Hoe een pakkinglek op te lossen?

Een pakkinglek in een industrieel leidingsysteem is niet alleen hinderlijk bij onderhoud; het is een potentieel gevaar voor de veiligheid, een knelpunt in de productie en een teken dat iets in het ontwerp of de werking van het systeem aandacht vraagt. De snelste manier om een ​​pakkinglek op te lossen is door systematisch vier kernvariabelen te evalueren: temperatuurcompatibiliteit, mediacompatibiliteit, drukwaarde en mechanische toepassing. Het identificeren van welke van deze factoren heeft gefaald – of over het hoofd wordt gezien – leidt rechtstreeks naar de hoofdoorzaak en de juiste oplossing.

Deze gids is gebaseerd op in de praktijk geteste methodologie, uiteengezet door Matt Tones en Dave Burgess in Stroomcontrole (september 2016), gecombineerd met de huidige best practices in industriële pakkingtechniek. Of je er nu mee te maken hebt spiraalgewonden pakkingen , ringvormige pakkingen , flens pakkingen of niet-metalen afdichtingsoplossingen, dit stapsgewijze raamwerk helpt u het probleem nauwkeurig te diagnosticeren en de juiste corrigerende actie te kiezen.

De vier pijlers van de diagnose van pakkinglekken

Voordat een pakking fysiek wordt verwijderd, moet elke poging tot probleemoplossing beginnen met het opnieuw bekijken van dezelfde criteria die gelden voor de selectie van pakkingen: temperatuur, media, druk en toepassing . Als u een van deze controles overslaat, bestaat het risico dat u een verkeerde diagnose van het probleem stelt en dat u een pakking vervangt door een pakking die onder dezelfde omstandigheden opnieuw defect raakt.

1. Temperatuurcompatibiliteit

Vergelijk de werkelijke bedrijfstemperaturen van het systeem (inclusief opstartpieken en afkoeldalingen) met de gepubliceerde temperatuurclassificaties van de pakking. Het verdient de voorkeur dat de pakking een classificatie heeft ruim boven de verwachte operationele maxima , en niet alleen op de limiet. Cyclustemperaturen zijn aanzienlijk moeilijker voor boutverbindingen dan voor stabiele werking. Thermische uitzetting en samentrekking veroorzaken ontspanning van de boutbelasting, waardoor de drukkracht op het zittingoppervlak van de pakking geleidelijk wordt verminderd, waardoor een pad voor lekkage ontstaat.

Voor diensten op hoge temperatuur, spiraalgewonden pakkingen – opgebouwd uit afwisselende lagen metalen strip en vulmateriaal – worden breed gespecificeerd omdat ze veerkracht behouden over een breed thermisch bereik. Hun zelfbekrachtigende wikkelontwerp compenseert kleine boutbelastingsverliezen veroorzaakt door thermische cycli.

2. Mediacompatibiliteit

Het pakkingmateriaal moet chemisch compatibel zijn met elke vloeistof of elk gas dat door de verbinding gaat, inclusief reinigingsmiddelen, eendditieven en sporen van verontreinigingen. Bijtende reinigingen zullen bijvoorbeeld de meeste op vezels gebaseerde pakkingen aantasten, waardoor een snelle degradatie ontstaat die vaak wordt aangezien voor mechanisch falen. Op oplosmiddelen gebaseerde media kunnen elastomeren doen zwellen, terwijl oxiderende zuren metalen anders afbreken dan reducerende zuren.

Asbestvrije pakkingen en op PTFE-basis afdichtingsoplossingen worden vaak gekozen voor agressieve chemische omgevingen vanwege hun brede chemische resistentie. Wanneer u een lek onderzoekt, zorg er dan voor dat u altijd de volledige chemische samenstelling van de procesvloeistof verkrijgt, inclusief eventuele periodieke reinigingscycli, voordat u een vervangend pakkingmateriaal specificeert.

3. Drukclassificatie en piekgebeurtenissen

De drukwaarde van een pakking – of ring gezamenlijke pakking , a spiraalgewonden pakking of een gegolfde metalen pakking — moet de maximale werkdruk van het systeem overschrijden, inclusief tijdelijke pieken, pieken en hydraulische hamergebeurtenissen. Heat-traced pijpleidingen die producten vervoeren die bij omgevingstemperatuur stollen, vormen een bijzonder risico: wanneer heat-tracing de procesvloeistof vloeibaar begint te maken, kunnen opgesloten zakken ervoor zorgen dat plaatselijke druk toeneemt die vele malen hoger is dan de normale bedrijfswaarde.

RTJ-pakkingen (ringvormige pakkingen) zijn speciaal ontworpen voor gebruik onder hoge druk en hoge temperaturen en worden vaak aangetroffen in putmondapparatuur en kritische procesflenzen waar standaard plaatpakkingen ontoereikend zouden zijn. Als uw systeem regelmatig drukschommelingen ervaart, kan een upgrade naar een RTJ of een pakking met metalen mantel de juiste oplossing voor de lange termijn zijn, in plaats van eenvoudigweg de bouten opnieuw aan te draaien.

4. Toepassing en mechanische factoren

Toepassing heeft betrekking op de mechanische details van de verbindingsconstructie: type flensvlak (verhoogd vlak vs. vlak vlak), oppervlakteafwerking, boutpatroon, contactoppervlak van de pakking en de haalbare drukbelasting. Een flens met verhoogd oppervlak en een spiraalgewonden pakking concentreert de boutbelasting op een kleiner zittingoppervlak, waardoor een hogere zitspanning per oppervlakte-eenheid ontstaat dan een vlakke pakking met volledig oppervlak op dezelfde boutverbinding. Dit onderscheid heeft grote invloed op de vraag of een bepaald pakkingmateriaal een afdichting kan vormen en behouden.

Het bovenstaande diagram benadrukt een fundamentele realiteit bij flensafdichting: de keuze van het pakkingmateriaal is onlosmakelijk verbonden met de beschikbare boutkracht in de verbinding. Als uw systeem slechts 800 psi drukspanning op het pakkingvlak kan genereren, zal het specificeren van een standaard PTFE-pakking die 3000 psi nodig heeft om goed te zitten, resulteren in een lek, ongeacht hoe zorgvuldig de bouten worden aangedraaid. Dit is een van de meest voorkomende – en meest te voorkomen – oorzaken van defecte pakkingen in industriële installaties.

Inzicht in drukbelasting: de verborgen oorzaak van de meeste pakkinglekken

De beschikbare drukbelasting is misschien wel de meest ondergewaardeerde factor bij het oplossen van problemen met pakkingen. Volgens Tones en Burgess (Stroomcontrole, september 2016) levert het delen van de totale drukbelasting die door de bevestigingsmiddelen wordt gegenereerd door het contactoppervlak van de pakking de verwachte drukspanning op het zittingoppervlak van de pakking . Dit getal bepaalt welk type pakking geschikt is en welke zal falen.

De spanningsbereiken kunnen als volgt worden samengevat:

• Onder 600 psi: Standaardpakkingen kunnen moeite hebben om een betrouwbare afdichting te vormen. Speciale pakkingen voor lage belasting of ontwerpwijzigingen kunnen noodzakelijk zijn.
• 600–1.200 psi: Elastomeer- of rubberen pakkingen zijn in dit bereik doorgaans effectief voor toepassingen met lagere druk en lagere temperaturen.
• 1.200–3,000 psi: Een overgangszone: rubberen pakkingen kunnen worden verpletterd terwijl PTFE en vezelgebonden materialen nog niet volledig op hun plaats zijn gekomen. Dit is een veel voorkomende faalband.
• 3.000 psi and above: Standaard PTFE, rubbergebonden vezelplaat en spiraalgewonden pakking materialen zitten betrouwbaar. Dit is het voorkeursbereik voor de meeste industriële toepassingen flens pakkingen .
• Boven 6.000 psi: Metalen pakkingen en ringvormige pakkingen zijn vereist voor afdichting met hoge integriteit in kritische toepassingen.

Het kolomdiagram hierboven illustreert waarom zoveel vervangingen van pakkingen het onderliggende probleem niet oplossen: de vervangende pakking is gespecificeerd voor de vloeistof en temperatuur, maar niet voor de beschikbare boutbelasting. Het begrijpen van de daadwerkelijke spanning die op de pakking wordt uitgeoefend – en niet alleen het aanhaalmoment dat op de bouten wordt uitgeoefend – is de belangrijkste diagnostische stap die het vakkundig oplossen van problemen scheidt van giswerk. Bereken altijd de effectieve zitspanning voordat u een vervangend pakkingtype specificeert.

Het is ook belangrijk om te onderkennen dat het type flens de beschikbare drukbelasting aanzienlijk beïnvloedt. Een flens van gesmeed staal kan veel hogere boutbelastingen verdragen dan flenzen van vezelversterkt plastic (FRP), PVC, CPVC of gietijzer. Deze zachtere flensmaterialen behoren tot de meest voorkomende oorzaken van chronische defecten aan pakkingen bij lage belasting in industriële installaties, vooral in de chemische proces- en waterbehandelingssector.

Stap voor stap: hoe u een lekkende pakking fysiek inspecteert

Nadat de operationele factoren zijn beoordeeld, is de volgende stap het fysiek verwijderen en inspecteren van de defecte pakking. Dit proces moet systematisch en gedocumenteerd zijn, omdat de pakking zelf vaak het volledige verhaal vertelt van wat er mis is gegaan.

1. Sluit het systeem veilig af. Volg de lockout/tagout-procedure (LOTO) van uw instelling. Probeer nooit een pakking te verwijderen uit een onder druk staand of heet systeem.
2. Aftappen en drukloos maken. Tap de vloeistof volledig af en controleer of de druk nul heeft bereikt voordat u een flensverbinding opent.
3. Verwijder de bevestigingsmiddelen voorzichtig. Verwijder alle moeren, bouten en ringen in een kruispatroon om de flensbelasting gelijkmatig te ontlasten. Documenteer hun toestand: gecorrodeerde, uitgerekte of onjuist gedimensioneerde bouten zijn een veelvoorkomende oorzaak van lekkage.
4. Haal de pakking indien mogelijk intact eruit. Probeer de pakking heel te houden. Zelfs een gedeeltelijke pakking met een meetbare samengedrukte dikte kan waardevolle diagnostische informatie opleveren.
5. Onderzoek de pakking systematisch. Let op het omrollen van de rand op het zitvlak, niet-gecentreerde indrukken van de flensvlakken, tekenen van chemische aantasting, pletsporen, scheuren of extrusie tussen de flensvlakken.
6. Meet de gecomprimeerde dikte. Vergelijk de gecomprimeerde dikte met de origineel gespecificeerde dikte. Dit onthult de daadwerkelijke drukspanning die de pakking tijdens service ondervond.
7. Inspecteer de flensvlakken. Controleer op putjes, corrosie, diepe krassen, kromtrekken of onvoldoende oppervlakteafwerking. Een beschadigd flensvlak kan niet betrouwbaar afdichten, ongeacht welke pakking wordt gebruikt.
8. Documenteer alles. Maak een foto van de staat van de pakking, de staat van het flensvlak en de staat van de bout voordat u iets schoonmaakt of weggooit.

De bovenstaande verdeling van de hoofdoorzaken – ontwikkeld op basis van veldonderzoeksgegevens van petrochemische, energieopwekkings- en waterzuiveringsinstallaties – versterkt een belangrijk inzicht: de meeste pakkinglekken worden niet veroorzaakt door een defecte pakking. Ze zijn het resultaat van onjuiste toepassing van boutbelasting of de keuze van een pakkingmateriaal dat niet kan presteren onder de werkelijke gebruiksomstandigheden . Fysieke inspectie van de verwijderde pakking, gecombineerd met flensvlakinspectie en boutaudit, zal bevestigen welke van deze factoren verantwoordelijk was.

Keuzegids voor pakkingmateriaal: de juiste afdichtingsoplossing voor de klus kiezen

Een van de meest effectieve manieren om herhaling van een pakkinglek te voorkomen, is ervoor te zorgen dat de vervangende pakking vanaf het begin correct wordt gespecificeerd. De volgende tabel vat de belangrijkste kenmerken, typische toepassingen en beperkingen van de meest voorkomende samen industriële pakking soorten die voorkomen in procesleidingen.

Wanneer u een vervangende pakking selecteert, moet u altijd de bovenstaande tabel vergelijken met de feitelijk beschikbare drukspanning en het type flensvlak. Afmetingen spiraalgewonden pakking moet worden geverifieerd aan de hand van de ASME B16.20-norm voor het relevante pijpschema en de flensklasse voordat u een vervanging bestelt, omdat een pakking met een verkeerd formaat niet goed past, ongeacht het materiaal.

Veelvoorkomende handtekeningen van pakkingfouten en wat ze onthullen

Ervaren onderhoudsmonteurs leren een verwijderde pakking lezen zoals een arts een röntgenfoto leest: het storingspatroon onthult het mechanisme. De volgende storingssignaturen zijn de diagnostisch meest waardevolle observaties om te documenteren tijdens fysieke inspectie.

Rollover aan de buitenrand

Wanneer blijkt dat de buitenrand van een pakking op het zittingoppervlak is gerold, geeft dit aan dat de pakking te klein was voor de boring, of dat overmatige boutbelasting ervoor zorgde dat de pakking naar buiten extrudeerde. Bij zachte pakkingen, met name rubber of vezelplaatmaterialen, kan een ernstige kanteling de boring blootstellen aan de procesvloeistof en een chemische aanval op het pakkinglichaam zelf veroorzaken.

Niet-gecentreerde indruk

Een afdruk waarop te zien is dat de pakking tijdens de installatie niet op het flensvlak was gecentreerd, is een van de meest voorkomende – en meest vermijdbare – oorzaken van lekkages bij nieuwe installaties. Een pakking die zelfs 2-3 mm uit het midden op een flens met verhoogd oppervlak is geïnstalleerd, kan aan één kant onvoldoende zitbreedte hebben, waardoor een zone met lage spanning ontstaat waardoor de procesvloeistof kan ontsnappen. Dit is vooral problematisch bij ringpakkingen in besloten groefopstellingen.

Uniforme dunne compressie zonder lekpad

Als de pakking een uniforme compressie vertoont over de volledige zittingbreedte zonder zichtbaar lekpad, ligt het probleem mogelijk helemaal niet bij de pakking. Het kan een haarscheur in het flenslichaam zijn, een defecte las of een boutgat dat enigszins verkeerd is uitgelijnd, waardoor één zijde van de verbinding onder druk kan openen. In deze gevallen zal het vervangen van de pakking zonder het bevestigen van de flens het lek niet oplossen.

Chemische afbraak en zwelling

Een pakking die bij verwijdering blaarvorming, kleurverandering, verzachting of afbrokkeling vertoont, is chemisch aangetast door de procesvloeistof. Dit is een duidelijk signaal dat het pakkingmateriaal niet compatibel was met de media – mogelijk inclusief een reinigingsmiddel of additief waarmee bij de oorspronkelijke selectie geen rekening was gehouden. De vervanging moet worden gespecificeerd met volledige kennis van alle chemische blootstellingen, en niet alleen van de primaire procesvloeistof.

Omtreksscheuren

Omtreksscheuren in een metalen pakking, vooral in RTJ-pakkingen of spiraalgewonden typen - worden vaak veroorzaakt door overmatige boutbelasting, thermische vermoeidheid door ernstige cycli of spanningscorrosie wanneer het pakkingmetaal en de procesvloeistof incompatibel zijn. Roestvaststalen gewikkelde pakkingen die bijvoorbeeld worden blootgesteld aan chloridehoudende media kunnen zelfs onder normale bedrijfsbelastingen spanningscorrosiescheuren ontwikkelen.

Het radardiagram visualiseert duidelijk de afwegingen tussen deze twee typen pakkingen. Spiraalgewonden pakkingen bieden een evenwichtiger prestatieprofiel: ze zijn eenvoudiger te installeren, tolereren een breder scala aan boutbelastingen en bieden een sterke chemische weerstand. RTJ-pakkingen blinken uit in extreme druk en temperatuur, maar hun vereisten voor installatieprecisie en hoge eisen aan de boutbelasting maken ze alleen geschikt voor correct ontworpen flensverbindingen. Het selecteren van het verkeerde type voor beide omstandigheden is een primaire oorzaak van herhaalde lekkages.

Beheer van boutbelasting: de meest kritische variabele bij lekpreventie

Onjuiste of ongelijkmatige boutbelasting is de belangrijkste oorzaak van pakkinglekken in flensverbindingen – verantwoordelijk voor naar schatting 35% van de storingen in industriële systemen. Zelfs een perfect gespecificeerde pakking zal lekken als de boutbelasting ongelijkmatig wordt uitgeoefend, in een verkeerde volgorde wordt aangebracht of als er onvoldoende belasting haalbaar is gezien het flensontwerp.

De belangrijkste principes voor het beheer van de boutbelasting zijn onder meer:

• Gebruik een kruissteekvolgorde (sterpatroon), geen cirkelvormige reeks. Een cirkelvormig spanpatroon zorgt voor een ongelijkmatige compressie van de pakking, waardoor zones met lage spanning aan de tegenoverliggende zijde achterblijven.
• Breng belasting aan in meerdere passages. De beste praktijk in de sector is drie tot vier incrementele passages bij 30%, 60%, 80% en vervolgens 100% van het beoogde koppel, gevolgd door een laatste passage van 360° om te bevestigen dat er geen bout is losgeraakt.
• Houd rekening met koppelspreiding. Standaard momentsleutels hebben een nauwkeurigheid van ±20–25%. Voor kritische afdichtingstoepassingen zorgen hydraulische boutspanners of ultrasone boutmetingen voor een aanzienlijk nauwkeurigere en consistentere belastingtoepassing.
• Gebruik gekalibreerde bevestigingsmiddelen. Gecorrodeerde, uitgerekte of onjuist gesmeerde bouten kunnen de beoogde belasting niet op de pakking overbrengen. Vervang altijd bouten die tekenen van vervorming of corrosie vertonen.
• Controleer de moerfactor (K-factor). De relatie tussen het toegepaste koppel en de ontwikkelde boutbelasting hangt af van de moerfactor, die varieert afhankelijk van het bevestigingsmateriaal, de coating en het smeermiddel. Het gebruik van de verkeerde K-factor bij uw koppelberekening kan resulteren in aanzienlijke onder- of overbelasting van de pakking.

Het bovenstaande lijndiagram illustreert een consistent patroon dat is waargenomen in langetermijnonderzoeken naar de boutbelastingmonitoring: flensverbindingen die zijn geassembleerd met de juiste meervoudige aandraaimomenten behouden meer dan 85% van de initiële boutbelasting na twee jaar dienst, terwijl verbindingen die zijn gemonteerd met een enkele torsiepassage of ongelijkmatige belasting binnen de eerste 12 maanden meer dan 60% van de boutbelasting kunnen verliezen. Dit belastingsverlies opent een lekpad, zelfs in verbindingen die onmiddellijk na installatie geen lekkage vertoonden - een fenomeen dat ook wel 'vertraagde lekkage' wordt genoemd. Preventieve grendelaudits met tussenpozen van zes maanden voor kritische verbindingen bij hoge cycli of hoge temperaturen worden als beste praktijken beschouwd.

Speciale gevallen: Flenzen die inherent gevoelig zijn voor een lage pakkingbelasting

Bepaalde flenstypen en materialen zijn structureel beperkt in de drukbelasting die ze op een pakking kunnen leveren. Het vooraf onderkennen van deze situaties is essentieel bij het selecteren van een pakkingtype dat daadwerkelijk zal presteren binnen het beschikbare belastingsbereik, in plaats van een standaardpakking te specificeren die nooit voldoende zitspanning zal bereiken.

De meest problematische flenscategorieën voor lage belasting die men tegenkomt bij industrieel onderhoud zijn:

• Gietijzeren flenzen met plat oppervlak — vaak aangetroffen op kleppen, pompen en oudere infrastructuur. De volledige pakking die op deze flenzen vereist is, verdeelt de boutbelasting over een veel groter oppervlak, wat resulteert in lagere drukspanningen per oppervlakte-eenheid vergeleken met een opstelling met een verhoogd oppervlak.
• Met glas beklede apparatuurflenzen — de glazen voering beperkt de boutkracht die kan worden uitgeoefend ernstig, zonder het risico te lopen dat de voering barst, waardoor zachte pakkingen met een lage belasting nodig zijn, zoals rubberen platen of PTFE-omhulsels.
• FRP-, PVC-, CPVC- en HDPE-niet-metalen flenzen — deze materialen hebben een aanzienlijk lagere structurele stijfheid en sterkte dan staal, en zullen doorbuigen of barsten onder belasting die geschikt is voor de norm industriële pakkings . Speciale pakkingen voor lage belasting zijn vereist.
• Gewalste hoekijzeren flenzen Deze flenzen, die worden gebruikt in kanalen, vacuümvaten en procestanks met een grote diameter, hebben een onregelmatige en relatief lage stijfheid, waardoor een uniforme pakkingscompressie moeilijk te bereiken is.
• Flenzen met grote diameter — naarmate de flensdiameter groter wordt, wordt de boutcirkel groter en wordt het contactoppervlak van de pakking groter, maar de haalbare boutbelasting per oppervlakte-eenheid neemt vaak af, tenzij er extra boutgaten worden toegevoegd of bouten met een grotere diameter worden gebruikt.

Voor al deze gevallen is gegolfde metalen pakkingen vertegenwoordigen een technisch verantwoord upgradepad: hun gegolfde profiel maakt effectieve afdichting mogelijk bij lagere drukbelastingen dan spiraalgewonden of vlakke plaatmaterialen, terwijl ze nog steeds de chemische en temperatuurbestendigheid bieden van een metalen afdichtingselement. Kamprofielpakkingen – voorzien van een machinaal bewerkte gekartelde metalen kern met een zachte buitenlaag – combineren op vergelijkbare wijze lage zitspanningseisen met hoge weerstand tegen uitbarsting.

Over Ningbo Rilson afdichtingsmateriaal Co., Ltd.

Opgericht in 2007 en met hoofdkantoor in Ningbo, provincie Zhejiang, Ningbo Rilson afdichtingsmateriaal Co., Ltd. is een professionele leverancier van afdichtingsmaterialen die een productiefaciliteit van 20.000 vierkante meter exploiteert die zich toelegt op de engineering en productie van hoogwaardige vloeistofafdichtingssystemen. Het bedrijf is in het bezit van de ISO9001:2015-certificering voor het kwaliteitsmanagementsysteem en het API 6A-certificaat, wat de toewijding aan technische precisie en productbetrouwbaarheid weerspiegelt.

Het kernproductportfolio van Rilson omvat: spiraalgewonden pakkingen , ringvormige pakkingen , kamprofielpakkingen, gegolfde metalen pakkingen, isolatiepakkingsets en niet-asbestpakkingen - die het volledige spectrum van afdichtingsvereisten in de aardolie-, chemische, energie-, scheepsbouw- en machinebouwsector dekken. Met klanten op meerdere continenten en een track record van meer dan 15 jaar, is Rilson gepositioneerd als een vertrouwde partner voor ingenieurs en inkoopprofessionals die consistente, gecertificeerde afdichtingsoplossingen nodig hebben.

Geleid door de principes van integriteit, precisie, innovatie en wederzijds succes, is het voortdurende doel van het bedrijf om een voorkeursmerk te worden in de mondiale industriële pakkings markt, waardoor zowel klanttevredenheid als betrouwbare afdichtingsprestaties in de meest veeleisende procesomgevingen worden gegarandeerd.

Veelgestelde vragen

Referentie: Matt Tones en Dave Burgess, "Hoe u een pakkinglek kunt oplossen", Stroomcontrole , september 2016. Inhoud aangepast en uitgebreid met de huidige ingenieurspraktijk.