biệt** 

  - **Inconel (ví dụ, 600/625)**:Chịu nhiệt độ cao (≤1000℃) và ăn mòn mạnh (như axit nitric, muối nóng chảy nhiệt độ cao), được sử dụng trong hàng không vũ trụ và các lò phản ứng hóa học nhiệt độ cao. 

  - **Hastelloy (ví dụ, C276)**:Khả năng chống lại axit mạnh (axit hydrochloric, axit sulfuric) và ăn mòn chloride xuất sắc, phù hợp cho các môi trường hóa chất khắc nghiệt. 

  - **Titanium (Ti)**: Titanium (Ti)Nhẹ, độ bền cao, và chống lại nước biển, clo, và hầu hết các axit hữu cơ, nhưng chi phí cao hơn, được sử dụng trong các tình huống chống ăn mòn cao cấp.  

### 2. Vật liệu lấp đầy 

Chất độn được bọc trong dải kim loại, cung cấp tính đàn hồi và hiệu suất niêm phong bằng cách lấp đầy các không đều trên bề mặt mặt bích. Các chất độn phổ biến bao gồm:  

- **Sợi không chứa amiăng** 

  - **Thành phần**:Thường được trộn với sợi vô cơ (sợi thủy tinh, sợi gốm) và chất kết dính hữu cơ, tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường (không chứa amiăng). 

  - **Hiệu suất**: Khả năng chịu nhiệt tốt (≤400℃), chi phí thấp, và phù hợp cho nước, hơi nước, và môi trường dầu mỡ chung.  

- **Than chì** 

  - **Loại**:Graphit tự nhiên hoặc graphit mở rộng, thường được tẩm với nhựa hoặc kim loại để tăng cường độ bền. 

  - **Ưu điểm**:Khả năng chịu nhiệt độ cao xuất sắc (graphite tinh khiết ≤600℃ trong môi trường oxy hóa, ≤1000℃ trong môi trường khử), tính trơ hóa học tốt (chống lại hầu hết các axit, kiềm và dung môi hữu cơ), và khả năng nén cao. 

  - **Ứng dụng**:Được sử dụng rộng rãi trong các đường ống và thiết bị chịu nhiệt độ cao, áp suất cao trong ngành công nghiệp hóa dầu, điện lực và luyện kim.  

- **PTFE (Polytetrafluoroethylene)** 

  - **Ưu điểm**:Khả năng chống ăn mòn đối với hầu hết các hóa chất (trừ kim loại kiềm nóng chảy và khí flo), hệ số ma sát thấp và bề mặt không dính. 

  - **Hạn chế**:Khả năng chịu nhiệt kém (≤260℃), xu hướng chảy lạnh cao dưới áp lực lâu dài. 

  - **Ứng dụng**:Phù hợp cho môi trường ăn mòn mạnh ở nhiệt độ thấp (chẳng hạn như axit hydrofluoric, khí clo) trong ngành hóa chất và dược phẩm. 

 - **Sợi Gốm** 

  - **Hiệu suất**:Khả năng chịu nhiệt độ siêu cao (≤1200℃), cách nhiệt tốt, nhưng độ đàn hồi thấp và giòn. 

  - **Ứng dụng**:Sử dụng trong lò nhiệt độ cao, nồi hơi và mặt bích lò nung nơi yêu cầu khả năng chịu nhiệt độ cực cao.  

##二、Thiết kế cấu trúc của các vòng đệm cuộn xoắn kim loại  

Thiết kế cấu trúc ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả niêm phong, khả năng chịu áp lực và khả năng thích ứng lắp đặt của gioăng. Các loại cấu trúc phổ biến bao gồm: 

 ### 1. Cấu trúc quấn cơ bản 

- **Hình thức cuộn**:Dải kim loại và vật liệu lấp đầy được cuốn theo cách xoắn ốc, tạo thành một mặt cắt ngang hình tròn đồng tâm với các đỉnh và thung lũng xen kẽ. Cấu trúc này cho phép gioăng biến dạng đàn hồi dưới áp lực của mặt bích, đảm bảo tiếp xúc chặt chẽ với bề mặt mặt bích. 

- **Vòng trong/Vòng ngoài**: 

  - **Vòng trong (Vòng định tâm)**:Được làm từ cùng một vật liệu như dải kim loại, nó ngăn chặn chất độn bị ép vào ống dẫn trong quá trình lắp đặt, đảm bảo định tâm và cải thiện khả năng chịu áp lực. Nó là bắt buộc cho các hệ thống áp suất cao (Lớp 600 trở lên). 

  - **Vòng ngoài (Vòng hướng dẫn)**:Hướng dẫn gioăng trong quá trình lắp đặt để tránh sai lệch, bảo vệ lớp quấn khỏi hư hại và hạn chế nén quá mức gioăng.  

### 2. Các loại cấu trúc phổ biến

### 3. Các tham số cấu trúc chính 

- **Mật độ cuộn**:Số vòng xoắn mỗi đơn vị chiều dài; mật độ cao hơn cải thiện độ ổn định của việc niêm phong nhưng giảm độ đàn hồi. 

- **Độ dày**:Độ dày phổ biến là 3mm, 4.5mm, 6mm, v.v., được chọn dựa trên độ sâu rãnh mặt bích và yêu cầu áp suất. 

- **Hoàn thiện bề mặt**:Bề mặt kim loại thường không được xử lý hoặc được thụ động hóa để tăng cường khả năng chống ăn mòn. 

##Ba,Tính chất hóa học của gioăng kim loại cuộn xoắn   

Các tính chất hóa học phụ thuộc vào sự kết hợp giữa dải kim loại và chất độn, xác định khả năng thích ứng của chúng với các môi trường khác nhau: 

### 1. Khả năng chống ăn mòn 

- **Khả năng tương thích với Medium**: 

  - Gasket chứa than chì với dải thép không gỉ 316L cho thấy khả năng chống lại axit hữu cơ, kiềm và dung dịch muối rất tốt, nhưng không phù hợp cho môi trường oxy hóa mạnh (ví dụ: axit nitric đậm đặc) vì than chì có thể bị oxy hóa. 

  - Gioăng chứa PTFE với các dải titan là lý tưởng cho các môi trường ăn mòn mạnh như axit hydrofluoric và khí clo, nhưng PTFE có thể phồng lên trong một số dung môi hữu cơ (ví dụ: xeton). 

  - Dải hợp kim Inconel với các chất độn sợi gốm chịu được muối nóng chảy ở nhiệt độ cao và khí chứa lưu huỳnh, phù hợp cho các lò phản ứng nhiệt độ cao trong ngành hóa dầu. 

 - **Khả năng thích ứng với môi trường**: 

  - Gioăng thép không gỉ 304/316 có khả năng chống ăn mòn do khí quyển và có thể được sử dụng trong môi trường ngoài trời hoặc ẩm ướt. 

  - Gioăng thép carbon dễ bị gỉ trong điều kiện ẩm ướt và cần lớp phủ chống ăn mòn (ví dụ: mạ kẽm) cho việc sử dụng ngắn hạn trong môi trường không ăn mòn. 

 ### 2. Khả năng Chịu Nhiệt Cao 

- **Nhiệt độ hoạt động liên tục**: 

  - Gasket không chứa amiăng: ≤400℃; 

  - Gasket chứa than chì: dải 304 ≤600℃, dải Inconel ≤1000℃; 

  - Gasket chứa sợi gốm: Dải Inconel ≤1200℃. 

- **Độ ổn định nhiệt**:Dải kim loại duy trì độ bền cấu trúc ở nhiệt độ cao, trong khi chất độn (ví dụ: than chì) chống lại sự oxy hóa và phân hủy, đảm bảo không có hiện tượng cứng lại hoặc nứt. 

 ### 3. Kháng áp lực 

- **Niêm phong dưới áp lực**:Dải kim loại cung cấp độ cứng để chống lại áp lực của mặt bích, trong khi chất độn biến dạng để lấp đầy các khoảng trống, cho phép gioăng thích ứng với môi trường áp suất cao (lên đến Class 2500 hoặc 42MPa cho các thiết kế đặc biệt). 

- **Nén & Phục hồi**:Cấu trúc xoắn ốc cho phép biến dạng đàn hồi dưới áp lực, duy trì hiệu suất niêm phong ngay cả khi có sự dịch chuyển nhẹ của mặt bích do biến động nhiệt độ hoặc áp suất. 

### 4. Hạn chế trong Hiệu suất Hóa học 

- **Độ nhạy với chất oxy hóa mạnh**:Các chất độn graphit dễ bị oxy hóa trong axit nitric đậm đặc hoặc môi trường oxy nhiệt độ cao, dẫn đến sự suy giảm hiệu suất. 

- **Dòng lạnh của PTFE**:Các chất độn PTFE có thể biểu hiện hiện tượng chảy lạnh dưới áp suất cao trong thời gian dài, dẫn đến hiệu ứng niêm phong giảm, cần phải siết lại định kỳ. 

- **Rủi ro ăn mòn điện hóa**:Liên hệ kim loại không giống nhau (ví dụ: mặt bích thép carbon với gioăng thép không gỉ) trong môi trường ăn mòn có thể gây ra ăn mòn điện hóa, yêu cầu lựa chọn vật liệu phù hợp.