Wat is een niet-metalen pakking?

EEN niet-metalen pakking is een afdichtingscomponent die volledig is gemaakt van niet-metalen materialen - zoals PTFE, rubber, grafiet, samengeperste vezels, kurk of mica - ontworpen om een drukdichte, vloeistofbestendige verbinding tussen twee pasvlakken te creëren. In tegenstelling tot metalen pakkingen zijn niet-metalen varianten afhankelijk van samendrukbaarheid en chemische bestendigheid in plaats van structurele stijfheid om een ​​effectieve afdichting te bereiken. Ze worden veel gebruikt in de aardolie-, chemische verwerkings-, energieopwekkings-, scheepsbouw- en machinebouwindustrie vanwege hun veelzijdigheid, installatiegemak en weerstand tegen een breed scala aan chemischiën en temperaturen.

De wereldwijde markt voor industriële pakkingen werd gewaardeerd op ongeveer 12,4 miljard dollar in 2023 en zal naar verwachting gestaag groeien tot 2030, aangedreven door de uitbreiding van de infrastructuur van chemische fabrieken en het aanscherpen van de milieubeschermingsregels. Niet-metalen pakkingen vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van deze markt, vooral in toepassingen waarbij corrosiebestendigheid, elektrische isolatie of thermische stabiliteit prioriteit hebben. Het begrijpen van de materiaalopties en hun respectievelijke prestatiebereiken is essentieel voor ingenieurs, inkoopteams en onderhoudsprofessionals die afdichtingsbeslissingen nemen.

Hoe niet-metalen pakkingen werken: het afdichtingsprincipe

EEN afdichting pakking werkt door de microscopische onvolkomenheden in het oppervlak tussen twee flenzen, pijpverbindingen of mechanische vlakken op te vullen. Wanneer de bouten worden vastgedraaid, vervormt de pakking onder drukbelasting en past zich aan de oppervlaktetopografie van beide pasvlakken aan. Deze vervormbaarheid is het bepalende voordeel van niet-metalen materialen: ze geven mee bij lagere boutbelastingen dan metalen, waardoor ze geschikt zijn voor lagedrukflenzen, plastic leidingsystemen en gevoelige apparatuurbehuizingen.

De effectiviteit van een afdichtingspakking hangt af van drie onderling samenhangende factoren: pakking spanning (de drukbelasting per oppervlakte-eenheid), zitstress (de minimale spanning die nodig is om een initiële afdichting te bereiken), en operationele stress (de spanning die tijdens bedrijf onder druk en temperatuur wordt gehandhaafd). Niet-metalen materialen vereisen doorgaans lagere spanningswaarden bij het zitten, vaak in de orde van grootte van 1.500 tot 5.000 psi — vergeleken met pakkingen met een metalen mantel of massieve metalen pakkingen waarvoor mogelijk 10.000 psi of meer nodig is.

Deze lagere vereiste boutbelasting maakt niet-metalen pakkingen bijzonder geschikt voor met glas beklede reactoren, nodulair gietijzeren flenzen en glasvezelleidingen waarbij een overmatig boutkoppel het flensvlak zou beschadigen. Hun samendrukbare aard is ook geschikt voor variaties in de oppervlakteafwerking van de flens, waardoor de vereisten voor precisiebewerking worden verminderd in vergelijking met metalen afdichtingen met ringverbindingen of lensringen.

EENfbeelding 1: Niet-metalen pakkingen vereisen aanzienlijk lagere zitspanning dan metalen alternatieven, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen met lagere boutbelasting en gevoelige flensmaterialen. Halfmetalen pakkingen overbruggen de opening, terwijl massieve metalen pakkingen de hoogste drukkracht vereisen om een ​​afdichting te bereiken. Dit verschil in zitspanning heeft rechtstreeks invloed op het flensontwerp, de boutspecificaties en het risico op flensvervorming onder koppel. Voor ingenieurs die werken met flenzen van ASME klasse 150 of klasse 300 zijn niet-metalen pakkingen vaak de meest praktische en kosteneffectieve keuze.

Soorten niet-metalen pakkingmaterialen en hun toepassingen

Niet-metalen pakkingen vormen geen enkel product; ze omvatten een diverse familie van materialen, elk ontworpen voor specifieke omgevingsomstandigheden. Het juiste selecteren pakking materiaal is de meest kritische beslissing bij elke afdichtingstoepassing. De zes primaire typen die in industriële omgevingen worden gebruikt, worden hieronder beschreven.

Gecomprimeerde niet-asbestpakkingen

De niet-asbest pakking verving op asbest gebaseerde plaatafdichtingen na het wereldwijde verbod op het gebruik van asbest in industriële producten in de jaren tachtig en negentig. Moderne gecomprimeerde niet-asbestpakkingen worden vervaardigd uit een mengsel van synthetische vezels (aramide, glas, koolstof), rubberen bindmiddelen en minerale vulstoffen, geperst tot een uniforme plaatvorm. Ze bieden een bedrijfstemperatuurbestendigheid tot 400°C en zijn geschikt voor stoom-, water-, olie- en milde chemische diensten. Een typisch pakking blad kan in elke flensgeometrie worden gestanst, waardoor het zeer flexibel is voor aangepaste toepassingen.

PTFE-pakkingen

Polytetrafluorethyleen (PTFE) is een van de chemisch meest inerte materialen die voor de industrie beschikbaar zijn. EEN PTFE-pakking is bestand tegen vrijwel alle zuren, logen, oplosmiddelen en oxidatiemiddelen binnen een pH-bereik van 0 tot 14. Bedrijfstemperaturen variëren doorgaans van -200°C tot 260°C en geëxpandeerde PTFE-formuleringen zorgen voor extra samendrukbaarheid voor onregelmatige flensoppervlakken. PTFE heeft de voorkeur chemisch bestendige pakking materiaal in farmaceutische, voedselverwerkende en agressieve chemische omgevingen waar besmettingsrisico of materiaaldegradatie onaanvaardbaar zou zijn.

Grafiet pakkingen

Flexibel grafiet – ook wel geëxpandeerd grafiet genoemd – is een hoge temperatuur pakking materiaal dat in staat is tot continu gebruik 450°C in oxiderende atmosferen en tot 3.000°C in inerte of reducerende omgevingen . Grafietpakkingen zijn zelfsmerend, bieden uitstekende hersteleigenschappen bij thermische cycli en behouden de afdichtingsintegriteit bij grote temperatuurschommelingen. Ze zijn standaard in stoomturbines, warmtewisselaars, ketels en chemische hogetemperatuurreactoren. Hun belangrijkste beperking is de gevoeligheid voor sterk oxiderende zuren.

Rubberen pakkingen

De rubberen pakking behoort wereldwijd tot de meest gebruikte afdichtingscomponenten en biedt uitstekende samendrukbaarheid, elasticiteit en kosteneffectiviteit. Veelgebruikte elastomeren zijn NBR (nitril, voor oliebestendigheid), EPDM (voor water, stoom en blootstelling aan de buitenlucht), neopreen (voor matige chemische en weersbestendigheid) en FKM/Viton (voor agressieve chemicaliën en hoge temperaturen tot 200°C). Rubberen pakkingen worden doorgaans gebruikt in waterbehandeling, HVAC, leidingen voor voedsel en dranken en algemene industriële sanitaire systemen.

Kurk pakkingen

Kurkpakkingen – doorgaans vervaardigd als kurk-rubbercomposieten – bieden een unieke combinatie van samendrukbaarheid, veerkracht en oliebestendigheid. Ze zijn bijzonder effectief bij afdichtingen van versnellingsbakdeksels, pakkingen van oliecarters en pneumatische lagedrukfittingen. De natuurlijke celstructuur van kurk zorgt voor inherente trillingsdemping, waardoor het een praktische keuze is waar mechanische geluidsreductie ook gewenst is. Temperatuurtolerantie varieert over het algemeen van -40°C tot 120°C .

Mica-pakkingen

Op mica gebaseerde pakkingen zijn gespecialiseerd hoge temperatuur pakking producten ontworpen voor extreme thermische toepassingen. Mica biedt uitstekende elektrische isolatie naast thermische weerstand 800°C en hoger . Ze worden gebruikt in verbindingen van uitlaatspruitstukken, ovendeuren, ovenafdichtingen en elektrische isolatieflenzen waar zowel thermische als elektrische barrière-eigenschappen tegelijkertijd vereist zijn. Mica-pakkingen zijn aanzienlijk meer gespecialiseerd en worden gespecificeerd wanneer standaard vezel- of grafietmaterialen hun prestatielimieten hebben bereikt.

Afbeelding 2: De maximale continue bedrijfstemperatuur varieert dramatisch tussen niet-metalen pakkingmaterialen. Mica is toonaangevend bij 800°C of hoger, waardoor het onmisbaar is in extreme thermische toepassingen zoals industriële ovens en uitlaatsystemen. Grafiet en gecomprimeerde niet-asbestmaterialen bestrijken het midden-hoge bereik (400–450°C) dat de meeste petrochemische en stoomtoepassingen omvat. PTFE en rubberverbindingen zijn geschikt voor het lagere temperatuurbereik, maar compenseren dit met superieure chemische en elastische eigenschappen. Selecteren op temperatuurbereik is de eerste en meest kritische stap bij de specificatie van pakkingmateriaal.

Flenspakkingnormen en maatoverwegingen

EEN flens pakking moet precies overeenkomen met de boutcirkel, de binnenboring en de buitendiameter van de pasflensvlakken. Internationale normen bepalen deze afmetingen om uitwisselbaarheid en betrouwbaarheid van de afdichting te garanderen. De meest gebruikte normen voor niet-metalen flenspakkingen zijn ASME B16.21 (Noord-Amerika), EN 1514-1 (Europa) en JIS B2403 (Japan). Voordat u tot inkoop of productie overgaat, is het essentieel dat u begrijpt welke norm van toepassing is op een bepaald leidingsysteem.

Flenspakkingen voor flenzen met verhoogd oppervlak (RF) worden doorgaans iets kleiner gesneden dan de buitendiameter van de flens om overhangen te voorkomen, terwijl pakkingen met volledig oppervlak (FF) zich uitstrekken tot de buitenste boutgaten om de boutbelasting over het gehele oppervlak te verdelen. Voor messing-en-groef (T&G) of ringvormige verbindingsflenzen (RTJ) verandert de geometrie van de pakking aanzienlijk, en niet-metalen materialen – met name PTFE en grafietplaat – worden machinaal bewerkt of gestanst om precies in het groefprofiel te passen.

Dikte van de pakking is een andere kritische variabele. Standaard gecomprimeerde plaatpakkingen variëren van 0,5 mm tot 6 mm dikte, waarbij dunnere platen zorgen voor een lagere kruiprelaxatie en betere hogedrukprestaties, terwijl dikkere platen onregelmatigheden in het flensvlak compenseren. Voor de meeste ASME-flenzen met verhoogd oppervlak is een dikte van 1,5 mm of 3 mm de praktische standaard.

Afbeelding 3: Het radardiagram vergelijkt pakkingen van grafiet, PTFE en rubber op vijf kritische prestatiedimensies. Grafiet blinkt uit in hittebestendigheid en levensduur bij thermische cycli, waardoor het de dominante keuze is in procesindustrieën met hoge temperaturen. PTFE is toonaangevend op het gebied van chemische bestendigheid; de dekking van het volledige pH-spectrum is ongeëvenaard onder vaste niet-metalen materialen. Rubbercompounds scoren het hoogst op het gebied van samendrukbaarheid en kostenefficiëntie, wat hun elastomere karakter en wijdverbreide beschikbaarheid van grondstoffen weerspiegelt. Er is geen enkel materiaal dat door alle dimensies heen leidt. Daarom is het afstemmen van materiaal op de toepassingsvereisten belangrijker dan het rangschikken van materialen in absolute termen.

Niet-asbestpakkingen: het veilige moderne alternatief

Decennia lang was asbest het dominante materiaal in industriële pakkingplaten vanwege de uitzonderlijke hittebestendigheid en vezelsterkte. Nadat de kankerverwekkende eigenschappen wetenschappelijk waren vastgesteld, voerden de meeste landen tussen 1980 en 2000 echter een verbod in op het gebruik van asbest in gefabriceerde producten. Vandaag de dag, de niet-asbest pakking is de regelgevende norm voor alle grote economieën, waaronder de Europese Unie (EU-verordening 1907/2006), de Verenigde Staten, Japan, Australië en Zuid-Korea.

Moderne gecomprimeerd niet-asbest pakking platen zijn ontworpen om de prestaties van oudere asbestmaterialen te evenaren of te overtreffen. De sleutel is de combinatie van hoogwaardige synthetische vezels – meestal aramide (Kevlar-type), glasvezel of koolstofvezel – met een elastomeer bindmiddel (meestal NBR- of SBR-rubber) en minerale vulstoffen die de thermische stabiliteit verbeteren. Het resulterende plaatmateriaal wordt onder hoge druk geperst, waardoor een homogene, consistente structuur ontstaat.

Vergeleken met op asbest gebaseerde voorgangers vertonen moderne niet-asbestplaten vergelijkbare afdichtingsprestaties bij stoomtemperaturen tot 380°C en drukken tot 100 bar , met superieure maatvastheid en zonder gezondheids- of milieurisico's tijdens hantering, installatie of verwijdering. Voor toepassingen die voorheen afhankelijk waren van blauwe of witte asbestplaten, zijn op aramide gebaseerde niet-asbestpakkingen de directe vervanging zonder dat er technische aanpassingen nodig zijn.

Figuur 4: De mondiale verschuiving van asbest naar niet-asbest pakkingmaterialen werd veroorzaakt door een reeks nationale en supranationale regelgevende maatregelen die ongeveer dertig jaar hebben geduurd. Duitsland leidde met een vroeg nationaal verbod in 1991, gevolgd door een EU-breed verbod in 1999. Aziatische markten, waaronder Japan en Zuid-Korea, volgden begin jaren 2000. In de jaren 2010 waren niet-asbestpakkingplaten de universele industriële standaard geworden, ondersteund door de vooruitgang in aramidevezel- en synthetische bindmiddeltechnologie die de afdichtingsprestaties van oudere asbestmaterialen evenaarde of zelfs overtrof. Voor inkoopteams is het specificeren van niet-asbestnaleving tegenwoordig een basisvereiste in vrijwel elke grote markt.

Chemische weerstand van PTFE-pakkingen: van dichterbij bekeken

EENmong all chemisch bestendige pakking materialen onderscheidt PTFE (polytetrafluorethyleen) zich. De koolstof-fluorbinding is een van de sterkste in de organische chemie en biedt weerstand tegen vrijwel elke bekende industriële chemische stof. De uitzonderingen zijn beperkt tot gesmolten alkalimetalen (natrium, kalium), elementair fluor bij verhoogde temperaturen en specifieke gechloreerde verbindingen onder extreme omstandigheden.

In de praktijk is een PTFE-pakking is gespecificeerd voor: geconcentreerd zwavelzuur, fluorwaterstofzuur, salpeterzuur, fosforzuur, natronloogoplossingen, gechloreerde oplosmiddelen en een breed scala aan farmaceutische tussenproducten en chemicaliën die met voedsel in contact komen. Het is de standaard afdichting pakking materiaal in farmaceutische GMP-omgevingen omdat het fysiologisch inert, niet-vervuilend en gemakkelijk schoon te maken is.

De belangrijkste beperking van PTFE bij afdichtingstoepassingen is de koude stroming. Bij aanhoudende drukbelasting kan nieuw PTFE langzaam kruipen en ontspannen, waardoor de pakkingspanning in de loop van de tijd afneemt. Dit wordt aangepakt via twee technische benaderingen: gebruik maken van gemodificeerde of uitgebreide PTFE formuleringen die biaxiale expansie bevatten om de kruipweerstand te verbeteren, of die PTFE-enveloppakkingen specificeren waarbij een dunne PTFE-plaat een structureel stijver kernmateriaal omhult. Beide benaderingen zijn overal verkrijgbaar bij de industrie fabrikanten van pakkingen .

Afbeelding 5: PTFE-pakkingen bereiken vrijwel perfecte weerstandswaarden voor de meeste industriële chemische groepen, waaronder sterke zuren, sterke basen en organische oplosmiddelen. Deze brede compatibiliteit maakt PTFE tot de standaardkeuze bij chemische processen, farmaceutische productie en leidingen van voedingskwaliteit, waarbij weerstand tegen meerdere chemische typen tegelijkertijd vereist is. De enige opmerkelijke uitzondering vormen gesmolten alkalimetalen, die een nichetoepassing met hoge energie vertegenwoordigen die ver buiten het bereik van standaard vloeistofafdichtingen valt. Voor inkoopingenieurs die multichemische proceslijnen beheren, vermindert de brede compatibiliteit van PTFE ook de behoefte aan meerdere pakking-SKU's, waardoor het voorraadbeheer wordt vereenvoudigd.

Aangepaste pakkingproductie: van pakkingblad tot eindproduct

Standaard cataloguspakkingen dekken de meest voorkomende flensmaten en -waarden. Veel industriële toepassingen vereisen echter dit aangepaste pakking oplossingen – niet-standaard maten, ongebruikelijke geometrieën, meerlaagse constructies of gespecialiseerde samenstellingsformuleringen. Een capabele fabrikant van pakkingen biedt ontwerptechnische ondersteuning naast productiecapaciteit om de kloof tussen standaardproducten en toepassingsspecifieke vereisten te overbruggen.

De typical custom gasket production workflow begins with a dimensional specification — either a technical drawing, a physical sample for reverse engineering, or a flange face mold. From a pakking blad Van het juiste materiaal wordt de pakking geproduceerd met een van de volgende drie snijmethoden: waterstraalsnijden (voor complexe profielen en dikke secties), stansen (voor standaardvormen met een hoog volume) of CNC-frezen (voor prototypes en precisieonderdelen met een laag volume). Toleranties van ±0,1 mm op binnen- en buitendiameters zijn haalbaar met moderne snijapparatuur.

Voor bedrijven die bedrijfseigen afdichtingsoplossingen nodig hebben, worden op maat gemaakte pakkingen onder private label geproduceerd volgens door de klant gespecificeerde formuleringen met volledige traceerbaarheid van materialen en kwaliteitscertificeringspakketten. Deze service wordt vooral gewaardeerd in de olie- en gas-, energie- en scheepsbouwsectoren waar materiaalcertificering door derden (PED, ASME, API) vereist is voor projectacceptatie.

Afbeelding 6: De workflow voor de productie van op maat gemaakte pakkingen gaat van dimensionale specificatie via materiaalselectie, precisiesnijden, kwaliteitscontrole en uiteindelijke levering met certificeringsdocumentatie. Elke stap is van cruciaal belang: fouten in de maatspecificatie of materiaalkeuze aan de voorkant vertalen zich direct in lekkagefouten in het veld. Voor toepassingen waarbij veel op het spel staat (API 6A, ASME-drukvaten) omvat de QC- en certificeringsstap doorgaans de verificatie door een derde partij van de materiaalsamenstelling en de maatconformiteit. Een fabrikant met ISO9001:2015- en API 6A-certificering kan het documentatietraject leveren dat nodig is voor projectacceptatie in gereguleerde industrieën.

Vraag van de industriesector naar niet-metalen pakkingen

Niet-metalen pakkingen worden in vrijwel elke procesindustrie gebruikt, maar de vraag is geconcentreerd in sectoren met een hoge vloeistofverwerkingsinfrastructuur. Door te begrijpen welke industrieën de grootste vraagvolumes genereren, kunnen distributeurs, EPC-aannemers en onderhoudsplanners prioriteit geven aan het productassortiment en de relaties met leveranciers.

Figuur 7: Petrochemische fabrieken en raffinaderijen zijn de dominante verbruikers van industriële niet-metalen pakkingen en vertegenwoordigen naar schatting 45% van de totale vraag in de sector als gevolg van de enorme dichtheid van geflensde leidingen en warmtewisselaarsystemen bij raffinageactiviteiten. Chemische verwerking is goed voor ongeveer 22%, aangedreven door agressieve servicemedia die PTFE en niet-asbestmaterialen vereisen. Bij de energieopwekking (14%) wordt veelvuldig gebruik gemaakt van grafiet en hogetemperatuurplaten in ketel- en turbineflensverbindingen. De scheepsbouw en machinebouw vertegenwoordigen het evenwicht van de vraag, waarbij pakkingen op basis van rubber en kurk de toepassingen met lagere druk en lagere temperaturen bedienen die kenmerkend zijn voor deze sectoren. Deze distributie bepaalt de productassortimentprioriteiten voor leveranciers en distributeurs die deze markten bedienen.

Het selecteren van de juiste industriële pakking: een praktisch raamwerk

Het recht specificeren industriële pakking vereist een systematische aanpak. Het volgende raamwerk omvat de belangrijkste parameters die moeten worden gedefinieerd voordat een materiaal of inkoop uit een materiaal wordt geselecteerd fabrikant van pakkingen :

1. Definieer het servicemedium: Bepaal of de procesvloeistof een gas, vloeistof, stoom of slurry is. Let op de pH, concentratie en aanwezigheid van oxidatiemiddelen of deeltjes. Deze stap alleen al elimineert of bevestigt PTFE, rubber of grafiet als kandidaten.
2. Stel temperatuurlimieten in: Identificeer de maximale continue bedrijfstemperatuur en eventuele thermische cyclusexcursies. Bevestig of de toepassing gepaard gaat met aanhoudende hitte of kortdurende pieken; de twee scenario's kunnen verschillende materiaalstrategieën vereisen.
3. Bedrijfsdruk bepalen: Kruisverwijzing naar ASME- of EN-flensklasse met de vereiste pakkingspanning. Zorg ervoor dat het geselecteerde materiaal voldoende restspanning kan behouden na thermische en drukcycli.
4. Evalueer de staat van het flensvlak: EEN damaged or irregular flange face requires a more compressible gasket to achieve sealing conformance. Highly irregular surfaces favor expanded PTFE or soft rubber; smooth machined faces can use harder graphite or compressed non-asbestos sheet.
5. Controleer de wettelijke en certificeringsvereisten: EENpplications in food, pharma, or regulated industries may mandate specific material certifications (FDA, USP Class VI, WRAS). High-pressure oil and gas systems may require API 6A or PED compliance documentation from the gasket supplier.
6. Denk aan onderhoud en hergebruik: Niet-metalen pakkingen zijn doorgaans voor eenmalig gebruik. Houd rekening met vervangingsintervallen en kies materialen die gemakkelijke verwijdering mogelijk maken zonder schade aan het flensvlak. PTFE en zacht grafiet zijn over het algemeen gemakkelijker te verwijderen dan gebonden of zelfklevende materialen.

EENbout Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd.

Ningbo Rilson Sealing Material Co., Ltd., opgericht in 2007 en met hoofdkantoor in Ningbo, provincie Zhejiang, is een professionele niet-metalen pakking fabrikant en leverancier met een 20.000 vierkante meter productiefaciliteit gewijd aan oplossingen voor vloeistofafdichtingsystemen. Met meer dan 15 jaar industriële ervaring heeft Rilson een diepgaande expertise ontwikkeld in het ontwerp en de productie van afdichtingspakkingen en materialen voor de aardolie-, chemische, energieopwekkings-, scheepsbouw- en machinebouwsector.

Ons primaire productassortiment omvat spiraalgewonden pakkingen, ringverbindingspakkingen, kamprofielpakkingen, gegolfde metalen pakkingen, pakkingen voor isolatiekits en niet-asbest pakkingen . Als specialist op het gebied van industriële afdichtingen beschikken wij over meerdere productielijnen die zowel standaardcatalogusproducten als -producten ondersteunen aangepaste pakking engineering voor projectspecifieke vereisten.

Rilson houdt vast ISO9001:2015 certificering van het kwaliteitsmanagementsysteem en de EENPI 6A certificate , als weerspiegeling van onze toewijding aan de consistentie van het productieproces en de naleving van de internationale normen voor de olie- en gasindustrie. Onze producten worden vertrouwd door klanten op meerdere continenten, met een klantenbestand dat is opgebouwd door consistente kwaliteit, nauwkeurige levering en responsieve technische ondersteuning.

Geleid door de principes van integriteit, precisie, innovatie en wederzijds succes, streven we ernaar het voorkeursmerk in de wereld te zijn industriële pakking markt. We verwelkomen vragen over standaardproducten, op maat gemaakte engineeringprojecten en langdurige leveringspartnerschappen van distributeurs, EPC-aannemers en eindgebruikers over de hele wereld.

Veelgestelde vragen