1. Gioăng than chì mềm
Gioăng than chì mềm được làm bằng cách ép than chì tự nhiên thông qua quá trình axit hóa và xử lý giãn nở ở nhiệt độ cao - về bản chất vẫn là than chì, nhưng được chế tạo thành các tấm mềm và dễ nén.
Phạm vi áp dụng: nhiệt độ -200~550°C (lên đến 650°C trong môi trường không oxy hóa), áp suất nói chung lên đến cấp 600. Có thể sử dụng với nước, hơi nước, dầu và hầu hết các hóa chất.
Nhược điểm: Sợ môi trường oxy hóa mạnh. Axit nitric và axit sulfuric bốc khói sẽ trực tiếp oxy hóa than chì thành CO₂.
Lưu ý khi lắp đặt: Gioăng than chì giòn và không thể uốn cong. Khi lắp đặt, cần đặt phẳng trên bề mặt mặt bích.
2. Tấm đệm PTFE (polytetrafluoroethylene/teflon)
Đặc điểm nổi bật nhất của PTFE là tính trơ về mặt hóa học - nó hầu như không bị ăn mòn bởi bất kỳ hóa chất nào và hoàn toàn miễn nhiễm với axit mạnh và dung môi kiềm. Do đó, PTFE là lựa chọn hàng đầu cho các đường ống dẫn axit và kiềm trong các nhà máy hóa chất và đường ống dẫn dung môi trong các nhà máy dược phẩm.
Giới hạn áp dụng: nhiệt độ -200~200°C, áp suất nói chung lên đến cấp 300. Trên 200°C, PTFE bắt đầu mềm và biến dạng.
Nhược điểm: biến dạng do chảy nguội. Cái gọi là chảy nguội có nghĩa là dưới tác động kết hợp của nhiệt độ và áp suất, PTFE bị ép từ từ ra khỏi bề mặt mặt bích giống như đất sét - nhiệt độ càng cao và áp suất càng lớn, nó bị ép ra càng nhanh.
Giải pháp: Nếu nhiệt độ vượt quá 200°C, hãy chuyển sang sử dụng tấm đệm quấn kim loại hoặc được làm đầy bằng PTFE biến tính (thêm sợi thủy tinh/sợi carbon có thể cải thiện khả năng chống chảy nguội, nhưng khả năng tương thích hóa học sẽ bị ảnh hưởng).
3. Gioăng quấn kim loại
Cấu trúc của gioăng quấn kim loại là "đai kim loại + đai vật liệu phi kim loại quấn xen kẽ" - đai kim loại cung cấp độ đàn hồi và đai vật liệu cung cấp khả năng làm kín. Loại phổ biến nhất là đai thép hình chữ V bằng thép không gỉ 304 + vật liệu lấp đầy graphite dẻo.
Phạm vi áp dụng: Phạm vi nhiệt độ phụ thuộc vào vật liệu lấp đầy (graphite -200~550°C, PTFE -200~200°C), và áp suất có thể bao gồm từ cấp 150 đến cấp 2500. Phù hợp với hầu hết mọi môi chất.
Ưu điểm cốt lõi: khả năng đàn hồi tốt. Mặt bích sẽ chịu sự dịch chuyển tương đối nhẹ dưới sự dao động nhiệt độ và áp suất, và gioăng quấn kim loại tự động bù lại bằng cách dựa vào năng lượng đàn hồi của mặt cắt ngang hình chữ V - điều mà cả graphite dẻo và PTFE đều không làm được.
Một quy tắc dễ bị bỏ qua: gioăng quấn kim loại phải được thay thế bằng gioăng mới sau khi tháo lắp. Dải thép bị biến dạng dẻo khi được ép lần đầu tiên. Nếu tái sử dụng, hình dạng của bề mặt làm kín sẽ không khớp, và tỷ lệ rò rỉ sẽ tăng mạnh.
4. Gioăng vòng kim loại
Gioăng vòng kim loại là một vòng được gia công từ một mảnh kim loại duy nhất - nó không được làm kín bằng vật liệu trám mà dựa vào sự khớp chặt giữa vòng kim loại và rãnh hình thang của mặt bích để tạo thành một lớp đệm kín tiếp xúc.
Phạm vi ứng dụng: nhiệt độ -200~650°C, áp suất thường được sử dụng trên cấp 900, và là cấu hình tiêu chuẩn của mặt bích van cao áp.
Nguyên lý cốt lõi: Khi siết chặt các bu lông mặt bích, vòng kim loại được ép vào rãnh hình thang của mặt bích. Bề mặt tiếp xúc tạo ra ứng suất tiếp xúc cực cao - vượt quá giới hạn chảy của vật liệu kim loại. Sự biến dạng dẻo vi mô của bề mặt vòng lấp đầy tất cả các khe hở siêu nhỏ trong rãnh. Do đó, gioăng RTJ về mặt lý thuyết có thể đạt được khả năng không rò rỉ.
Lưu ý khi lắp đặt: Bề mặt của rãnh hình thang mặt bích và vòng kim loại phải không có bất kỳ vết xước nào. Sử dụng kính lúp để kiểm tra rãnh vòng trước khi lắp đặt. Độ cứng của vòng phải thấp hơn độ cứng của mặt bích (nếu không rãnh mặt bích sẽ bị vỡ).
Vật liệu phù hợp: mặt bích thép carbon với vòng sắt mềm (≤Class 600), mặt bích thép không gỉ với vòng 304/316, hydro hóa áp suất cao với vòng Inconel 825/625. Ba điểm thực tế cần lưu ý
1. Độ dày của gioăng không nên quá dày. Với cùng một mô-men xoắn bu lông, giữa gioăng than chì 1,5mm và 3mm, gioăng 3mm có độ nén lớn hơn và khả năng làm kín ban đầu tốt hơn - nhưng tổn thất đàn hồi sau thời gian dài hoạt động ở nhiệt độ cao cũng lớn hơn, dễ bị rò rỉ hơn. Khuyến nghị: Sử dụng 1,5mm trong điều kiện làm việc thông thường, và chỉ sử dụng 3mm khi bề mặt mặt bích ở tình trạng kém (có vết ăn mòn nhẹ).
2. Có công thức tính mô-men xoắn khi lắp đặt. Tiêu chuẩn ASME PCC-1 đưa ra hai hệ số quan trọng của gioăng: giá trị m (hệ số gioăng tối thiểu) và giá trị y (áp suất làm kín tối thiểu, đơn vị MPa). Lực siết trước của bu lông W = π×d×N×y + áp suất thiết kế×π×d²/4. Không cần tính toán bằng tay - nhưng bạn cần biết sự tồn tại của công thức này và siết chặt theo bảng mô-men xoắn do nhà sản xuất gioăng cung cấp trong quá trình lắp đặt.
3. Gioăng than chì không được bôi mỡ làm kín, cần sử dụng gioăng PTFE, và gioăng vòng kim loại tuyệt đối không được phép sử dụng. Bản thân than chì có đặc tính tự bôi trơn. Việc bôi mỡ làm kín thực tế sẽ làm giảm ma sát → gioăng sẽ bị trượt → nó sẽ không được nén chặt. Bề mặt của PTFE quá nhẵn, vì vậy việc bôi một lớp mỡ mỏng sẽ giúp gioăng giữ nguyên vị trí mà không bị lệch. Vòng kim loại được bôi mỡ làm kín = ứng suất tiếp xúc được giảm bớt bởi màng dầu = hỏng khả năng làm kín.
