Запорная арматура и уплотнения из полимерных композиционных материалов для интермодальных контейнер-цистерн (танк-контейнеров)

Запорная арматура и уплотнения из полимерных композиционных материалов для интермодальных контейнер-цистерн (танк-контейнеров). Запорная арматура в танк-контейнерах и цистернах для перевозки жидких агентов эксплуатируется в предельно жестких условиях: наряду с разнообразными коррозионноактивными средами с переменным pH, температурой до 60 °С и давлением до 4 атм, присутствуют динамические воздействия на арматуру в процессе перевозки и погрузки-выгрузки, низкая температура окружающей среды до -40 °С.

Устанавливаемая сейчас импортная арматура из нержавеющей стали либо футерованная фторопластом отличается невысокой коррозионной стойкостью при эксплуатации в сильноагрессивных средах, высокой стоимостью, низкой антивандальной стойкостью.

Наилучшим образом этим требованиям отвечает запорная арматура из полимерных композиционных материалов, поскольку имеет ряд преимуществ:

• сочетание в полимерных композитах высокой удельной прочности, высокая коррозионная стойкость и невысокой стоимости;
• отсутствие выбросов через уплотнения и воздействия на внешнюю среду;
• обладает высокой надежностью и долговечностью;
• наиболее технологична в изготовлении, а значит обладает невысокой стоимостью;
• сопротивляемость несанкционированному внешнему антропогенному воздействию;
• огнестойкость;
• ремонтопригодность;
• простота и удобство монтажа и эксплуатации, что особенно актуально, поскольку эксплуатирующий персонал обладает, как правило, средней квалификацией;
• легко отмываться от агрессивных и адгезионноактивных сред.

Необходимость иметь отечественные аналоги в условиях воздействия трудно прогнозируемых внешних факторов стимулировала разработку запорной арматуры для цистерн перевозки агрессивных сред из композиционных материалов. ООО «Константа2» является единственным в России производителем данного оборудования.

Выбор материалов для изготовления вышеперечисленных изделий базировался на следующих постулатах. Необходим высокопрочный материал с максимальным значением удельной прочности, недорогой и агрессивостойкий. Этим критериям наилучшим образом соответствуют композиционные материалы на основе реактопластов или термопластов дисперсно-армированные и армированные длинными волокнами (по зарубежной терминологии - LFT композиты), что подтверждается данными таблицы.

Сравнительные характеристики композитов и нержавеющей стали

1. Дисковый затвор

Дисковый затвор слива-налива

Дисковый затвор (ЗД) представляет собой устройство, состоящее из поворотного диска, уплотняемого эластомерной манжетой, установленной в корпусе. Металлопластиковый поворотный диск, изготавливаемый из усиленного стекловолокном сверхвысокомолекулярного полиэтилена или фторопласта, позволяет прокачивать среды любой агрессивности. Односекционный корпус, выполненный из армированного термореактопласта, обладает высокой химической стойкостью, прочностью и жесткостью. Манжета изготавливается из материала с высокой агрессивостойкостью и теплостойкостью, конструкция манжеты исключает необходимость применения дополнительных прокладок при монтаже.

Отличительными характеристиками ЗД являются:

• запатентованная конструкция сопряжения шпиндель — диск, что позволило получить высокую жесткость в отношении изгибающей нагрузки от давления внешней среды;
• двойное уплотнение штока и подпружиненное уплотнение манжеты.

2. Шаровый кран

Шаровый кран воздушной линии

Шаровый кран (ШК) состоит из двухсекционного корпуса, шара, шпинделя и уплотнений. Отличительные особенности ШК из композиционных материалов:

• простота конструкции, и следовательно легкость в эксплуатации и ремонтопригодность;
• высокоэффективная запатентованная система уплотнения шара, исключающая необходимость поджатия в процессе эксплуатации;
• низкий момент вращения;
• двойное уплотнение штока, исключающее протечки;
• малые габариты и масса.

3. Предохранительный клапан

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан (ПК) состоит из корпуса, крышки и собственно подпружиненного клапана. Конструктивно он не отличается от стального клапана кроме исполнения пружин. Пружины изготовлены из обычной пружинной стали и для обеспечения коррозионной стойкости заключены в герметичную фторопластовую оболочку. ПК изготавливаются на условный проход Ду 80 и рассчитаны на эксплуатацию при температурах от -60 до +150 °С при давлении до 1 МПа. ПК могут иметь как фланцевое, так и муфтовое присоединение, однако как и для других типов арматуры мы рекомендуем для композиционных материалов фланцевое присоединение, поскольку резьбовое крепление не столь надежно.

4. Люк-лаз

Люк-лаз

Люк-лаз представляет собой аналогичное стальному устройство условным проходом Ду500, рассчитанное на давление до 0,6 МПа при температуре от -60 до +150 °С. Основные его отличительные свойства — в несколько раз меньший вес и технологичность решения, обусловливающая низкую стоимость. В таблице представлены сравнительные весовые характеристики стальной и композитной арматуры.

Сравнение весов оборудования из композиционных материалов и из коррозионностойких сталей.

Пример монтажа оборудования на контейнер-цистерне.

Взаимозаменяемость и аналогичные присоединительные размеры позволяют использовать арматуру из ПКМ и на стальных танк-контейнерах. Очевидно, что показанные здесь конструктивные и технологические решения актуальны и для судовой трубопроводной арматуры и для комплектации другого емкостного оборудования и на стальных контейнерах цистернах, поскольку это оборудование легко адаптировать.

Уплотнения.

Вся арматура комплектуется отечественными уплотнениями:

Уплотнение люка-лаза изготовленное по технологии капсулирования резины снаружи сплошной фторопластовой оболочкой для люков ДуЗОО и Ду500

Комбинированные резинофторопластовые уплотнения диаметром от 10 до 500 мм с диаметрами сечения от 1,4 до 15 мм

Фторопласт-паронитовые фланцевые прокладки Ду15-Ду250 (тип 1)

Фторопласт-паронитовые фланцевые прокладки Ду15-Ду250 (тип 2)