A seleção de materiais e os testes de desempenho dos módulos de vedação para navios são essenciais para garantir sua operação confiável a longo prazo em ambientes marítimos complexos.

Com mais de 30 direitos de propriedade intelectual independentes e tecnologias de patentes essenciais, é uma marca líder em inovação nacional em tecnologia de sistemas de vedação de módulos de diâmetro variável e pioneira nos setores de energia hidrelétrica de penetração de paredes industriais e transporte ferroviário. Atende empresas nacionais renomadas, como State Grid, Three Gorges Group e China Railway Construction, e se tornou a primeira escolha do setor com design modular e desempenho de proteção múltipla.

A seguir, a TST SEAL explicará em detalhes as vantagens e características de desempenho dos novos materiais para módulos de vedação para navios da TST SEAL sob dois aspectos: propriedades do material e métodos de teste.

Propriedades dos materiais e aplicações dos módulos de vedação para navios
Materiais poliméricos

Os materiais poliméricos tornaram-se a primeira escolha para a vedação de navios devido à sua leveza, resistência à corrosão e excelente elasticidade, incluindo:

Materiais de borracha:

Borracha nitrílica (NBR): Excelente resistência a óleo, adequada para vedação de sistemas de combustível e hidráulicos, mas com resistência limitada à temperatura (-30°C a 100°C).

Borracha fluorada (FKM): Resistência a altas temperaturas (-20°C a 250°C) e forte estabilidade química, frequentemente utilizada para vedação em áreas de alta temperatura do compartimento do motor.

Borracha de silicone (VMQ): Excelente resistência às intempéries, pode ser utilizada na faixa de -60°C a 300°C, adequada para tampas de escotilhas e vedação de vãos de casco.

Materiais plásticos:

Politetrafluoretileno (PTFE): Coeficiente de atrito muito baixo (0,04), excelente resistência à corrosão, adequada para válvulas de alta pressão e vedações de eixos rotativos.

Poliuretano (PU): Excelente resistência ao desgaste, frequentemente utilizado em vedações dinâmicas (como peças móveis de mecanismos de direção), mas a faixa de resistência à temperatura é estreita (-30 °C a 100 °C).

Materiais compósitos:

Junta composta de grafite/metal: Combina a resistência da estrutura metálica com a vedação de grafite expandido, adequada para tubulações de alta temperatura e alta pressão (como sistemas de vapor).

Material compósito reforçado com fibra de carbono (CFRP): Alta resistência e leveza, utilizado em vedações resistentes à pressão de equipamentos em águas profundas.

Materiais metálicos para módulos de vedação de navios

As vedações metálicas apresentam bom desempenho em condições extremas de trabalho:

Aço inoxidável (304/316L): Alta resistência à corrosão, adequada para vedação de válvulas e flanges em ambientes marinhos.

Liga de titânio: Baixa densidade e resistência à corrosão por névoa salina, frequentemente utilizada na vedação de equipamentos de exploração em águas profundas.

Junta composta corrugada: A estrutura metálica corrugada é combinada com materiais de enchimento não metálicos (como grafite expandido), que podem suportar altas temperaturas de 400 °C e pressão de 25 MPa, sendo amplamente utilizada em sistemas de alta pressão de plataformas de perfuração.

Novos materiais e tecnologias

Materiais autorreparadores: Reparam microfissuras automaticamente por meio da tecnologia de microcápsulas ou ligações covalentes dinâmicas para prolongar a vida útil da vedação.

Materiais nanomodificados: Como materiais compostos de grafeno/borracha, melhoram a resistência ao desgaste e à ruptura.

Materiais ecológicos: Utilizam retardantes de chamas livres de halogênio e polímeros recicláveis ​​para atender às regulamentações ambientais internacionais (como a Convenção IMO MARPOL).

Métodos de teste de desempenho para módulos de vedação de navios
Teste básico de desempenho

Teste de estanqueidade ao ar:

Método de bolhas: observe a geração de bolhas por imersão em baixa pressão (0,1–10 kPa), adequado para inspeção inicial de válvulas e anéis de vedação.

Método de queda de pressão: avaliar o desempenho da vedação monitorando a variação de pressão no sistema fechado (como taxa de vazamento <0,1% por hora).

Teste de estanqueidade:

Teste de aspersão de água: simular impacto de ondas (norma ISO 20653) para verificar a capacidade de vedação da tampa da escotilha sob condições de surto.

Teste de imersão: imersão em água salgada por mais de 24 horas para detectar corrosão e vazamento do material.

Teste de simulação em ambiente extremo

Teste de alternância de temperatura:

Ciclo de alta e baixa temperatura: ciclo entre -40°C e 120°C (ASTM D2000) para verificar a correspondência do coeficiente de expansão térmica do material.

Teste de temperatura ultrabaixa: simular ambiente de oxigênio líquido (-196°C) para avaliar o risco de fragilização dos materiais de vedação.

Teste de aspersão salina (ASTM B117):

Corrosão contínua por aspersão salina (solução de NaCl a 5%) por 500 horas para detectar ferrugem superficial e degradação do desempenho da vedação.

Teste de choque de pressão dinâmica:

Simulação de alta pressão em águas profundas: teste de carga alternada de 5 Hz (ISO 14644-1) a uma pressão de 20 MPa para verificar a resistência à fluência da estrutura de vedação.

Avaliação da vida útil dinâmica da vedação

Teste de desgaste reciprocante:

Simule o atrito entre a vedação e as partes móveis (como vedações de PTFE > 5×10⁴ ciclos) para quantificar a relação entre a taxa de desgaste e a taxa de vazamento.

Teste de deformação permanente por compressão (ISO 1817):

Medir a

Desempenho de recuperação de materiais como a borracha fluorada após compressão de longo prazo (a norma exige uma taxa de deformação <15%) para prever o limiar de falha por envelhecimento.

Teste de vida útil em fadiga:

Utilize uma mesa vibratória para simular a vibração do casco (frequência de 10 a 200 Hz) para avaliar a confiabilidade das vedações sob estresse dinâmico de longo prazo.

Ensaios não destrutivos e monitoramento inteligente

Revestimento de sonda fluorescente:

Revestimento de material fotoluminescente na interface da vedação para localizar o caminho do vazamento em nível de micrômetro em tempo real, por meio da alteração da intensidade do sinal de fluorescência.

Tecnologia de sensoriamento por fibra óptica:

Sensores de fibra óptica distribuídos são incorporados à estrutura da vedação para monitorar dinamicamente a temperatura, a distribuição de pressão e a microdeformação.

Monitoramento de emissão acústica:

Utilize sensores de emissão acústica para detectar a propagação de trincas dentro da vedação (sensibilidade de 0,1 mL/min) e alertar sobre falhas com antecedência.

III. Cenários típicos de aplicação e padrões de teste para módulos de vedação de navios

Cenários de aplicação

Seleção de materiais

Principais itens de teste

Normas relacionadas

Vedações para tampas de escotilha

Borracha de silicone, EPDM

Teste de estanqueidade ao ar (ISO 17339), teste de névoa salina (ASTM B117)

ISO 17339, ASTM B117

Vedações de flange para dutos de alta pressão

Almofadas metálicas espirais, almofadas corrugadas

Teste de alternância de temperatura (-40°C a 400°C), teste de choque de pressão dinâmico (20 MPa)

ASME B16.20, EN 1514-1

Vedações dinâmicas para caixa de direção

Poliuretano, PTFE

Teste de desgaste reciprocante (5×10⁴ ciclos), teste de coeficiente de atrito (ASTM D1894)

ISO 6129, ASTM D1894

Vedações para equipamentos de águas profundas

Liga de titânio, CFRP

Teste de simulação de alta pressão em águas profundas (20 MPa), teste de temperatura ultrabaixa (-196 °C)

ISO 14644-1, ASTM G31

Componentes de vedação para botes salva-vidas

Borracha butílica, tecido revestido de PVC

Teste de estanqueidade ao ar (pressão de 30 kPa por 24 h), teste de resistência às intempéries (envelhecimento UV por 720 h)

GB/T 23263, ISO 4892-3

Tendência de desenvolvimento futuro de módulos de vedação para navios
Materiais inteligentes: Desenvolver materiais de vedação com funções de autodetecção (como os módulos de vedação TST SEAL com nanossensores incorporados) para obter monitoramento de vazamentos em tempo real.
Padronização de testes: Promover a unificação de padrões internacionais (como compatibilidade ISO e ASTM) para reduzir os custos de testes repetidos.
Conformidade ambiental: Promover materiais de vedação com baixa emissão de fumaça, livres de halogênio e degradáveis ​​para atender aos limites de emissão de enxofre da IMO 2020 e aos regulamentos REACH da UE.
Tecnologia de gêmeos digitais: Utilizar software de simulação para prever o desempenho das vedações ao longo de seu ciclo de vida e otimizar as iterações do projeto.

A seleção de materiais para módulos de vedação de navios precisa considerar de forma abrangente a resistência à temperatura, a resistência à corrosão, a resistência mecânica e os requisitos de proteção ambiental, e os testes de desempenho precisam abranger a verificação multidimensional em ambientes estáticos, dinâmicos e extremos. A combinação de pesquisa e desenvolvimento avançados de materiais e tecnologia de testes inteligentes pode melhorar significativamente a confiabilidade dos sistemas de vedação de navios e fornecer proteção para a operação segura da engenharia naval. Se precisar de produtos para módulos de vedação, envie um e-mail para TST SEAL e receba amostras grátis.