Komplexní řešení přírubových spojů

Pokud se netěsnost opakuje po výměně těsnění za identický typ, příčina téměř jistě leží jinde. Nejčastěji jde o nevhodný materiál těsnění pro danou provozní teplotu, chybný nebo chybějící výpočet utahovacího momentu, nesprávný postup montáže nebo poškozené těsnící plochy přírub.

Zásadní. Různá maziva mají různé součinitele tření, které se navíc liší použitou metodikou měření. Pokud utahovací moment ve výkresové dokumentaci nespecifikuje mazivo, pro které byl počítán, a použijete jiné, může být výsledná svěrná síla až třikrát vyšší nebo nižší, než je potřeba. To přímo ovlivňuje měrný tlak na těsnění a spolehlivost spoje.

U přírub v nižších tlakových třídách, konkrétně do PN 40, je dlouhodobá těsnost komplikovanější, než se zdá. Na těsnění odpovídající rozměrové normě EN 1514-1 nelze u těchto přírub vyvodit dostatečný měrný tlak. Řešením je optimalizace rozměrů těsnění na základě výpočtu dle EN 1591-1, nikoli pouhá záměna produktu.

Průkaz těsnosti je výsledek výpočtu dle EN 1591-1, který ověří, zda navržené těsnění a šrouby zajistí dostatečný měrný tlak ve všech provozních stavech spoje - při montáži, provozním tlaku i teplotě. Je nezbytný u kritických spojů, při změně provozních parametrů, při přechodu na jiný typ těsnění a všude tam, kde selhání spoje představuje bezpečnostní nebo provozní riziko.

Teplotní odolnost vláknitopryžových těsnění je limitována elastomerovými pojivy, nikoli grafitovými nebo aramidovými vlákny. Horní hranice se pohybuje přibližně na 150 °C. Při vyšších teplotách dochází k tvrdnutí pojiv, ztrátě objemu a pružnosti, poklesu předpětí šroubů a následné netěsnosti. Argument, že tyto materiály lze krátkodobě použít i při 350 °C, nelze spolehlivě doložit, protože pojem krátkodobě není v tomto kontextu definován.

Teflonová těsnění mají uváděnou teplotní odolnost až kolem 260 °C, ale z pohledu zajištění těsnosti je jejich praktická hranice přibližně 180 °C. Se zvyšujícími se teplotami se zvyšuje i nežádoucí tečení těsnicího materiálu, uvolňování předpětí šroubů a postupné netěsnosti spoje.

Klíčovým parametrem je míra oxidace grafitu, která závisí na čistotě ložiska, z nějž byl grafit těžen a také na následném výrobním procesu. Čím více grafit obsahuje chloridů, fluoridů nebo síry, tím je oxidace vyšší. Při vysokých teplotách za přítomnosti kyslíku dochází k úbytku materiálu těsnění, poklesu měrného tlaku a netěsnosti. Kvalitu grafitu lze objektivně ověřit TGA analýzou, při níž se měří úbytek hmotnosti vzorku při vysoké teplotě za časovou jednotku.

Hodnoty uváděné v pT diagramech jsou orientační a vycházejí z ideálních podmínek. Nezohledňují konkrétní rozměry přírubového spoje, stav těsnicích ploch, použitý spojovací materiál ani postup montáže. Spolehlivý výběr materiálu těsnění musí vycházet z naměřených těsnicích křivek a výpočtu s průkazem těsnosti pro konkrétní aplikaci.

Řízené utahování je proces, při kterém jsou šrouby dotahovány na přesně stanovený moment nebo osovou sílu, křížovým způsobem ve více krocích, s použitím kalibrovaných nástrojů. Na rozdíl od utahování odhadem zajišťuje rovnoměrné rozložení měrného tlaku na těsnění a opakovatelný výsledek. U kritických spojů se provádí hydraulickými utahováky, které umožňují simultánní utahování dvou nebo čtyř šroubů současně.

Protokol o utažení dokumentuje dosažené hodnoty utahovacího momentu nebo osové síly na každém šroubu, použité nářadí, mazivo a postup montáže. Je dokladem o správně provedené montáži, podkladem pro případnou analýzu při budoucí netěsnosti a v některých odvětvích také požadavkem pro provozní nebo bezpečnostní audit.

Až 50 % netěsností přírubových spojů je způsobeno chybnou montáží. Montéři ve většině případů nemají zadaný utahovací moment a utahují odhadem. Školení dle normy EN 1591-4 poskytuje jak teoretické, tak praktické znalosti o montážních postupech, volbě těsnění, mazání a vlivu utahovacího momentu na těsnost. Certifikovaní montéři jsou schopni po sobě svou práci zkontrolovat.