Metalviklet pakning: Kerneforseglingsløsningen til flangeforbindelser ved høj temperatur/højt tryk

Metalviklede pakninger er den mest anvendte og pålidelige tætningsløsning til industrielle rør og udstyrsflanger. Deres unikke, veludviklede struktur leverer enestående tætningsevne under høje temperaturer, højt tryk og cykliske forhold, hvilket gør dem uundværlige i kraftproduktion, petrokemiske og kemiske industrier.

1. Strukturanalyse: Hybrid stiv-fleksibel komposit

Kernestrukturen består af skiftende spiralformede lag afmetalstrimmelogikke-metallisk fyldmateriale, typisk forstærket med indre/ydre ringe (figur 1):

Figur 1: Struktur af metalviklet pakning

https://via.placeholder.com/450×250.png?text=Metal+Sår+Pakning+Struktur

(Illustration: V-formet metalstrimmel + fyldmateriale spiralvikling med indvendige/ydre ringe)

​Nøglekomponenter:​

• ​Tætningskerne:​
  • V/W-formet metalstrimmel(0,15-0,25 mm tyk): Rustfrit stål (304/316) eller speciallegeringer (Inconel®). Giver elastisk genvinding og mekanisk styrke.
  • Ikke-metallisk fyldstofGrafit-, PTFE-, glimmer- eller keramiske fibre indlejret i metalstrimlens riller. Sikrer initial forsegling og kompenserer for mikroufuldkommenheder.
  • ViklingsprocesMetal-/fyldstrimler viklet ved ≈30° for at danne koncentriske tætningslag.
• ​Forstærkningsringe:​
  • Indre ringMassivt metal (kulstof/rustfrit stål). Forhindrer indvendig pakningsafspænding, modstår udblæsning og hjælper med centrering.
  • Ydre ringIdentisk materiale. Beskytter kanter, begrænser udadrettet afslapning og fordeler boltbelastningen.

2. Strukturelle fordele: Overlegen tætningsevne

• ​Elastisk kompensationFlerlagede tynde strimler + blødt fyldstof imødekommer flangevridning, vibrationer og variationer i boltbelastning.
• ​Ekstrem T/P-modstandMetalstrimler modstår boltbelastning/indre tryk; grafit/glimmer opretholder stabilitet ved ≤1.000 °C.
• ​Stressfordeling og anti-afslapningSpiralviklingen fordeler trykspændingen; V/W-geometrien giver en fjederlignende rebound under termiske cyklusser.
• ​Modstand mod udblæsningIndvendige/ydre ringe + stiv struktur forhindrer udstødning under højt tryk.
• ​Bred tilpasningsevneMaterialer/designs, der kan tilpasses, passer til temperaturer (-200 °C til +1.000 °C+), tryk (vakuum til 500+ bar) og medier (syrer, H₂, damp).

3. Sammenligning med andre flangepakninger

​Tabel 1: Metalviklet pakning vs. alternativer​

​Ejendom​	​Metal sår​	​Gummi/Komposit​	​PTFE-pakning​	​Metalkappet​	​Sagte metal​
​Maks. temperatur​	​-200°C til 1.000°C+​	-40°C til 150°C	-200°C til 260°C*	-200°C til 800°C+	-200°C til 1.000°C+
​Maks. tryk​	​​500+ bar​	40–80 bar	60–100 bar	300+ bar	500+ bar
​Termisk cykling​	​Fremragende​	Dårlig (aldrende)	​Dårlig (kold strømning)​	Moderat	​Dårlig (ikke-inddrivelig)​
​Kemisk resistens​	​Bred (materialeafhængig)	Begrænset (gummitype)	​Fremragende (PTFE inert)​	Bred	Bred
​Flangeoverfladefinish​	RF (Ra 3,2–6,3 μm)	Lav ruhedstolerance	Glat (anti-ekstrudering)	Spejlfinish påkrævet	RTJ-rille påkrævet
​Omkostninger/genbrugelighed​	Høje omkostninger;engangsbrug​	Lav pris; genanvendelig	Moderat; begrænset genbrug	Høj; engangsbrug	Høj; engangsbrug
*Undgå alvorligt termisk chok.

4. Nøglematerialer og anvendelser

Valg af metalstrimmel:

• ​Rustfrit stål 304/304LGenerel industriel brug (-200°C–550°C; damp, olie, svage syrer).
• ​Rustfrit stål 316/316LOverlegen kloridresistens (f.eks. havvand, eddikesyre).
• ​Inconel® 625/X750Ekstreme forhold (+1.000°C, H₂, sur gas, nuklear).
• ​Monel® 400HF-syre, varme baser, marine.
• ​TitaniumLuftfart, kloralkali.

Fyldmaterialer:

• ​Fleksibel grafit:
  • Fordele-200°C–1.600°C (inert atmosfære); kemisk resistens; selvsmørende.
  • UlemperUegnet til stærke oxidationsmidler (HNO₃).
  • Bruge: ​Primært valg til damp, H₂, ammoniak, termisk olie (≥90% af HT/HP-applikationer).
• ​PTFE-materiale:
  • FordeleUniversel kemisk resistens; lav friktion.
  • Ulemper: ​Kraftig koldstrømning (>100°C/20 bar); termisk udvidelse.
  • BrugeFarmaceutiske produkter/fødevarer; syrer/baser <200°C.
• ​GlimmerHøjtemperaturisolering; elektrokemisk korrosionsbestandighed.
• ​Keramisk fiberMiljøvenlig; moderat temperatur (≤1.000 °C).

Konklusion

Metalviklede pakninger dominerer kritisk flangetætning ved at kombinere metalstyrke med fyldstofkompressibilitet. Trods højere omkostninger, manglende genbrugelighed og strenge krav til flangefinish (RF foretrukket), er deres pålidelighed under termiske cyklusser/trykstød uovertruffen. Materialefleksibilitet muliggør skræddersyede løsninger i henhold til ASME B16.20/EN 1514. Udvælgelsen kræver streng validering af temperatur, tryk, medium og cykliske belastninger.