Grafitové materiály

Expandovaný Grafit: Spolehlivé řešení pro kritické těsnící aplikace

V kritických průmyslových aplikacích představují těsnění z expandovaného grafitu klíčové řešení k dosažení maximální spolehlivosti těsněného spoje. Jako strategický partner pro dodávky průmyslových těsnění se zaměřením na zakázkovou výrobu, dodává GÜSCHU těsnění z osvědčených materiálů z expandovaného grafitu pro široké spektrum použití, které definují standardy pro extrémní provozní podmínky.

Technologická nadřazenost expandovaného grafitu

Expandovaný grafit je transformovaná forma přírodního grafitu.

V průmyslové praxi se pro těsnění používá expandovaný grafit obecně ve dvou základních čistotách:

Standardní (průmyslová) čistota – 98% obsah uhlíku, zbytek tvoří popeloviny. Tento expandovaný grafit je běžně používán a je vhodný pro naprostou většinu těsnících aplikací.
Jaderná čistota – 99.85% obsah uhlíku, zbytek tvoří popeloviny. U tohoto grafitu je také výrazně nižší obsah halogenidů a síry. Používá se pro nejnáročnější těsnící aplikace.

Popis výrobního procesu

Výroba expandovaného grafitu je precizní chemicko-tepelný proces. Začíná se přírodním šupinkovým grafitem vysoké čistoty.

Interkalace: Krystalická struktura grafitu je nejprve narušena procesem zvaným interkalace. Během něj je grafit chemicky ošetřen, typicky silnými oxidačními kyselinami (např. kyselinou sírovou) a oxidačním činidlem. Tato činidla se usazují mezi jednotlivé grafitové vrstvy a tvoří tzv. interkalační sloučeniny grafitu.
Expanze (Expandování): Následuje fáze nárazového zahřátí, obvykle na teploty mezi 800 °C a 1000 °C. Vlivem prudkého tepla se interkalované molekuly okamžitě vypaří. Tento rychlý únik par způsobuje, že se grafitové vrstvy od sebe rozestoupí (expandují), čímž vzniká lehký, červovitý, vysoce porézní materiál, známý jako vermikulární grafit. Objem grafitu se v této fázi může zvětšit až 300násobně.
Tvarování (Lisování): Vermikulární grafit je následně válcován a lisován bez jakéhokoliv pojiva. Působením tlaku dochází k provázání grafitových šupin do husté, kompaktní, ale stále pružné fólie nebo desky, která tvoří základ pro těsnící řešení.

Klíčové vlastnosti pro kritické aplikace:

Extrémní teplotní odolnost: Grafitová těsnící řešení poskytují nejširší teplotní rozsah použití v oboru. V oxidačním prostředí je odolnost garantována typicky do +450 °C, ovšem v inertním nebo redukčním prostředí může překonat i +2000 °C, což z nich činí nenahraditelný materiál pro vysokoteplotní technologie a parní armatury.
Vynikající chemická stálost: S odolností vůči většině chemikálií, včetně kyselin a zásad, v rozsahu pH 0–14, vyjma silně oxidačních médií, zajišťuje expandovaný grafit dlouhodobou integritu spoje v chemickém a petrochemickém průmyslu.

Vysoká pružnost a dlouhá životnost: Grafit nestárne a neztrácí své vlastnosti v čase a to ani při častém střídání teplot. Navíc si zachovává svoji pružnost v celém teplotním rozsahu i za zvýšených teplot. Tato charakteristika minimalizuje potřebu opětovného dotahování těsněného spoje a prodlužuje životnost zařízení, což je klíčové pro plánování odstávek.

Konstrukční pevnost a modifikace

Čistý expandovaný grafit bez výztuhy ve formě folie používáme jako polotovar jednak pro výrobu ucpávkových grafitových kroužků EURORING® pro armatury, jednak pro výrobu měkkých těsnících vrstev u hřebenových těsnění. Dále se tato forma používá pro navíjení spirálně vinutých těsnění.

Čistý expandovaný grafit bez výztuhy ve formě desek se používá pro výrobu plochých těsnění, může však vykazovat nižší mechanickou pevnost a křehčí charakter.

GÜSCHU proto pro vysokotlaké aplikace preferuje grafitové těsnící materiály vyztužené ocelovými vložkami, které zvyšují pevnost a tlakovou odolnost hotového těsnění a eliminují tak případné konstrukční riziko.

Používané provedení výztuh (vložek)

Pro zvýšení mechanické pevnosti, odolnosti proti vyfouknutí a zjednodušení manipulace je grafitová fólie integrována s kovovými vložkami.

Provedení s hrotovanou (perforovanou) vložkou:

Materiál: Typicky nerezová ocel AISI 316 / 1.4404 pro maximální chemickou a teplotní odolnost.
Konstrukce: Jedná se o tenkou ocelovou fólii nebo plech, který je mechanicky oboustranně perforován. Tisíce drobných hrotů se prorážejí materiálem vložky.
Funkce: Grafitová vrstva se během lisování mechanicky zaklesne do těchto hrotů a otvorů, čímž vznikne extrémně pevné a nedělitelné spojení bez použití lepidla. Toto provedení významně zvyšuje pevnost v tahu a odolnost proti vyfouknutí i při vysokých tlacích a je obecně nejpoužívanější.

Provedení s tahokovem:

Materiál: Typicky nerezová ocel AISI 316 / 1.4404 pro maximální chemickou a teplotní odolnost.
Konstrukce: Jedná se o tenkou ocelovou fólii nebo plech, který je mechanicky částečně prostřižen a následně upraven do podoby tahokovu.
Funkce: Grafitová vrstva se během lisování mechanicky zaklesne do otvorů v tahokovu, čímž vznikne extrémně pevné a nedělitelné spojení bez použití lepidla, zvyšující pevnost v tahu a edolnost proti vyfouknutí.

Provedení s hladkou vložkou:

Materiál: Nerezová ocel (např. 316) nebo niklová fólie.
Konstrukce: Tenká kovová fólie je vložena mezi dvě grafitové vrstvy. Spojení je tvořeno pouze adhezí a silou lisování.
Funkce: Poskytuje lepší manipulační pevnost a zvyšuje tuhost materiálu. Niklová fólie se často používá pro speciální aplikace, kde je vyžadována extrémní chemická čistota nebo specifické elektrochemické vlastnosti.

Laminované provedení:

Konstrukce: Skládá se z několika střídavých vrstev čistého grafitu a velmi tenkých kovových fólií (např. ocel nebo nikl).

Tyto modifikace garantují, že námi dodávaná těsnící řešení splňují přísné požadavky na tlakovou odolnost a mechanickou integritu v místech a parametrech, kde jiné druhy těsnění selhávají.

GÜSCHU: Certifikovaná kvalita a partnerství

Grafitové materiály jsou univerzální, ale kriticky závisí na ověřitelné kvalitě. Na trhu se mohou vyskytovat materiály se značně proměnlivou kvalitou.

Společnost GÜSCHU jako prověřený český výrobce garantuje stabilitu dodavatelského řetězce důležitou pro strategický nákup a pro výrobu těsnění a ucpávek používá pouze materiály, jejichž parametry jsou podloženy certifikovanou kvalitou.

Využíváme pouze grafitové fólie a desky se standardní průmyslovou čistotou (min. 98% C) nebo nukleární čistotou (min. 99,8% C) pro nejnáročnější aplikace, jako je jaderná energetika, chemický průmysl nebo vysokotlaké armatury. Dodáváme nejen těsnící řešení, ale maximální spolehlivost pro Vaši aplikaci.