Ściśliwość i powrót sprężysty płyty – co znaczą w praktyce

Dwie liczby z karty, które łatwo pominąć

W karcie technicznej płyty uszczelkarskiej, obok temperatury i ciśnienia, prawie zawsze znajdziesz dwie wartości podane w procentach: ściśliwość i powrót sprężysty. Większość osób przelatuje je wzrokiem, bo nie wiadomo, czy wyższa liczba jest lepsza, czy gorsza. Tymczasem to właśnie one mówią, jak płyta zachowa się na konkretnym kołnierzu – czy wypełni nierówności przylgi i czy utrzyma nacisk, gdy instalacja się nagrzeje, ostygnie albo zacznie drgać.

W tym poradniku wyjaśniamy, skąd biorą się te wartości, jak je interpretować i w jakich sytuacjach warto szukać płyty bardziej lub mniej ściśliwej. Ogólne omówienie całej karty znajdziesz w artykule Jak czytać kartę techniczną płyty uszczelkarskiej.

Jak mierzy się ściśliwość i powrót – badanie wg ASTM F36

Najczęściej stosowaną metodą jest amerykańska norma ASTM F36. Próbkę płyty kładzie się pod wgłębnik i mierzy jej grubość w trzech momentach:

• pod niewielkim obciążeniem wstępnym – to grubość wyjściowa (oznaczana P),
• pod pełnym obciążeniem – dla płyt bezazbestowych w procedurze J odpowiada ono naciskowi 34,5 MPa (5000 psi); to grubość ściśnięta (M),
• po zdjęciu pełnego obciążenia i odczekaniu 60 sekund – to grubość odzyskana (R).

Z tych pomiarów wylicza się dwie wartości. Ściśliwość to stosunek ugięcia (P − M) do grubości wyjściowej P – mówi, o ile procent płyta „siada” pod naciskiem. Powrót sprężysty to stosunek odzyskanej grubości (R − M) do samego ugięcia (P − M) – mówi, jaką część tego ugięcia materiał oddaje po odciążeniu.

Litera po symbolu normy, np. ASTM F36J, oznacza procedurę badania. Procedura J dotyczy płyt bezazbestowych i przewiduje wcześniejsze kondycjonowanie próbki przez godzinę w 100°C. Dlatego porównywać można tylko wyniki uzyskane tą samą procedurą – wartość zmierzona inną metodą lub dla innej grubości płyty nie jest wprost porównywalna.

Ściśliwość w praktyce – dopasowanie do kołnierza

Żadna przylga kołnierza nie jest idealnie płaska. Są na niej rowki po obróbce, rysy, ślady korozji, a przy starszych instalacjach także lekkie odkształcenia lub brak równoległości. Uszczelka musi te nierówności wypełnić, zanim zacznie skutecznie uszczelniać.

Płyta o wyższej ściśliwości łatwiej się odkształca i lepiej „wchodzi” w nierówności przy mniejszej sile docisku. To zaleta tam, gdzie śruby nie dają dużego nacisku: przy kołnierzach z tworzywa, cienkich kołnierzach blaszanych, pokrywach z wieloma małymi śrubami czy obudowach przekładni. Typowe płyty włóknisto-gumowe mają ściśliwość rzędu kilku do kilkunastu procent – np. dla PLASTCAR Oil karta podaje 10%, a dla KLINGERSIL C-4400 11%. Płyty z dodatkiem korka, jak KLINGERSIL C-4106, osiągają około 30%, dlatego uszczelniają już przy niskim nacisku powierzchniowym.

Wysoka ściśliwość ma jednak drugą stronę. Materiał, który łatwo się ugina, przy dużym nacisku i wysokiej temperaturze może osiadać dalej, a nacisk w połączeniu będzie z czasem spadał. Na sztywnych kołnierzach stalowych pod parą czy wysokim ciśnieniem zwykle lepiej sprawdza się płyta zwarta, o umiarkowanej ściśliwości.

Powrót sprężysty – odpowiedź na ruchy połączenia

Połączenie kołnierzowe nie jest nieruchome. Przy nagrzewaniu śruby wydłużają się, kołnierze lekko się rozchodzą, w czasie pracy dochodzą drgania i skoki ciśnienia. Jeśli uszczelka po ściśnięciu nie potrafi choć częściowo „odbić”, w szczelinie między nią a przylgą pojawia się droga dla medium.

Powrót sprężysty określa właśnie tę rezerwę. Wartość podawana w kartach jako minimalna – np. 50% dla PLASTCAR Oil czy 55% dla KLINGERSIL C-4400 – oznacza, że płyta odzyskuje co najmniej połowę swojego ugięcia. Im wyższy powrót, tym lepiej uszczelka kompensuje cykle temperaturowe i drgania. Ma to znaczenie zwłaszcza w instalacjach pracujących z przerwami, przy rozruchach i wyłączeniach oraz na maszynach.

Pamiętaj, że powrót liczony jest względem samego ugięcia, a nie całej grubości. Płyta mało ściśliwa z wysokim procentem powrotu fizycznie „odbija” o niewielką wartość w milimetrach – i to jest normalne.

Jak zestawiać obie wartości

Ściśliwość i powrót zawsze warto czytać razem, bo dopiero ich połączenie mówi coś o zachowaniu uszczelki. Poniższe zestawienie pokazuje ogólne zależności – nie zastępuje karty konkretnej płyty.

Do pełnego obrazu dołóż jeszcze naprężenie resztkowe wg DIN 52913 – pokazuje, ile nacisku zostaje w uszczelce po kilkunastu godzinach w podwyższonej temperaturze. Płyta o dobrym powrocie, ale słabej stabilności w temperaturze, wciąż może się poluzować na gorącej instalacji.

Grubość uszczelki a ściśliwość

Ściśliwość podawana jest w procentach, więc grubsza uszczelka ugnie się o więcej milimetrów niż cienka z tej samej płyty. Kusi to, by na mocno nierównych kołnierzach dawać grubszą uszczelkę. Czasem to uzasadnione, ale grubsza uszczelka ma też większą powierzchnię boczną narażoną na ciśnienie i medium, łatwiej się wypycha i mocniej relaksuje w temperaturze.

Dlatego zasada jest prosta: tak cienko, jak się da, i tak grubo, jak to konieczne. Jeśli przylga jest w dobrym stanie, zwykle wystarcza cienka uszczelka z płyty o umiarkowanej ściśliwości. Gdy przylga jest zniszczona albo kołnierze są nierównoległe, rozważ płytę bardziej ściśliwą lub grubszą – albo naprawę przylgi. Więcej o tym w poradniku Jaką grubość uszczelki z płyty wybrać?.

Najczęstsze błędy przy interpretacji

• Porównywanie wyników z różnych metod. Wartość wg ASTM F36 i odkształcenie wg DIN 28090-2 to inne badania, przy innych naciskach – nie da się ich zestawić jedna do jednej.
• Traktowanie ściśliwości jak parametru „im więcej, tym lepiej”. Na sztywnych, gorących połączeniach nadmierna ściśliwość oznacza ryzyko osiadania i utraty nacisku.
• Pomijanie powrotu przy instalacjach cyklicznych. Tam, gdzie temperatura często się zmienia, słaby powrót bywa przyczyną wycieków po kilku tygodniach pracy.
• Ponowne użycie uszczelki. Raz ściśnięta płyta nie wraca do grubości wyjściowej, więc po demontażu nie ma już pełnej rezerwy na nierówności. O tym i innych przyczynach wycieków piszemy w artykule Dlaczego uszczelka przecieka?.

Pomożemy dobrać płytę i wytniemy uszczelki

Karty płyt PLASTCAR, Klinger i Temac z wartościami ściśliwości i powrotu znajdziesz w dziale karty techniczne. Jeśli nie wiesz, czy na Twoim kołnierzu lepiej sprawdzi się płyta bardziej podatna, czy sztywniejsza, opisz nam medium, temperaturę, ciśnienie, rodzaj i stan kołnierza – doradzimy materiał i grubość oraz przygotujemy wycenę. Uszczelki z wybranej płyty wytniemy na wymiar nożem oscylacyjnym CNC, od jednej sztuki do wielotysięcznych serii.