Пряжа из терморасширенного графита (графитовая нить).

ТРГ пряжа, или пряжа на основе терморасширенного графита, или графитовая пряжа – это основное сырье, качество которого, определяет качество и надежность конечных изделий, выполненных на ее основе. Из графитовой пряжи, производятся самые надежные и востребованные в мире, сальниковые набивки. Также, из ТРГ пряжи, производится ряд другой продукции, такой как: плетеные графитовые уплотнительные и прокладочные ленты, теплоизоляционные и защитные ткани и полотна, элементы конструкций молниеотводов, прессованные графитовые и композитные кольца и т.д. 

 

Мы выделяем семь основных параметров, определяющих качество, как самой графитовой пряжи, так и изделий, изготовленной из нее.

• ИСХОДНОЕ СЫРЬЕ.
• СВЯЗУЮЩЕЕ, КОЛИЧЕСТВО И КАЧЕСТВО.
• КОНТЕНТ УГЛЕРОДА И СОДЕРЖАНИЕ ПРИМЕСЕЙ.
• АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ИНГИБИТОРЫ В ТРГ ПРЯЖЕ.
• ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ В ТРГ ПРЯЖЕ.
• АРМИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТРГ ПРЯЖИ, ИХ КАЧЕСТВО И КОЛИЧЕСТВО.
• ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРГ ПРЯЖИ.

 

Каждый из этих семи пунктов, подробно описан ниже. Все семь составляющих, являются одинаково важными и в равной степени отражают и характеризуют качество конечного продукта, выполненного из графитовой пряжи.

 

Также в разделе:

• МАРКИ ГРАФИТОВЫХ ПРЯЖ RK-PACK.
• КАТАЛОГ ПРЯЖ RK-PACK 401, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА.

 

СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРГ ПРЯЖИ.

Базовым критерием, определяющим качество графитовой пряжи, как и всех уплотнительных и прокладочных изделий и материалов из ТРГ – является сам графит, то есть, его происхождение, чистота, размеры частиц, в общем – изначальное качество самого графита.

Предприятие RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, имеет в долгосрочной аренде (49 лет) месторождение крупночешуйчатого, явнокристаллического природного графита. Это одно из четырех крупнейших месторождений в Азии.

Таким образом, очевидно, что вся уплотнительная и прокладочная продукция из ТРГ марки RK-PACK, производится на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS исключительно из природного, крупночешуйчатого, явнокристаллического графита.

Добываемый на предприятии природный графит, как и все природные графиты, характеризуется слоистой кристаллической структурой. Процесс получение ТРГ, используемого для производства графитовой пряжи и других уплотнительных и прокладочных материалов, включает несколько стадий: дробление и измельчение, очистка, сушка, окисление (интеркалирование), промывка, сушка, термическое расширение, прокатка ТРГ пуха в фольгу.

Графитовая руда, поступает на оборудование где происходит ее дробление и измельчение до требуемых, по технологии, параметров. Далее, идет процесс первичной очистки графита методом флотации. Флотация позволяет отделить графит, в измельченном сырье, от пустой породы. Количество циклов флотации зависит от ряда факторов, в том числе и от конечной цели. Первые циклы флотации, отделяют графит от пустой породы. С каждым последующим циклом, идет классификационное разделение графита, в зависимости от чистоты и размера.

Применение специальных реактивов в технологическом процессе флотации, позволяет осуществлять эффективное селекционное разделение графита. На первых стадиях отсекаются самые мелкие частицы, с высоким содержание сторонних примесей. Каждый последующий цикл флотации, позволяет осуществить отбор самого чистого, крупночешуйчатого графита. Процесс отбора может чередоваться процессом промежуточной сушки с дальнейшей флотацией. Отобранный явнокристаллический, крупночешуйчатый графит подвергается сушке в специальном оборудовании при заданных температурах.

Далее, просушенный графит интеркалируют, то есть окисляют в серной кислоте (либо смесь азотной и серной кислот) при заданной температуре и сушат. В результате интеркалирования, происходит проникновение кислоты между слоями чешуйчатого графита. Набухание чешуек графита происходит в одном направлении, с разрывом связей (гексагонов) между слоями. Далее процессы промывания интеркалированного графита и его сушка.

Завершающая стадия получения ТРГ – термоудар. Интеркалированный графит подвергают стремительному нагреву до температуры от 900°С до 1500°С (в зависимости от конечной цели), с высокой скоростью от 400 до 600°С/сек.

В результате стремительного воздействия высокой температуры, окисленный графит увеличивается в объеме за счет мгновенного выпаривания интеркалита (кислоты) и молекул воды, что приводит к многократному увеличению расстояния между слоями графита. Конечный продукт – терморасширенный графит, представляет собой натуральный чешуйчатый графит в виде пуха, частицы пуха - имеют формы червячков. Червячки терморасширенного графита, это армирующие стержни с боковыми ответвлениями, с чешуйками (пластинами) закрепленными на них в радиальном направлении. Эта структура и позволяет материалу ТРГ быть гибким и пластичным.

Очевидна взаимосвязь между изначальными размерами частиц природного графита и полученного на его основе пуха ТРГ. Чем крупнее частицы (чешуйки) природного графита, тем крупнее получаемый из него пух ТРГ. Соответственно, тем чем крупнее ТРГ пух, тем выше физико-механические и герметизирующие свойства уплотнительных изделий на его основе.

По внедренному на предприятии техническому стандарту, для производства пряжи, используется природный, явнокристаллический, крупночешуйчатый графит с размерами частиц менее 50 mesh, то есть, более 0,3мм и 70 mesh, более 0,2мм. Обращаем внимание, что это размер частиц еще не интеркалированного и нерасширенного природного графита, после интеркалирования, и термического расширения, размеры частиц увеличиваются многократно. И так, 70 mesh, используется для производства графитовых пряжи общепромышленного назначения, а графит до 50 mesh – применяется для производства специальной графитовой пряжи, листового графитового материала и других изделий. Размер графитовых частиц, во многом определяет качество уплотнений из ТРГ, в первую очередь, такой качественный показатель, как разрывная нагрузка, а также сжимаемость и восстанавливаемость готовых изделий из ТРГ. Чем больше размеры частиц самого графита, тем сильнее связи, образуемые между частицами пуха ТРГ при его прокатке в фольгу.

СВЯЗУЮЩЕЕ, КОЛИЧЕСТВО И КАЧЕСТВО.

Порядка 80% предприятий в КНР, выпускающих ТРГ пряжу, применяют графит с размерами частиц от 100 mesh и выше, то есть с размерами менее 0,149мм. В данном случае, разница, выраженная в десятых или сотых долях миллиметра, является очень существенной. При расширении природного, мелкочешуйчатого графита с размерами от 100 mesh и выше, получаемый ТРГ, не обладает достаточными свойствами для образования надежной связи между частицами ТРГ пуха. Частицы ТРГ пуха слишком малы, для того, чтобы образовать надежную связь между собой в результате прокатки пуха в фольгу. Производителям, использующим графит с фракциями свыше 80 mesh и выше, чтобы получить графитовую фольгу пригодную для производства графитовой пряжи, приходится вводить в графит большое количество связывающего частицы графита клея (связующего).

Количество клея в таких сальниковых набивках, легко определить. Один из самых простых методов, это метод определения потери массы ТРГ набивки при прокаливании. Температурный порог для качественной сальниковой набивки из ТРГ составляет +450°С в кислых средах. В тоже время, даже самый термостойкий клей, имеет предельную температуру до +230°С. Прокаливание графитовой набивки в течении заданного периода времени при температуре свыше +250°С и последующее сравнение массы набивки до и после прокаливания, позволяет определить, какое количество клея было в набивке, поскольку связующее, при заданной температуре – выгорает.

Как показывают результаты тестов, проведенных в нашей лаборатории, содержание клея в набивках, произведенных на большинстве китайских фабрик, находится в пределе от 15% до 35%! Таким образом, при достижении определенной температуры, ТРГ набивка такого качества, теряет объем на 15 ~ 35%, что обязательно и как минимум, приводит к утечки рабочей среды, а порой, и к серьезным авариям.

Как итог, содержание связующего (клея) используемого в процессе производства ТРГ пряжи – это один из основных параметров, определяющих качество графитовой набивки. Высокий процент связующего в ТРГ пряже (в графитовой набивке), говорит, о низком качестве изделия, о том, что ТРГ набивка изготовлена из мелкочешуйчатого графита, графита с низким коэффициентом расширения, и, как показывает практика, с высоким содержанием примесей (хлор-ионов, золы и серы). Связующее (клей) начинает выгорать уже при достижении температуры в +120°С ~ +150°С, в результате набивка становится пористой, вымывается, теряет свои уплотнительные свойства со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Кроме того, на ряде предприятий, сталкивались с серьезной проблемой прилипания графитовой набивки к валу ротора и другим уплотняемым поверхностям. То есть, при замене сальниковой набивки, удалить использованное графитовое уплотнение было целой проблемой. Набивка настолько сильно прилипала к металлической поверхности, что ее приходилось удалять, применяя нож или другие инструменты, при этом, портя сами уплотняемые металлические элементы узла. Именно высокое содержание связующего в ТРГ пряже, то есть, свыше 6% от общего объема материала пряжи, приводит к такому явлению. Чрезмерно высокое содержание клея в ТРГ пряже, а в конечном итоге и самой сальниковой набивки, при температурах свыше +150°С, приводит к деградации, к изменению свойств и структуры, к спеканию клеевой массы, и к сильнейшей адгезии клея к стальным поверхностям. 

То есть, сальниковые набивки, выполненные из ТРГ с повышенным содержанием связующего, не только не могут обеспечить качественную и надежную герметизацию и уплотнение узла, но и вызывают ряд дополнительных проблем, связанных с адгезией уплотнения к сопрягаемым поверхностям.
Подобные проблемы были полностью исключены на данных предприятиях, после начала применения ими графитовых набивок RK-PACK.

По принятым на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS стандартам, максимальное содержание связующего в ТРГ пряже, находится в пределах от 2% до 6%. Таким образом отмечаем, что данные параметры, соответствует лучшим мировым стандартам.

 

PS: Подводя итог по теме mesh графита, используемого для производства графитовой пряжи, хотим обратить внимание на то, что готовые изделия, например сальниковые, графитовые набивки с высоким содержанием связующего (клея) не трудно распознать даже визуально. Если ТРГ набивки марки RK-PACK светло графитового цвета с металлическим, стальным блеском, то, графитовые набивки, которые изготовлены из мелкочешуйчатого графита 100 mesh и выше, иными китайскими производителями и набивки некоторых российских поставщиков, отличаются темно серым, порой бурым цветом, часто с зеленоватым оттенком. Такой цвет набивкам придает именно большое наличие в их структуре связующего (клея), который постепенно окисляется на воздухе, покрывая тело набивки мутным, грязноватым налетом. Кроме того, даже при минимальном механическом воздействии на тело такой набивки, она начинает осыпаться и крошиться. Такие набивки имеют очень ограниченный срок хранения, поскольку их внешний вид и целостность, ограничена сроком годности клея, который в них находится. Клей, в кислой среде, не пригоден для длительного хранения, он высыхает, графит осыпается. Если ТРГ набивки марки RK-PACK, имеют гарантийный срок хранения 10 лет, с возможностью его пролонгирования, после технической оценки, то, для графитовых набивок, изготовленных с высоким содержанием связующего, срок хранения очень ограничен. ТРГ набивки, с высоким содержанием связующего, при использовании после длительного хранения, не обеспечат надежное уплотнение узлов и могут явиться причиной аварийных ситуаций.

 

ТРГ фольга, используемая для производства ТРГ пряжи, в процессе производства, армируется. В качестве армирующих элементов, могут выступать синтетически материалы, такие как стеклоровинг, углеродный или арамидный ровинг, или проволока из различных металлов и их сплавов, также натуральные виды армировки - хлопок или вискоза. Кроме этого, в структуре такой графитовой фольги, находится определенное количество связующего. Таким образом, показатели разрывной нагрузки для такой ТРГ фольги, а в последующем и ТРГ пряжи, определяются не силой связи между прокатанными частицами ТРГ, а показателями разрывной нагрузки армирующих элементов. Поэтому, для производства ТРГ фольги использующейся для изготовления графитовой пряжи, возможно применение графита 70~80 mesh.

В процессе производства графитовой фольги RK-PACK, в ее состав, дополнительно вводятся специальные добавки, обеспечивающие замедление процесса окисления самих уплотнений из ТРГ (потери массы уплотнения).

 

СОДЕРЖАНИЕ УГЛЕРОДА В ТРГ И КОЛИЧЕСТВО ПРИМЕСЕЙ.

Следующий, один из основных критериев, характеризующих качество графитовой пряжи, выпускаемой на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS – содержание основного вещества, углерода, в терморасширенном графите. По Стандарту, принятому на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, процент содержание углерода в терморасширенном графите, используемом для производства графитовой пряжи общепромышленного назначения, находится в интервале от 99,0% до 99,4%.

Так же, предприятие RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, производит специальные виды ТРГ пряжи, с содержанием углерода свыше 99,5%, что подтверждено, как поставками такой продукции на высокоотвественные предприятия в КНР и в другие страны, так и специальным Свидетельством, выданным Государственным Комитетом Стандартизации КНР.

Лидеры рынка уплотнений, ведущие мировые предприятия, производители ТРГ уплотнений из Америки и ЕС, выпускают продукцию в соответствии со стандартами качества, принятыми на этих предприятиях. В этих внутренних стандартах, прописаны все требования к уплотнениям из ТРГ, в том числе и к содержанию углерода.

Контент, содержание углерода, в уплотнительной продукции выпускаемой этими предприятиями для общепромышленного комплекса, должен быть не ниже 99,0%. Вообще, по их классификации, ТРГ с содержанием углерода от 99,0%, является сверх чистым.

Внутренний стандарт предприятия RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS базируется на технических требованиях, принятых на производстве в компаниях – мировых лидеров в области уплотнений из ТРГ из США и ЕС. Как и отмечалось выше, стандарт принятый на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, пряжи из ТРГ общепромышленного назначения – регламентирует, что содержание углерода в ТРГ, находится в интервале от 99,0% до 99,4%.

Чем вызвано такое высокое требование по углеродному контенту в ТРГ? На качество уплотнения, герметичность и срок службы изделий из ТРГ пряжи, кроме описанных здесь факторов (исходное сырье, количество связующего, качество и количество армирующих элементов), чистота графита (контент углерода), также оказывает значительное влияние.

В основном  в ТРГ содержатся такие естественные примеси, как хлориды, фториды и сера, а также, так называемый зольный остаток. Зольный остаток, определяется путем сжигания графита на воздухе. Оставшиеся после сжигания продукты, это и есть - зольный остаток или зольность. Как правило, в основном, зола содержит безобидные элементы, как кремний и алюминий. Но, как мы знаем, даже добываемый из одного рудника (шахты) графит, отличается по своему составу.

В плохо очищенном графите, могут сохраняться и остатки минеральных пород, которые являются естественными спутниками природного графита - это силикаты, слюда, кварцы. Эти включения нарушают слоистую структуру графита, приводят к деформации и разрушению графитового материала, снижая внутренние связи графита, что в свою очередь приводит к снижению механической прочности и самих уплотнений из ТРГ, также, возникают существенные риски появления коррозии.

Еще более негативное влияние, оказывают содержащиеся в ТРГ хлориды, фториды и сера. Под действием высоких температур, фторид и хлорид атомы разлагаются, образуя сильные кислоты. В присутствии воды, начинаются сильные коррозионные процессы. Особенно, крайне негативное воздействие оказывается на арматуру, клапаны, фланцы и трубы, выполненные из нержавеющих и медьсодержащих сплавов. Это очень серьезная проблема для всех отраслей промышленности, но особо для атомной энергетики и для химических предприятий.

Сера, находящаяся в графитовой пряже из которой изготовливаются сальниковые набивки, при тех же условиях, легко окисляется до серни́стого ангидри́да (SO₂), что приводит к потере объема сальниковой набивки и снижению герметичности, и как следствие, к поступлению вредных примесей в щелевой зазор между поверхностью уплотняемого элемента и графитовой набивки, что в свою очередь способствует водной или электрохимической коррозии.

Таким образом, чем выше чистота ТРГ, то есть, чем выше в нем содержание чистого углерода, тем меньше в ТРГ примесей, которые оказывают негативное, разрущающее воздействие, как на само уплотнение из ТРГ пряжи, так и на металлические уплотняемые поверхности. 

 

АНТИОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ИНГИБИТОРЫ В ТРГ ПРЯЖЕ.

Следующая причина окисления сальниковых набивок изготовленных из ТРГ пряжи – это превышение допустимой температуры при их эксплуатации. Раскаленный воздух - крайне агрессивная окислительная среда, максимальная температура воздействия раскаленного воздуха на ТРГ набивки, составляет +393,33°С. При достижении температурой воздуха значения +393,33°С, и дальнейшего ее повышения, ТРГ начинает стремительно окисляться, сгорать. Почему же, производители и поставщики ТРГ набивок, указывают допустимую температуру для ТРГ набивок в значениях +450°С и даже +500°С? Это объясняется тем, что в реальных, рабочих условиях, нагрев сальниковой набивки происходит не путем прямого контакта тела набивки с раскаленным воздухом, а через металлические поверхности уплотняемого узла и частично, через рабочую жидкость. То есть, набивка, находится в замкнутом контуре, (не в вакууме), набивка обжата и контактирует с металлом. В этом случае, когда присутствие раскаленного воздуха практически исключено или крайне ограничено, температурная стойкость графитовой набивки увеличивается, в зависимости от конкретных условий, на 50 ~ 100°C. Это происходит в силу свойств самого ТРГ, термостойкость некоторых изделий из которого в вакууме, свыше +2000°С.

Некоторые производители, в том числе и в РФ, одним из критериев, определяющих качество пряжи из ТРГ, заявляют величину потери ее веса при прокаливании. То есть, чем больше потерь в объеме (весе) ТРГ, тем хуже.

Здесь наблюдается определенное лукавство с их стороны, и заключается это лукавство, значением температуры, при которой проводятся данные испытания. Да, как и отмечалось выше, для определения количества связующего в ТРГ пряже (набивке), их прокаливают при заданной температуре и сравнивают показатели до прокаливания и после. В этом случае, прокаливание проходит при температуре не выше +250°С. Заданной температуры достаточно для выгорания связующего, и, в тоже время, эта температура не подвергает окислению непосредственно сам ТРГ.

Производители, о которых идет речь, проводят тест на потерю веса при прокаливании, при температуре +400°С, 450°С, 500°С и даже выше. Тест проводится путем прокаливания пряжи (набивки) в печи, в среде раскаленного воздуха! Безусловно, потери в ТРГ пряже, за счет выгорания графита при превышении максимально допустимой температуры в среде раскаленного воздуха (+393,33°), будут значительными, и чем выше температура раскаленного воздуха, воздействующего на пряжу из ТРГ, тем выше потери. А если довести температуру воздуха свыше +1000°С, то ТРГ выгорит полностью, оставив лишь зольный остаток. Очевидно, что данный тест, и его предсказуемый результат, не может являться фактором, определяющим качество ТРГ набивки.

Для чего же данные производители позиционируют этот тест, с предсказуемым результатом, как критерий характеризующий качество ТРГ пряжи, так и набивки на ее основе? Все просто. Критерии оценки качества ТРГ набивки с применением теста на прокаливание при лабораторных, высоких температурах, прописывают те производители, которые при производстве ТРГ набивок, используют ингибиторы окисления, т.н. антиоксиданты. Насколько это оправдано, и оправдано ли это вообще, при производстве ТРГ набивок для общепромышленного применения, для эксплуатации набивок в мягких и умеренных режимах, без критических температур? Очевидно – нет, и вот почему:

 

Во-первых, введенный в ТРГ ингибитор окисления, должен быть равномерно распределен по всему графитовому материалу, а не просто нанесен на поверхность сальниковой набивки или на поверхность ТРГ пряжи, из которой сплетена набивка. Это достигается применением специальных технологий и оборудования, это дополнительные затраты и значительное увеличение себестоимости изделия.

Во-вторых, любые ингибиторы, под воздействие повышенных температур и давлений, сами подвергаются окислению, частичному или полному разложению, выпариванию или растворению, со всеми возможными последствиями.

В-третьих, отсутствие грамотной технологии введения ингибитора окисления в ТРГ набивку, неверно подобранный состав ингибитора, превышение его количества, в зависимости от условий эксплуатации и применения ТРГ набивки, может приводить к появлению микро-пористости в теле набивки, к потере объема, к рискам образования зазора между набивкой и уплотняемой поверхностью, с увеличением интенсивности коррозионного процесса.

 

У ТРГ набивки, обработанной ингибитором окисления лишь методом пропитки тела набивки, уже после одного цикла (нагрев-охлаждение), наблюдается растрескивание поверхности, нарушение целостности графитового материала.

В-четвертых, ингибиторы окисления не снимают проблему коррозии, связанной с присутствием в составе ТРГ вредных примесей серы и хлоридов, поэтому, чистота графита, в части содержания в нем углерода на уровне не ниже 99,0%, является определяющим.

 

RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS производит графитовую пряжу с внедренным в ее структуру ингибитором окисления, но данная продукция, производится только для определенных потребителей, по заказу и с применением специальных технологий. Внедрение в структуру ТРГ антиокислительных ингибиторов при производстве графитовой пряжи, технологически и технически сложный процесс. В первую очередь, речь о равномерности распределения антиокислительных ингибиторов в графитовом теле пряжи.

Качественное, равномерное и глубокое внедрение антиокислительных ингибиторов, может осуществляться только на этапе производства армированной ТРГ ленты, из которой, в дальнейшем, скручивается ТРГ пряжа. Но этот процесс сопровождается необходимостью воздействия на ТРГ повышенного давления и высокой температуры. При нарушении технологического процесса, это может приводит к увеличению плотности ТРГ до неприемлемых значений, а также к негативному воздействию температуры на мягкие армирующие элементы, применяемые в производстве ТРГ пряжи. Сальниковые набивки RK-PACK, изготовленные по такой технологии, с применением ингибиторов окисления, имеют температурный порог до +700°С. Цена этих набивок, значительно выше, чем у стандартных, общепромышленных изделий.

Как вывод, применение ТРГ набивок с ингибиторами окисления, оправдано лишь в некоторых случаях, в особых условиях и режимах с экстремальными температурами. Применение ТРГ набивок с ингибитором окисления в общепромышленном комплексе, вне экстремальных условиях эксплуатации (до +450°С), не только не обосновано и дорого, но и не приносит никакой пользы. При низких и средних температурах, ингибиторы окисления не работают, сам ТРГ обеспечивает надежную и долговременную герметизацию, и не подвержен окислению. Но данное утверждение справедливо только для высококачественных сальниковых набивок из терморасширенного графита с содержанием углерода от 99,0%.

Утверждение отдельных поставщиков о том, что общепромышленные ТРГ набивки с ингибиторами окисления, при прочих равных параметрах, являются более качественной продукцией – необъективно. Это навязывание более дорогой продукции, с целью получения дополнительной прибыли. Тем не менее, выбор за покупателем, какие набивки из ТРГ применять, с ингибиторами окисления или без, решает непосредственно сам потребитель.

 

Примечание: Технологии равномерного внедрения антиокислительных ингибиторов в ТРГ применяется на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS в производстве рулонной ТРГ фольги, которая используется для производства прокладочного материала. Это обусловлено принципиальной разницей в условиях и в режимах эксплуатации плоских прокладок из ТРГ и графитовых сальниковых набивок.

 

ИНГИБИТОРЫ КОРРОЗИИ В ТРГ ПРЯЖЕ.

Говоря о проблемах коррозии при применении ТРГ уплотнений, в том числе и сальниковых набивок изготовленных из ТРГ пряжи, необходимо затронуть проблему так называемой гальванической (электрохимической) коррозии. Появление электрохимической коррозии, при герметизации стальных элементов при помощи ТРГ уплотнений, является неизбежным процессом, полностью исключить который не представляется возможным. Электрический потенциал графита - положительный, а стали – отрицательный. Таким образом, сталь (стальные поверхности уплотняемых элементов сальникового узла) и графит – создают гальваническую пару, то есть пару, обладающую разными потенциалами. Элементы сальникового узла, уплотненные графитовой набивкой или прокладкой из ТРГ и перекачивающий кислотный или щелочной раствор, будут корродировать (разрушаться под действием коррозии), и это неизбежный процесс.

Введение в структуру ТРГ пряжи специальных ингибиторов коррозии, значительно снижают последствия этого физического явления. На предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, разработан ряд методик и внедрены технологии, значительно снижающие и замедляющие процесс корродирования стальных элементов сальниковых узлов. Еще на стадии производства ТРГ армированной ТРГ ленты, из которой в дальнейшем скручивают графитовую пряжу, в ее структуру вводятся специальные ингибиторы коррозии, на основе цинка и других элементов. Цинк, относится к анодной группе с низким отрицательным потенциалом, введение цинка в структуру ТРГ, снижает положительный потенциал графита, тем самым приближая потенциалы стали и ТРГ друг к другу.

Необходимо отметить, что количество вводимых в структуру ТРГ пряжи ингибиторов коррозии, должно соответствовать определенным нормам и стандартам. Максимальное содержание цинковых ингибиторов в графитовой набивке, в соответствии с Государственным Стандартом КНР, не должно превышать 1%.

Производители, выпускающие высококачественную продукцию, руководствуются нормами, прописанными в технических стандартах, принятых на их предприятии, и общее количество введенного ингибитора, в этих стандартах, находится в пределах от 0,5% до 1,0%. К сожалению, для большого количества производителей графитовых пряж, в том числе и в Китае, чей производственный процесс не регламентируется строгими стандартами, не существует параметров и норм, определяющих количественный лимит ингибиторов, которые могут быть введены в ТРГ.

Стараясь снизить не только риск электрохимической коррозии, но и коррозийные процессы в следствии окисления ТРГ по причине высокого содержания в нем примесей (более 1%), такие производители, вводят в структуру ТРГ большое количество ингибиторов коррозии! Тем самым, достигается кратковременный эффект, приводящий в последствии к определенным проблемам. Сами ингибиторы коррозии при высоких температурах также окисляются, причем процесс их окисления сопровождается увеличением объема. В следствии чего, ТРГ набивка расширяется, что в свою очередь, приводит к увеличению давления на вал и к увеличению силы трения, а терморасширенный графит, в силу свойства увеличения плотности под давлением, уплотняется. В конечном итоге, ингибитор коррозии исчезает (разлагается), при этом, набивка не может полностью восстановиться в плотности и в объеме. В результате, образуются пустоты не только в теле набивки, но между набивкой и уплотняемыми поверхностями. Это приводит к увеличению скорости коррозии, протечкам и к неконтролируемым выбросам.

Введение ингибиторов коррозии на основе цинка, является действенной мерой, но только для предотвращения и снижения рисков электрохимической коррозии, при этом, количество вводимых ингибиторов, должно строго лимитироваться. Компенсировать же низкое (ниже 99,0%) содержание углерода в ТРГ и снизить риски окисления ТРГ путем введения в его структуру ингибиторов коррозии – невозможно.

 

Вывод: сальниковая набивка, выполненная из пряжи терморасширенного графита, содержание углерода в котором ниже 99,0%, даже при условии введения в его структуру ингибитора коррозии, также подвержена активным процессам окисления.

 

Тем не менее, графитовые набивки, изготовленные из низкокачественной ТРГ пряжи, массово реализуются не только на внутреннем китайском рынке, но и активно закупаются компаниями из Европы, ЮВА, Ближнего Востока и стран СНГ. В отношении РФ, данная ситуация объясняется тремя видимыми причинами:

 

• В Российской Федерации нет достаточного практического опыта применения графитовых уплотнений. На Российском рынке - это относительно новый материал. Даже механики и инженерный персонал, который работает с уплотнениями из ТРГ достаточно давно, в отсутствии специальной литературы, качественных инструкций, идут к пониманию сложным, практичским путем, методом проб и ошибок. 
• В России нет Государственного Стандарта на уплотнения из ТРГ, который бы четко устанавливал требования к физико-механическим, химическим и эксплуатационным параметрам и характеристикам этих уплотнений.
• Абсолютное большинство фабрик КНР, отгружающих ТРГ уплотнения в РФ, позиционируют свою продукцию, как высококачественные изделия с высоким процентом содержания углерода, от 99,0%, что, к сожалению, не соответствует истине. Единицы предприятий-потребителей в РФ, обладают методикой и оборудованием, позволяющим осуществлять входной контроль качества ТРГ продукции. 

 

То есть, поставщики сознательно вводят покупателя в заблуждение. Другое дело, что и сами покупатели, ведомые, порой, лишь ценовым фактором, обманываться рады. Надо четко знать, что в Китае, высококачественная сальниковая набивка из ТРГ, с содержанием углерода не ниже 99,0%, не может предлагаться по низким ценам.

 

Содержание углерода в ТРГ уплотнениях, является строго отслеживаемым параметром со стороны европейских и американских компаний. Мировых лидеров-производителей ТРГ уплотнений, объединяет общее требование к содержанию углерода в ТРГ уплотнениях, применяемых в общепромышленной сфере. Согласно им, этот параметр должен быть не ниже 99,0%. Обычно, содержание углерода в ТРГ, находится в пределах от 99,0% до 99,4%.

 

Данные технические требования по содержанию основного вещества в уплотнениях из ТРГ до 99,4%, а не выше, достаточно просто объясняется и имеет объективные причины.

Остановимся на трех основных:

 

1. Методом стандартного технологического процесса переработки природного графита в ТРГ, даже используя самые передовые технологии, возможно получить терморасширенный графит с максимальным содержанием углерода 99,5%. Увеличение контента углерода в ТРГ, требует дополнительной обработки графита, что приводит к увеличению себестоимости конечного продукта.

 

2. Многочисленные исследования, проводившиеся в профильных институтах в США, Канаде, КНР, Европе, на общепромышленных предприятиях (общая энергетика, газ, нефть, химия, металлургия и т.д.), не выявили существенной разницы в поведении и в качественных параметрах герметизации и уплотнения изделиями из ТРГ, содержание основного вещества в которых, от 99,0% и выше.

 

3. Требования к контенту графита на уровне 99,99% актуально только для предприятий атомной и отдельных секторов химической промышленности.

 

Исходя из вышесказанного, можно утверждать, что уплотнительные изделия и продукция из ТРГ, с содержанием основного вещества (углерода) свыше 99,0%, относятся к категории высококачественной продукции, и может применяться практически без ограничений, лишь с учетом известных ограничений на применение ТРГ уплотнений в некоторых средах и режимах.

 

Также, очевидно, что уплотнения, выполненные из ТРГ с низким содержанием углерода, оказывают сильно негативное воздействие, как на качество герметизации, так и на оборудование, в котором эти уплотнения применяются. Чем ниже чистота графита и контент углерода, тем больше уплотняемые узлы подвержены коррозии, тем выше уровень неконтролируемых утечек. Надо понимать, что коррозия узлов зависит не только от количества вредных примесей в ТРГ, но и от состава этих примесей. У каждого поставщика, в зависимости от многих факторов, в том числе от используемого начального сырья, в эти 2% ~ 5% ~ 10% примесей, могут входить разные включения, в том числе сера, как общая, так и сульфатная сера, хлориды, фториды и иные включения и т.д.

 

Количество примесей в ТРГ в пределах 1,0%, является естественным и допустимым порогом. Применение сальниковых набивок с содержанием примесей в ТРГ в 2,0%, 3,0% - не является критическим, но и не выступает оптимальным, хорошим решением. А набивки с углеродным контентом ниже 97% - являются низкокачественными изделиями, оказывающими комплекс негативных разрушающих воздействий на оборудование и не способны обеспечить надежную герметизацию. 

 

ТАБЛИЦА ЗНАЧЕНИЙ НАЛИЧИЯ ПРИМЕСЕЙ В ПРОДУКЦИИ ИЗ ТРГ МАРКИ RK-PACK.

Примеси в ТРГ Стандарт для общепромышленных изделий из ТРГ марки RK-PACK Стандарт для специальных изделий из ТРГ марки RK-PACK

 

Примеси в ТРГ	Стандарт для общепромышленных изделий из ТРГ марки RK-PACK		Стандарт для специальных изделий из ТРГ марки RK-PACK
	ppm	%	ppm	%
Содержание хлорид-ионов (Chloride content)	50	0,005	20	0,002
Сера общая (Total sulfur)	800~1200	0,08~0.12	200	0,02
Содержание фторид-ионов (Fluoride content)	50	0,005	15	0,015
Зольность (Ash content)	4000~6000	0.4~0.6	2000	0,2

 

АРМИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ТРГ ПРЯЖИ, ИХ КАЧЕСТВО И КОЛИЧЕСТВО.

Большое значение имеет используемый для армирования ТРГ пряжи материал. Материал, применяемый для армирования ТРГ пряжи, во многом определяет, как качество самой пряжи, так и готовой графитовой сальниковой набивки.

 

Кроме качества армирующего материала, большое значение, определяющее свойства и качества ТРГ пряжи, имеет количество армирующих элементов, используемых при производстве пряжи. Основные материалы, применяемые в качестве армирующих элементов ТРГ пряжи, следующие:

 

   Хлопковые нити;

  Стеклонити или стеклоровинг;

  Арамидные нити или арамидный ровинг;

  Углеродные нити или углеродный ровинг;

  Металлическая проволока из нержавеющих марок стали;

  Проволока из сплава Инконель;

  Медная проволока;

  Никелевая проволока;

  Латунная проволока.

 

Действующий на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS стандарт, на применение армирующих материалов, включающий в себя техническую информацию о применяемых материалах для армирования ТРГ пряжи, не является публичной информацией и не может быть опубликован в открытом доступе. Тем не менее, мы дадим Вам очень важную информацию, позволяющую ориентироваться в качестве, как ТРГ пряжи, так и, в конечном итоге, самих набивок из ТРГ.

 

И так, что применяют в качестве армирующих элементов ТРГ пряжи производители высококачественной продукции, и что используют производители низкосортной, некачественной продукции? В чем разница?

 

ХЛОПОК, КАК АРМИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ТРГ ПРЯЖИ.

СОРТ ХЛОПКОВОЙ НИТИ, ПРИМЕНЯЕМОЙ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ТРГ ПРЯЖИ. 

Как и любая нить, хлопковые нити подразделяются на сорта. Чем длиннее хлопковые волокна, из которых изготовлены хлопковые нити, тем выше ее качество. Хлопковая нить, изготовленная из длинно-волоконных сортов хлопка, обладает значительно более высокими физико-механическими свойствами, в отличие от нитей, изготовленных из коротко-волоконных сортов хлопка.

Нити из длинно-волоконного хлопка, в отличие от коротко-волоконных сортов, обладают гораздо большей износостойкостью, значительно более высоким сопротивлением разрывной нагрузке, стабильностью, механической прочностью.

Цена хлопковых нитей высокого качества и свойства этих нитей, выше на порядок, чем цена и свойства низкосортных хлопковых нитей.

Армирующие элементы применяются в конструкции ТРГ пряжи с целью увеличения физико-механических параметров самой пряжи, и как следствие самой графитовой сальниковой набивки, выполненной из этой ТРГ пряжи. Это основные параметры, характеризующие максимальную допустимую разрывную нагрузку и допустимое максимальное давление. Если в качестве армирующего элемента используется хлопковая нить из низкосортного коротко-волоконного хлопка, обладающей низкими физико-механическими характеристиками, то улучшить параметры ТРГ пряжи, она не может или эти улучшения, крайне незначительные. Графитовая пряжа, армированная такими хлопковыми нитями, легко рвется, поэтому при плетении набивок из такой пряжи, часто возникают обрывы, которые устраняются путем связки разорванной пряжи узлом, и в конечном итоге, на теле такой набивки, наблюдаются множественные неровности, связанные с большим количеством узлов на пряже. Что бы разорвать даже руками армированную высококачественной хлопковой нитью графитовую пряжу, потребуется приложить гораздо больше усилий. Та же ситуация наблюдается и в сальниковом узле. Сальниковая набивка, армированная низкокачественным хлопком, расплывается под давлением, разрушается, ее поведение нестабильно. Высококачественная хлопковая нить, увеличивает физико-механические параметры ТРГ пряжи до достаточных показателей.

 

Часто, некоторые китайские производители ТРГ пряжи и набивок, с целью максимального снижения себестоимости продукции, используют не просто низкосортные хлопковые нити, а нити, изготовленные из вторичного сырья. Качество ТРГ пряжи армированной таким материалом, еще ниже.

 

КОЛИЧЕСТВО ХЛОПКОВЫХ НИТЕЙ В ТРГ ПРЯЖЕ RK-PACK 401C.

Количество армирующих элементов в ТРГ пряже. Это один из самых важных критериев, позволяющих оценить качество ТРГ пряжи, а в конечном итоге, и самой графитовой набивки армированной хлопком. При армировании ТРГ пряжи высококачественной хлопковой нитью, в зависимости от того, какой размер ТРГ пряжи, в текс, производится, используется от 7 до 13 армирующих элементов, то есть, хлопковых нитей определенного размера, это составляет не более 3% от всего объема ТРГ в пряже. Этого вполне достаточно, чтобы придать ТРГ пряже требуемые параметры и характеристики. В случае использования низкосортных хлопков, требуется значительно большее число армирующих хлопковых элементов. В этом случае, некоторые производители, чтобы увеличить показатель разрывной нагрузки и одновременно уменьшит содержания ТРГ в пряже, в целях экономии, применяют нити значительно больших размеров и многократно увеличивают количество самих нитей. Кроме того, что бы связать этот пучок хлопковой армировки с графитом, необходимо использовать значительно более большее количество связующего (клея).

 

Таким образом, некоторые китайские производители, решают сразу несколько важных для них проблемы:

• Значительно снижают себестоимость ТРГ пряжи, поскольку в ее структуре находится большое количество низкокачественного хлопкового волокна и клея, а, следовательно, сокращается объем использованного ТРГ;
• Условно приводят показатель разрывной нагрузки ТРГ пряжи к стандартному значению.

Сальниковая набивка, сплетенная из ТРГ пряжи такого качества – это крайне ненадежное и опасное для применения уплотнение. Большое количество низкосортных хлопковых нитей, плюс, высокое содержание связующего (клея), плюс – возможное введение в ТРГ шламовых порошков, делает набивку лишь на 50~60% состоящую из ТРГ. Графитовые набивки такого качества могут быть использованы лишь крайне умеренных режимах при низких температурах и давлениях, и то, с достаточно высокими рисками. При температурах от +140°С, как хлопковые волокна, так и связующее, начинают выгорать, в результате набивка разрушается и вымывается, что ведет к необходимости ремонта и замены набивки, в худшем случае, к серьезным аварийным ситуациям.

 

ТРЕБОВАНИЯ К ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ПАРАМЕТРАМ АРМИРУЮЩИХ ТРГ ПРЯЖУ ХЛОПКОВЫХ НИТЕЙ.

Как и отмечалось выше, при использовании для армирования ТРГ пряжи высококачественных хлопковых нитей, обладающих высокими физико-механическими параметрами, для придания ТРГ пряже требуемых качеств и свойств, в зависимости от требуемого размера ТРГ пряжи в текс, достаточно использовать от 7 до 13 хлопковых элементов. В соответствии с принятым стандартом на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, используется плотная и прочная нить 32Nm*1, из высококачественного длинно-волоконного хлопка, тонкая, ровная по толщине, с малой ворсистостью.

В случае, когда производитель использует низкокачественную хлопковую нить, выработанную из коротко-волоконных сортов хлопка или из вторичного сырья, он использует значительно большее количество хлопковых нитей, с размерами от 55 текс и выше. Графит с таких набивок, даже при высоком содержании в них связующего, осыпается, набивка не может обеспечить хорошую и качественную герметизацию, у нее ограниченный, крайне непродолжительный срок службы. Низкокачественное хлопковое волокно, подвержено окислению (выгоранию) при более низких температурах в отличие от высокопрочных хлопковых нитей.

Выгорающий, в больших количествах низкокачественный хлопок, образует пустоты, набивка становится пористой и проницаемой, теряет свои механические и герметизирующие свойства.

 

Примечание: Данная в этом разделе информация, определяет одну из причин, позволяющих понять природу низких ценовых предложений на набивки из ТРГ от некоторых китайских компаний.

 

СТЕКЛОНИТИ ИЛИ СТЕКЛОРОВИНГ, КАК АРМИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ТРГ ПРЯЖИ.

В общем, ситуация с армированием ТРГ пряжи стекловолоконными материалами, аналогична ситуации с использованием в качестве армирующего материала ТРГ пряжи хлопковых нитей. В производстве высококачественной графитовой пряжи, в соответствии с действующими стандартами, в том числе и с внутренним стандартом предприятия RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, в качестве армирующих элементов, используется высококачественный стекловолоконный материал. Это тончайшая стеклонить из бесщелочного стекла «Е» класса, размером 40Nm*2.

Также, в производстве высококачественной графитовой пряжи RK-PACK 401G, существуют стандарты, определяющие качество и количество стекловолоконного материала, применяемого для ее армирования.

Бесщелочное стекловолокно, в отличие от щелочного, обладает значительно более высокими характеристиками и параметрами, в том числе наибольшей прочностью и высокой стойкостью к горячей воде и пару. В целях экономии и снижения себестоимости, отдельные производители в КНР, для армирования ТРГ пряжи, используют более дешевую щелочную стеклопряжу. Щелочные стекловолокна менее прочны (в среднем 15%~25%), они обладает высокой гигроскопичностью, меньшей химической устойчивостью, адсорбирует наибольшее количество влаги, причем с повышением относительной влажности среды, адсорбционная способность щелочных стекловолокон возрастает.

Что бы компенсировать низкие эксплуатационные свойства щелочных стеклонитей, используемых для армирования ТРГ пряжи, такие производители, также, как и в случае при армировании хлопком, используют большее количество стеклонитей, чем это определено Техническим Стандартом.

 

Большое количество стекловолокна в ТРГ пряже, исключает такое важное качество графитовых набивок выполненных из такой пряжи, как способность к образованию гомогенной, однородной, непроницаемой графитовой массы при обжатии набивки в сальниковом узле. То есть, такая набивка не может обеспечить надежную герметизацию, кроме того, эти набивки имеют крайне ограниченный эксплуатационный период.

 

АРАМИДНЫЕ НИТИ, КАК АРМИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ТРГ ПРЯЖИ.

Армированная арамидом ТРГ пряжа RK-PACK 401A – высококачественная продукция премиум класса. Сальниковые набивки, изготовленные из ТРГ пряжи RK-PACK 401A, в силу свойств арамида, обладают исключительно высокими физико-механическими параметрами. Прочность и разрывная нагрузка у арамидных нитей, в несколько раз, превышают эти же параметры для стальной проволоки того же размера. Таким образом, графитовые набивки, изготовленные из пряжи, армированной арамидом, могут применяться в тех же условиях, при тех же давлениях и выше, что и ТРГ набивки, армированные металлическими элементами. Но в отличие от набивок ТРГ армированных металлическими элементами, сальниковые набивки, армированные арамидом, могут применяться для уплотнения высокоскоростных, динамических узлов, в том числе в высокоскоростных насосах, миксерах, автоклавах, мешалках.

ТРГ набивки, армированные металлическими элементами, для использования в таких режимах не предназначены, в силу большой вероятности вхождения в контакт металлический армирующих элементов сальниковой набивки с металлическими поверхностями сальникового узла. Кроме высоких механических свойств, арамид обладает хорошей химической и термической стойкостью.

Для китайских производителей низкокачественных сальниковых набивок из ТРГ, вопрос производства графитовых набивок, армированных арамидом - не стоит по следующим причинами:

 

Во-первых, для обеспечения производства ТРГ пряжи армированной арамидным ровингом или нитью, необходимо закупить большое количество этого арамидного материала, что весьма дорого, в отличие от хлопковых и стекловолоконных материалов.

 

Во-вторых, нет возможности использовать более дешевое сырье. Арамидные ровинги или крученные нити, стоят одинаково дорого. Альтернативы этим материалам нет.

 

В-третьих, у клиентуры, покупателей продукции на таких фабриках, отсутствует потребность в такой высокосортной продукции, как ТРГ набивки, армированные арамидом. Если все же клиент и запросит данную продукцию, то товар может быть закуплен у другого производителя, и перепродан заказчику. Но в этом случае, фабрика-посредник, предложит перепродаваемую продукцию по значительно более высокой цене, в сравнении с ценой на продукцию собственного производства.

 

Данная ситуация объясняется тем, что себестоимость производства высококачественной ТРГ пряжи, в основном, определяется затратами, связанными на переработку природного графита в высококачественный терморасширенный графит, а сопутствующие материалы, такие как армирующие материалы, вне зависимости от их вида, не оказывают значительно влияние на себестоимость. То есть, разница в цене высококачественной ТРГ набивки армированной стекловолокном и той же высококачественной набивки, армированной арамидом, не будет значительно различаться, и будет находится в пределах 20% ~ 25%. А вот разница между высококачественной ТРГ набивкой и низкосортной (вне сортной) ТРГ набивкой, изначально отличается в несколько раз!

 

В соответствии с Техническим Стандартом, внедренным на предприятии RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, в производстве пряжи из ТРГ RK-PACK 401A (ТРГ пряжа, армированная арамидом), применяется высокопрочная, высококачественная филаментная арамидная нить, с линейной плотностью 3000D (Денье), с пределом прочности на разрыв 2930МПа, и с максимальным удлинением при разрыве 3,6%.

 

УГЛЕРОД, КАК АРМИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ТРГ ПРЯЖИ.

ТРГ пряжа, армированная углеродом, также, как и ТРГ пряжа, армированная арамидом, относятся к группе премиум класса. Но, в отличие от арамида, с углеродными материалами, не все так однозначно. Углеродные волокна производятся из разного сырья, в основном это волокона гидратцеллюлозы, акрилонитрила (сополимеры), нефтяные и каменноугольные пеки.

Это, так называемые пре-курсы. Для получения высокомодульных, высокопрочных углеродных волокон, пре-курсы должны пройти три стадии термического пиролиза (термической обработки). Опуская описание технологического процесса и описание структурного изменения волокон, отметим три стадии обработки пре-курсов: 

• Низкотемпературный пиролиз, термообработка исходных волокон при температуре до +400°С.
• Карбонизация - следующий этап, предусматривающий термообработку – карбонизацию, при температуре от +800°C до +1500°C.
• Завершающий этап - графитизация, термообработка при температуре +1500°C ~ +3000°C.

 

Получить высокомодульные, высококачественные углеродные волокна, обладающие превосходными физико-механическими свойствами, химической стабильностью и инертностью (рН 0~14), высокой термической стойкостью и стабильностью, возможно только подвергнув исходные волокна всем трем стадиям пиролиза.

Качество ТРГ пряжи, армированной углеродом, в контексте темы рассматриваемой в этом разделе, определяется свойствами углеродного материала (пряжи, ровинга, нити), который используется для армирования. Отдельные производители в Китае, для армирования ТРГ пряжи, используют углеродную нить, изготовленную путем первичной термической обработки пряжи полиакрилонитрила. Такая обработка проводится при температуре до +300°С на мини производствах в КНР. Часто, и как правило, условия и обработка пряжи не соответствуют требованиям к техпроцессу и, получаемая на выходе пряжа, имеет крайне низкие характеристики и свойства. Часто, в следствии нарушения технологических процессов, такая пряжа имеет неравномерную структуру, не одинакова по цвету, как по поверхности (вдоль), так и в самом теле, максимальная температурная стойкость до +280°С, низкая разрывная нагрузка и химическая стойкость. Армированная такой «углеродной» нитью ТРГ пряжа, по большинству характеристик, не отличается от пряжи, армированной хлопковой нитью. Так же, к сожалению, пряжа такого качества, используется, отдельными предприятиями в Китае, для производства углеродных сальниковых набивок с ПТФЕ пропиткой.

Предприятие RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, для армирования ТРГ пряжи RK-PACK 401Cа, используются высокомодульный, высокопрочный ровинг, размером 1,5k. То есть, ровинг, изготовленный из волокон, прошедших все стадии термического пиролиза. Это высококачественный ровинг, имеющий схожие с арамидом параметры по механической прочности, обладающей высокой температурным порогом до +850°С, уникальную стойкость к химическим средам – рН 0~14, обладает отрицательным, вдоль волокон, коэффициентом термического расширения. Кроме того, коэффициент теплового расширения такого углеродного ровинга, сопоставим с этим показателем у нержавеющей стали, таким образом, набивка, изготовленная из пряжи RK-PACK 401Ca, обладает уникальной стабильностью, даже при частой смене температурных режимов с большими перепадами.

Сальниковые набивки, изготовленные из пряжи RK-PACK 401Ca, могут применяться, с учетом известных ограничений для ТРГ, в самых тяжелых режимах при высоких давлениях, в агрессивных средах и при высоких температурах, без риска разгерметизации в следствии потери объема, в высокоскоростных насосах и в других динамических системах.

 

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПРОВОЛОКА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ МАРОК СТАЛИ, КАК АРМИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ТРГ ПРЯЖИ.

Как и при использовании иных, описанных выше материалов, используемых для армирования пряжи из терморасширенного графита, качество и количество стальной проволоки в теле ТРГ пряжи, определяет ее характеристики, параметры и свойства. Необходимо заметить, что сальниковые набивки, изготовленные из ТРГ пряжи армированной металлическими элементами, применяются для уплотнения арматуры и в статических режимах. Не рекомендуется использование этих набивок на насосах и в других динамических узлах, в силу невозможности исключения прямого контакта армирующих набивку металлических элементов со стальными поверхностями уплотняемого узла (вала насоса и др. частей), что может привести к порче оборудования.

В соответствии с Государственным Техническим Стандартом КНР и с внутренним Стандартом предприятия RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, для армирования ТРГ пряжи марки RK-PACK 401SS, применяется проволока из стали марки AISI 304 – это нержавеющая, высокотемпературная (кратковременно до +900°С) кислотостойкая сталь аустенитного типа, с низким содержанием углерода, или сталь AISI 316 — та же, сталь AISI 304, легированная 2,5% молибдена, что придает стали особую стойкость к агрессивным средам, повышенную устойчивость к коррозии и высоким температурам.

Так же, для производства ТРГ набивок для использования в особо агрессивных средах при высоких температурах, изготавливается ТРГ пряжа марки RK-PACK 401I, это пряжа, армирована проволокой из аустенитного никель-хромового жаропрочного сплава Инконель 800. Сплав Инконель 800, представляет собой комбинацию никеля и хрома, Инконель 800 имеет превосходную прочность на разрыв и стойкость к окислению. Этот сплав очень функциональный, он сохраняет стабильную структуру, даже при воздействии высокой температуры. Сплав Инконель 800, является чрезвычайно устойчивым к коррозии, даже в кислой среде. Сальниковые набивки из ТРГ армированные Инконель 800, особо эффективны для применения в нефтехимической промышленности, поскольку Инконель не подвержен науглероживанию и воздействию сигма-фазы, то есть не теряет свойств даже при длительном воздействии высоких температур.

ТРГ пряжа RK-PACK 401SS и RK-PACK 401I, в соответствии с действующими стандартами, армируется одним металлическим элементом, то есть, в каждой графитовой пряже (нитке), одна проволока. В графитовой сальниковой набивке, содержание металлических армирующих элементов, не должно превышать 3%. Стандартный размер (диаметр) проволоки 0,11 мм. По заказам, изготавливается ТРГ набивка, выполненная из пряжи, армированной двумя или тремя металлическими элементами. Но, для того что бы оценить целесообразность такой конструкции, стоит рассмотреть подробнее, что из себя представляет пряжа из терморасширенного графита, и так: пряжа из терморасширенного графита, представляет из себя графитовую ленту скрученную на заданный угол. Стандартный угол скрутки для пряжи RK-PACK 401, в соответствии, как с внутренним стандартом Предприятия RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, так и с Государственным Стандартом КНР и со стандартами, принятыми на ведущих мировых фабриках, составляет 240°.

Конструктивно, лента представляет собой сэндвич, где нижний и верхний слои – это терморасширенный графит, а армирующий материал и связующее – это начинка. Начинка – это либо только нити из синтетических или натуральных волокон, или их комбинации, или, металлический элемент, но также еще и хлопковые нити или стеклонить. Армирующие элементы распределяются с одинаковым шагом по всей ширине ТРГ ленты. Армирующие элементы, прежде чем ложатся на ТРГ ленту, обрабатываются термостойким связующим составом, проходя по производственной линии через специальный отсек, где проходит их пропитка связующим компонентом. Если изготавливается пряжа, армированная металлической проволокой, то, как и отмечалось выше, используется только один металлический элемент (проволока), которая ложится, вдоль ее осевой линии, относительно ширины ленты по центру. По всей остальной ширине ленты, также, с заданным шагом и в строго регламентируемом количестве, идут нити из синтетических или натуральных волокон.

Существует заблуждение, что в армированной металлической проволокой ТРГ пряже, присутствуют только металлические армирующие элементы, то есть, только проволока. Это не так. Стальная проволока, не решает основной вопрос в процессе производства ТРГ пряжи, вопрос придания ТРГ пряжи тех механических и физических свойств, которые позволяют использовать ТРГ пряжу для производства, как сальниковых набивок, так и графитовых лент, шнуров, тканей. Благодаря своей структуре, хлопковые или стекловолоконные нити, в процессе прохождения под валками вместе с ТРГ пухом, образуют с ним достаточно надежную связь, с взаимным проникновение друг в друга. Наличие связующего компонента, усиливает эту связь, путем внедрения в волоконную структуру нитей. После скрутки ленты, в процессе которой, армирующие нити скручиваются по спирали вокруг оси, образуется пряжа, с достаточно надежной конструкцией и механической прочностью, которые позволяют работать с пряжей в дальнейшем.

Если, в процессе производства ТРГ пряжи армированной металлической проволокой, не использовать базовые армирующие материалы, такие как хлопковые или стеклонити, то получить продукт, который можно использовать для плетения ТРГ изделий – невозможно. Графит и металл, в данном случае, не способны образовать между собой достаточно прочную и надежную связь, даже при наличие связующего компонента. В такой пряже, графит будет отходить от металлической поверхности проволоки, даже при незначительных механических воздействиях. Увеличение количества стальных элементов в структуре пряжи – также не решит эту проблему, чем будет больше стальных элементов, тем активнее и быстрее, пряжа будет разрушатся. 

Таким образом, необходимо понимать, что металлический армирующий материал, в нашем случае – это стальная проволока, применяется для лишь придания пряже, а в конечном итоге и сальниковой набивке, выполненной на ее основе, дополнительной механической прочности. Металлическая проволока в структуре ТРГ пряжи, является не основным, вспомогательным, дополнительным элементом конструкции и не может заменить базовые армирующие элементы, такие, как нити, на основе хлопковых или стеклянных волокон.

Выше отмечалось, что по Стандарту, каждая графитовая прядь (нить), армируется одним металлическим элементом. Количество базовых армирующих элементов (нитей), зависят от конечного размера пряжи в текс, то есть, чем больше размер пряжи, тем больше армирующих, базовых элементов. По заказу, RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, производит ТРГ пряжу, в конструкции которой, используется 2 или 3 металлических элемента. Такая конструкция ТРГ пряжи, была особо популярна ранее, до момента разработки и внедрения новой, запатентованной нашим Предприятием технологии (Патент ZL 20102 0220238.2).

В 2010 году, на Предприятии, было начато производство графитовой пряжи по новой, запатентованной технологии, по которой ТРГ нить, на специальном оборудовании, обвязывается каркасом (сеткой) из металлической проволоки – это пряжа RK-PACK 401CJ. Сальниковая набивка (RK-PACK 240CJ), изготовленная из ТРГ пряжи выполненной по такой технологии, может применяться на арматуре с рабочим давлением до 55МПа. После внедрения на Производстве RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS данной технологии и с выходом на рынок сальниковой набивки RK-PACK 240CJ, спрос на ТРГ пряжу, в конструкции которой находится 2 или 3 металлических элемента – резко сократился и, практически, сошел на нет.

На рынке Китая, встречается продукция отдельных производителей, где армирующим материалом, вместо проволоки из высококачественных марок стали, использована углеродистая, низкосортная проволока. Проволока из углеродистой стали, значительно дешевле проволоки из сплава Инконель, что также, позволяет таким производителем, наряду с другими приемами, описанными выше, снижать себестоимость производства ТРГ набивок. Армирующие элементы в виде проволоки из углеродистой стали, при использовании набивки в температурах свыше +100°С в средах щелочей или кислотных средах даже с низкой концентрацией, стремительно окисляются и разлагаются. В результате, набивка теряет прочность, устойчивость к давлению со всеми вытекающими последствиями.

 

МЕДЬ, НИКЕЛЬ, ЛАТУНЬ КАК АРМИРУЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ ТРГ ПРЯЖИ.

ТРГ пряжа, армированная проволокой из меди и медьсодержащих сплавов, иных цветных металлов, а также сальниковые набивки, изготавливаемые из таких пряж, не являются стандартной продукцией, а производятся только под заказ с учетом требований к техническим параметрам со стороны заказчика. Как правило, заказчиками данной продукции, выступают предприятия со сложными, технологичными, ответственными производствами, в том числе энергетического, добывающего, нефтеперерабатывающего, химического секторов промышленности.

 

Производство данной продукции осуществляется строго в соответствии с техническим заданием заказчика, в котором указывает количество армирующих элементов и их геометрические параметры, вид сплава и его химический состав.

 

RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS обеспечивает производства пряжи из терморасширенного графита с применением, в качестве армирующих элементов, любых доступных материалов, в том числе из натуральных и синтетических волокон, металлов и их сплавов.

 

 

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТРГ ПРЯЖИ ОПРЕДЕЛЯЮЩАЯ ЕЕ КАЧЕСТВО.

Что представляет собой пряжа из терморасширенного графита? Это армированная лента из ТРГ, с определенными стандартом шириной и толщиной, и скрученная на заданный градус. Величина угла скрутки ленты определяется стандартом, и примерно равна 240°. Для специальных набивок, с требованием к повышенной плотности, применяется иной тип скрутки с меньшим шагом и бОльшим углом скрутки. Угол скрутки, важный параметр, определяющий плотность ТРГ пряжи. Пряжа должна быть плотной, не иметь пустот в теле, с ровной поверхностью по всей длине и по окружности, без провалов и иных неровностей и дефектов.

Высококачественная ТРГ пряжа, кроме описанных выше параметров и требований к размерам ТРГ пуха, к количеству и качеству связующего, к содержанию примесей, к количеству и качеству армирующих элементов, так же, определяется технологией ее производства. В соответствии с международными стандартами, а также с внутренним Стандартом RUS-KIT NANYANG SEALING MATERIALS, ТРГ пряжа, должна быть изготовлена из ТРГ ленты, армирующие материалы в которой, расположены равномерно по ширине ленты и находятся в среднем слое, между верхним и нижнем графитовыми слоями. Такая лента производится методом прокатки ТРГ пуха под вальцами (стальными цилиндрами), при этом, пух под вальцы, одновременно подается снизу и сверху, и армирующие элементы располагаются ровно между двумя слоями ТРГ фольги. Все армирующие элементы, находясь под слоем графита, надежно защищены от воздействия внешней среды.

Отдельные производители ТРГ пряжи в Китае, и не только в Китае, производят ТРГ пряжу по иной, вне стандартной технологии. Подача ТРГ под вальцы, осуществляется только с верху, на выходящую из под вальцев ленту, обильно наносится клей и лента идет под следующие вальцы, под которые также подаются армирующие элементы. При прохождении под вторыми вальцами, армирующие элементы фиксируются на ТРГ ленте благодаря клею и небольшим связям образующимися между лентой и армирующими элементами при воздействии теплых вальцев под небольшим давлением. Далее, такая лента, сразу поступает на скрутку. Скрутка осуществляется внутрь той стороной ленты, на которую наклеены армирующие элементы. Надо заметить, что при таком производстве, армирующие элементы распределяются не равномерно по ширине ленты с заданным шагом, а ближе к продольной осевой линии, образуя что-то вроде навала из стекловолокна или хлопка, проволоки и клея. Часто, подобные производители, в том числе, производящие ТРГ пряжу по стандартным технологиям, используют клей с добавлением в него измельченного шламового порошка. Это один из способов увеличить плотность и вес графитовых набивок.

Как ТРГ пряжа, выполненная по такой технологии, так и сама сальниковая набивка, сплетенная из ее, имеют крайне низкую надежность и эксплуатационные свойства. Армирующие материалы незащищены графитом и подвержены воздействию рабочей среды через проникновение ее через сечение набивки. Агрессивные жидкости проникают внутрь пряжи и разрушают армирующие элементы. Как правило, что и было описано выше, производители такой продукции, используют низкокачественный армирующий материал и в превышающих допустимые нормы объемах. Таким образом, после разрушения армирующих элементов и связующего, набивки могут терять от 20% до 40% своего объема, приводя не просто к утечкам, а к серьезным аварийным ситуациям. Цены на такие набивки в Китае, в несколько раз ниже, чем цены на высококачественные изделия, но риски, связанные с использованием подобной продукции, могут обходится значительно дороже цены, даже самых дорогих ТРГ набивок.

МАРКИ ГРАФИТОВЫХ ПРЯЖ RK-PACK

 В таблице ниже, перечень пятнадцати графитовых марок пряж RK-PACK 401, а так же, для Вашего удобства, ПДФ файлы, с полной информацией по каждой конкретной марке ТРГ пряжи, которые Вы можете сохранить на Вашем устройстве. 

 

В следующем разделе, ниже, каталог ссылок, по которым Вы можете перейти на страницу сайта, с информацией по интересующей Вас пряже из терморасширенного графита, марки RK-PACK 401.

 

№	НАЗВАНИЕ И ОПИСАНИЕ АРМИРОВАННОЙ ПРЯЖИ RK-PACK 401 ИЗГОТОВЛЕННОЙ ИЗ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА.	Файл в формате ПДФ
1	RK-PACK 401CA – ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНЫМ УГЛЕРОДОМ.
2	RK-PACK 401G – ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫМИ СТЕКЛОНИТЯМИ.
3	RK-PACK 401CA – ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ ВЫСОКОМОДУЛЬНЫМ УГЛЕРОДОМ.
4	RK-PACK 401P – ТРГ ПРЯЖА С ПРОПИТКОЙ ПТФЕ ДИСПЕРСИЕЙ (АРМИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ – В СООТВЕТСТВИИ С ТЕХ. ЗАДАНИЕМ).
5	RK-PACK 401A – ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ АРАМИДНЫМ РОВИНГОМ.
6	RK-PACK 401N – ТРГ ПРЯЖА С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СЕРЫ, МЕНЕЕ 0,03%. (ТРГ ПРЯЖА, С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ СЕРЫ, МОЖЕТ БЫТЬ АРМИРОВАНА КАК МЯГКИМИ СИНТЕТИЧЕСКИМИ ИЛИ НАТУРАЛЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ, ТАК И МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПРОВОЛОКОЙ).
7	RK-PACK 401I - ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ АУСТЕНИТНОГО НИКЕЛЬ-ХРОМОВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА.
8	RK-PACK 401SS - ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ КИСЛОТОСТОЙКОЙ, ЖАРОПРОЧНОЙ, НЕРЖАВЕЮЩЕЙ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ AISI 304.
9	RK-PACK 401CU - ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ МЕДНОЙ (ЛАТУННОЙ) ПРОВОЛОКОЙ.
10	RK-PACK 401IJ - ТРГ ПРЯЖА В ОПЛЕТКЕ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ АУСТЕНИТНОГО НИКЕЛЬ-ХРОМОВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА.
11	RK-PACK 401CJ - ТРГ ПРЯЖА В ОБВЯЗКЕ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ АУСТЕНИТНОГО НИКЕЛЬ-ХРОМОВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА.
12	RK-PACK 401SSJ - ТРГ ПРЯЖА В ОПЛЕТКЕ КИСЛОТОСТОЙКОЙ, ЖАРОПРОЧНОЙ, НЕРЖАВЕЮЩЕЙ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ AISI 304.
13	RK-PACK 401CSS - ТРГ ПРЯЖА В ОБВЯЗКЕ КИСЛОТОСТОЙКОЙ, ЖАРОПРОЧНОЙ, НЕРЖАВЕЮЩЕЙ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ AISI 304.
14	RK-PACK 401IP - ТРГ ПРЯЖА, АРМИРОВАННАЯ ПРОВОЛОКОЙ ИЗ АУСТЕНИТНОГО НИКЕЛЬ-ХРОМОВОГО ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА ИНКОНЕЛЬ И ПРОПИТАННАЯ ПТФЕ ДИСПЕРСИЕЙ.
15	RK-PACK 401Q - ТРГ ПРЯЖА ПО ЗАКАЗУ, В СООТВЕСТВИИ С ТЕХНИЧЕСКИМ ЗАДАНИЕМ ЗАКАЗЧИКА. СМ. ПРИМЕЧАНИЕ* НИЖЕ.

 

*Rus-Kit Nanyang Sealing Materials обеспечивает производство пряжи на основе терморасширенного графита, в соответствии с Техническим Заданием заказчика. Как правило, это особая, нестандартная продукция, для производства сальниковых набивок, предназначенных для применения в специальных условиях с особыми требованиями к сальниковому уплотнению.

Например,

ТРГ пряжа, армированная только углеродными нитями, в производстве которой, хлопковые или стеклонити полностью заменяются нитями, из высокомодульного, высокотемпературного углеродного волокна. В конструкции такой графитовой пряжи, в зависимости от ее размера, находятся от 4 до 12 углеродных нитей с размером 1k;

ТРГ пряжа, армированная 2~4 мульти-медными или мульти-латунными проволоками. Базовый армирующий материал – шелковая нить;

ТРГ пряжа, армированная швейными нитями из политетрафторэтилена (ПТФЕ). В конструкции данной пряжи, ПТФЕ нить, выступает, как базовый, так и вспомогательный армирующий материал;

- И т.д.

 

Данная продукция, производится на предприятии Rus-Kit Nanyang Sealing Materials по заказу компаний-партнеров, известных мировых производителей уплотнительной продукции из Европы и Америки.

Rus-Kit Nanyang Sealing Materials готов обеспечить выпуск любой, доступной технологически, пряжи на базе терморасширенного графита.

 

КАТАЛОГ ТРГ ПРЯЖ RK-PACK

Полная информация о ТРГ пряже, в том числе, физико-механические  и геометрические параметры, описание и характеристики, подробно отражены в каталоге, который находится ниже. По ссылкам, Вы можете перейти на сраницу с той графитовой пряжей, которая Вас интересует.