Холодная текучесть фторопласта (PTFE)

Q: Можно ли использовать виргинный PTFE для фланца под 25 МПа?

Технически — да, но кратковременно. Производители рекомендуют для виргина не более 5 МПа длительно. При 25 МПа калькулятор показывает деформацию около 27% за год — это уже не работа, а гарантированная утечка через 1–2 месяца. Для давления 25 МПа выбирайте Ф4С25 (стекло) или Ф4К20 (бронза) — они штатно работают при таких нагрузках с деформацией 2–3% за год.

Q: Как влияет толщина прокладки на ползучесть?

Сама величина ползучести в процентах не зависит от толщины — она определяется напряжением (МПа) и температурой. Но в абсолютных единицах (мм) толщина пропорциональна: прокладка 6 мм при 5% ползучести «потечёт» на 0.3 мм, прокладка 1 мм — на 0.05 мм. Поэтому для фланцев с большим зазором или с компенсацией болтами ставят толстые прокладки 3–6 мм, для жёстких фланцев типа «выступ-впадина» — тонкие 1.5–2 мм. В калькуляторе абсолютная деформация в мм показана в подписях карточек.

Q: Что значит «подтяжка фланца» и как часто её делать?

Подтяжка — повторное затягивание болтов фланца с тем же моментом затяжки (обычно через ключ с тарированным моментом по схеме «крест-накрест»). Восстанавливает усилие прижима, потерянное из-за ползучести. Первая подтяжка — через 24 часа после монтажа (60% годовой ползучести происходит за первые сутки). Далее: для нормальных условий — раз в год; для высоких температур (+100°C и выше) — раз в 3–6 месяцев; для горячих и переменных — раз в месяц с замером усадки.

Q: Почему график на логарифмической шкале времени?

Это стандарт для отображения кривых ползучести. Линейная шкала показала бы только первый час нагрузки в виде вертикальной линии, а остальной год был бы плоским — невозможно сравнить скорость на разных временных интервалах. Логарифмическая шкала растягивает короткие интервалы и сжимает длинные, что позволяет на одном графике видеть и первые секунды, и десятилетие. На каждой декаде по оси X (1 час → 10 → 100 → 1000 ...) деформация при типовом n=0.2 увеличивается примерно в 1.6 раза.

Q: Можно ли восстановить толщину прокладки после ползучести?

Нет. Деформация в чистом PTFE необратима — материал не имеет «памяти формы», в отличие от резины. После снятия нагрузки часть упругой деформации (1–2%) восстанавливается за минуты-часы, но основная пластическая часть остаётся навсегда. Прокладку можно только заменить. Поэтому при разборке фланца с PTFE-прокладкой её всегда меняют на новую — попытка использовать повторно приведёт к утечке.

Q: Делает ли АО «УРТ» прокладки нестандартных размеров?

Да. Производим прокладки и формовые изделия из всех марок фторопласта (Ф-4, Ф-4С25, Ф-4К20, Ф-4 + графит, TFM) под чертёж заказчика. Минимальный заказ — 1 штука, типовой срок изготовления стандартных позиций — 1–3 рабочих дня, формовых по чертежу — 5–10 дней. Заготовки в наличии: листы 1–10 мм, стержни ∅10–250 мм. Дополнительно: ленты ФУМ, шнуры, рукава, резцовая мехобработка под индивидуальные размеры. Отгружаем по всей России.

Интерактивный график ползучести: задайте давление и температуру — узнайте, на сколько процентов «потечёт» прокладка через 1 час, день, год. Расчёт по уравнению Findley с реальными константами для PTFE.

Давление прижима

15 МПа

110203040 МПа

Температура

+20 °C

−1000+100+200+250 °C

Марка фторопласта

Начальная толщина прокладки, мм

Через 1 час

—%

—

Через 1 сутки

—%

—

Через 1 год

—%

—

Деформация во времени (логарифмическая шкала)

Сравнить с виргинным PTFE

Марка	1 час	1 сутки	1 год	Применение

Расчёт по модели Findley ε(t)=ε₀+m·tⁿ. Константы материалов получены из справочников Hindustan Polyamides, AFT Fluorotec, Bladen PTFE, Dobson Gaskets. Кликните по строке — переключите расчёт на эту марку.

Заявка на прокладки из фторопласта

Ответим в течение 15 минут в рабочее время. Пришлём тех. паспорт и цены.

Что такое холодная текучесть фторопласта и почему это критично

Холодная текучесть (cold flow, или ползучесть — creep) — это медленная необратимая деформация фторопласта под постоянной нагрузкой. В отличие от резины, длинные молекулярные цепи PTFE не имеют поперечных химических сшивок: под давлением они скользят друг относительно друга, и обратно вернуться им нечем. Прокладка из чистого фторопласта при +23°C и нагрузке 14 МПа теряет около 3% толщины за первый час, 6% за 100 часов и до 10% за 10 000 часов. При нагреве и перегрузке цифры удваиваются и утраиваются. Калькулятор выше показывает эту динамику в виде интерактивного графика — можно «покрутить» давление и температуру и сразу увидеть, сколько прокладка прослужит.

Практический эффект текучести — потеря силы прижима фланца. Болты затянуты на расчётный момент, прокладка обжата под давление 15 МПа, всё герметично. Через месяц прокладка потеряла 2% толщины — клемма ослабла на ~30%, появилась микротечь. Через год потери в 8% делают соединение негерметичным даже при подтяжке. Поэтому выбор марки PTFE — это не «толстая или тонкая», а вопрос **скорости ползучести** в конкретных условиях. Виргинный PTFE подходит только для низких давлений (до 5 МПа). Для фланцев под нормальное давление нужен наполненный PTFE: стекло, углерод, бронза или графит снижают ползучесть в 3–7 раз.

Как считается ползучесть: уравнение Findley

В основе калькулятора — классическая модель Findley для линейных полимеров: ε(t) = ε₀ + m·tⁿ, где ε(t) — суммарная деформация в момент времени t, ε₀ — мгновенная упругая часть, m и n — материальные константы. Для PTFE показатель n обычно лежит в диапазоне 0.14–0.22: чем меньше n, тем медленнее «убегает» деформация со временем (наполненные марки). Коэффициент m прямо пропорционален напряжению при низких нагрузках и нелинейно растёт при превышении рекомендуемого предела p_max. Температурная зависимость экспоненциальная (Аррениус): при +100°C скорость ползучести в 3.5 раза выше, чем при +23°C, а при +200°C — почти в 10 раз.

Константы для каждой марки откалиброваны по справочным кривым реальных производителей — Hindustan Polyamides, AFT Fluorotec, Bladen PTFE, Dobson Gaskets. График и таблица в калькуляторе обновляются мгновенно при изменении любого параметра. Цветовая индикация на карточках показывает критичность: зелёный — деформация менее 5%, жёлтый — 5–15% (требуется регулярная подтяжка), красный — более 15% (нужна другая марка или конструктивные меры). Полоса статуса под графиком даёт текстовую рекомендацию для текущей комбинации.

Сравнение марок фторопласта по стойкости к ползучести

В таблице ниже — основные марки фторопласта-4 (Ф-4) с типовыми коэффициентами и областями применения. Все марки выпускаются по ГОСТ 10007-80 (или ТУ изготовителя) в виде стержней, листов, лент, пластин. АО «УРТ» производит прокладки и формовые изделия из всех приведённых композиций.

Марка	Обозначение	Макс. давление	Снижение ползучести
Виргинный (чистый PTFE)	Ф-4	5 МПа	1× (эталон)
Со стекловолокном 15%	Ф-4 + 15% GF	14 МПа	в 2 раза
Со стекловолокном 25%	Ф4С25	20 МПа	в 3 раза
С углеродом 25%	Ф-4 + CF25	25 МПа	в 3.5 раза
С графитом 15%	Ф-4 + графит	15 МПа	в 2.4 раза
С бронзой 40%	Ф4К20, Ф4Б	30 МПа	в 4 раза
Модифицированный TFM	Ф-4 TFM	12 МПа	в 1.5 раза

Важно понимать: наполнители увеличивают модуль упругости и снижают ползучесть, но ухудшают другие свойства. Стекловолокно может быть атаковано плавиковой и фосфорной кислотой — для агрессивной химии лучше углерод. Бронза снижает химическую инертность и не подходит для пищевой и фармацевтической промышленности — для этого используют чистый виргинный PTFE с пониженным рабочим давлением, либо TFM (модифицированный фторопласт без металлов с лучшими механическими свойствами по сравнению с виргинным).

Влияние давления и температуры: реальные кривые

В таблице ниже — численные результаты расчёта для трёх типовых сценариев использования прокладок. Видно, как резко меняется поведение в зависимости от условий и марки. Все значения — деформация толщины прокладки в процентах через 1 год эксплуатации (8760 часов).

Сценарий	Виргинный	Стекло 25%	Бронза 40%
Стандартный фланец: 15 МПа, +20°C	11% (отказ)	2% (норма)	1.5% (норма)
Горячий фланец: 20 МПа, +150°C	55% (разрушение)	5.5% (граница)	3.5% (норма)
Криогеника: 25 МПа, −50°C	15% (граница)	2.4% (норма)	1.8% (норма)
Седло клапана: 10 МПа, +80°C	5% (граница)	1.4% (норма)	1.1% (норма)

Главный вывод: виргинный PTFE для фланцев свыше 10 МПа использовать нельзя — это техническая ошибка, которая приведёт к утечке через несколько месяцев. Это не теоретическая проблема, а самая частая причина рекламаций по фторопластовым прокладкам. Для давлений 10–20 МПа стандарт — Ф4С25 (стекло 25%), для 20–30 МПа и динамических нагрузок — Ф4К20 (бронза). Если химическая чистота критична (фарма, пищевое производство, производство полупроводников), используют модифицированный TFM или виргинный с конструктивными мерами: канавки в фланце для удержания, зубцовые поверхности, ограничение момента затяжки.

Конструктивные меры для борьбы с ползучестью

Когда замена марки невозможна (например, нужна максимальная химическая чистота виргинного PTFE), ползучесть компенсируют конструктивно. Ниже — четыре приёма, которые применяются на практике в нефтехимии, фарме и пищевой промышленности.

Способ 1. Канавки и зубцы на фланце. Прокладка устанавливается в выточку с шипом или канавкой, которая механически фиксирует материал и не даёт ему «выдавиться» наружу. Снижает ползучесть в 2–3 раза. Применяется в фланцах типа «шип-паз» по ГОСТ 33259 (исполнения «Е» и «Ж»).

Способ 2. Армирование внутренним металлическим кольцом. Прокладка состоит из внутреннего металлического кольца (нержавейка) и внешней оболочки из чистого PTFE. Металл несёт нагрузку, фторопласт обеспечивает герметичность. Применяется для DN ≥ 200 при высоких давлениях.

Способ 3. Расширенный (вспененный) PTFE — ePTFE. Структура с микрофибриллами имеет внутреннее «пружинящее» поведение и в 2–3 раза устойчивее к ползучести при низких и средних нагрузках. Подходит для повреждённых, царапанных, неровных фланцев и нестандартных геометрий.

Способ 4. Контроль момента затяжки и периодическая подтяжка. Болты затягивают по схеме «крест-накрест» в 3–4 прохода с заданным моментом. Через 24 часа после монтажа проводят первую подтяжку — это компенсирует начальную фазу ползучести (около 60% от годовой деформации происходит за первые сутки). Далее — плановое обслуживание раз в 3–12 месяцев в зависимости от условий.

Когда фторопласт — не лучший выбор

Несмотря на исключительную химическую стойкость и широчайший температурный диапазон (от −200°C до +260°C), PTFE не является универсальным материалом для уплотнений. Альтернативы могут оказаться более экономичными в долгосрочной эксплуатации. В сравнительной таблице — ситуации, когда стоит рассмотреть другой материал.

Условия	Альтернатива	Преимущество
Высокое давление, химия не агрессивная	Графит армированный	Не течёт, держит до 60 МПа
Среднее давление, большой ресурс	Паронит ПОН-Б, ПМБ	Дешевле в 5–10 раз
Динамические уплотнения	NBR, FKM, EPDM	Эластичность, нет ползучести
Высокая температура без агрессии	Терморасширенный графит	До +500°C, минимальная ползучесть
Очень низкое давление	Силикон VMQ	Самый широкий темп. диапазон

АО «УРТ» производит прокладки и уплотнения из всех перечисленных материалов: фторопласт всех марок, паронит, графит армированный (типа Графлекс), резины разных марок, силикон. Если сомневаетесь в выборе — нажмите кнопку «Подбор материала с инженером» в калькуляторе. Технолог проанализирует условия эксплуатации, посчитает экономику по сроку службы и предложит оптимальный материал. Стандартный срок консультации — 15 минут в рабочее время.

Частые вопросы

Откуда взяты коэффициенты в калькуляторе?

Константы модели Findley для каждой марки откалиброваны по реальным справочным кривым ползучести из публикаций Hindustan Polyamides (Figures 24–27), AFT Fluorotec, Bladen PTFE и Dobson Gaskets. Калибровочная точка для виргинного PTFE: при 14 МПа и +23°C даёт 3% за 1 час, 6% за 100 часов, 10% за 10 000 часов. Точность расчёта — порядок величины, для критических узлов всегда нужны лабораторные испытания партии.

Почему деформация продолжает расти и не выходит на плато?

PTFE — некристаллический полимер без поперечных сшивок. Под постоянной нагрузкой его молекулярные цепи продолжают скользить, поэтому ползучесть формально не имеет «конца» — материал ведёт себя как высоковязкая жидкость. На графике видно, что скорость деформации со временем падает (наклон уменьшается из-за t^n с n < 1), но ноль не достигается никогда. На практике в калькулятор встроено асимптотическое ограничение: материал не может «сжаться» более чем на 70%, после этого происходит выдавливание из зазора и разрушение прокладки.

Можно ли использовать виргинный PTFE для фланца под 25 МПа?

Технически — да, но кратковременно. Производители рекомендуют для виргина не более 5 МПа длительно. При 25 МПа калькулятор показывает деформацию около 27% за год — это уже не работа, а гарантированная утечка через 1–2 месяца. Для давления 25 МПа выбирайте Ф4С25 (стекло) или Ф4К20 (бронза) — они штатно работают при таких нагрузках с деформацией 2–3% за год.

Как влияет толщина прокладки на ползучесть?

Сама величина ползучести в процентах не зависит от толщины — она определяется напряжением (МПа) и температурой. Но в абсолютных единицах (мм) толщина пропорциональна: прокладка 6 мм при 5% ползучести «потечёт» на 0.3 мм, прокладка 1 мм — на 0.05 мм. Поэтому для фланцев с большим зазором или с компенсацией болтами ставят толстые прокладки 3–6 мм, для жёстких фланцев типа «выступ-впадина» — тонкие 1.5–2 мм. В калькуляторе абсолютная деформация в мм показана в подписях карточек.

Что значит «подтяжка фланца» и как часто её делать?

Подтяжка — повторное затягивание болтов фланца с тем же моментом затяжки (обычно через ключ с тарированным моментом по схеме «крест-накрест»). Восстанавливает усилие прижима, потерянное из-за ползучести. Первая подтяжка — через 24 часа после монтажа (60% годовой ползучести происходит за первые сутки). Далее: для нормальных условий — раз в год; для высоких температур (+100°C и выше) — раз в 3–6 месяцев; для горячих и переменных — раз в месяц с замером усадки.

Почему график на логарифмической шкале времени?

Это стандарт для отображения кривых ползучести. Линейная шкала показала бы только первый час нагрузки в виде вертикальной линии, а остальной год был бы плоским — невозможно сравнить скорость на разных временных интервалах. Логарифмическая шкала растягивает короткие интервалы и сжимает длинные, что позволяет на одном графике видеть и первые секунды, и десятилетие. На каждой декаде по оси X (1 час → 10 → 100 → 1000 ...) деформация при типовом n=0.2 увеличивается примерно в 1.6 раза.

Можно ли восстановить толщину прокладки после ползучести?

Нет. Деформация в чистом PTFE необратима — материал не имеет «памяти формы», в отличие от резины. После снятия нагрузки часть упругой деформации (1–2%) восстанавливается за минуты-часы, но основная пластическая часть остаётся навсегда. Прокладку можно только заменить. Поэтому при разборке фланца с PTFE-прокладкой её всегда меняют на новую — попытка использовать повторно приведёт к утечке.

Делает ли АО «УРТ» прокладки нестандартных размеров?

Да. Производим прокладки и формовые изделия из всех марок фторопласта (Ф-4, Ф-4С25, Ф-4К20, Ф-4 + графит, TFM) под чертёж заказчика. Минимальный заказ — 1 штука, типовой срок изготовления стандартных позиций — 1–3 рабочих дня, формовых по чертежу — 5–10 дней. Заготовки в наличии: листы 1–10 мм, стержни ∅10–250 мм. Дополнительно: ленты ФУМ, шнуры, рукава, резцовая мехобработка под индивидуальные размеры. Отгружаем по всей России.

🔥 Нужна помощь с расчётом?

Получите лучшую цену за 15 минут

✓ Бесплатный расчёт✓ Подбор материалов✓ Скидка до 15%

Выберите город

Расчёт холодной текучести фторопласта при разных давлениях и температурах