Metallwickeldichtungen sind die am weitesten verbreitete und zuverlässigste Dichtungslösung für industrielle Rohrleitungen und Geräteflansche. Ihre einzigartige, ausgereifte Struktur bietet eine außergewöhnliche Dichtleistung bei hohen Temperaturen, hohem Druck und zyklischen Bedingungen und macht sie in der Energieerzeugung sowie der Petrochemie und Chemie unverzichtbar.
1. Strukturanalyse: Hybrider starr-flexibler Verbundwerkstoff
Die Kernstruktur besteht aus abwechselnden Spiralschichten aus Metallstreifen und nichtmetallischer Füllstoff, typischerweise verstärkt mit Innen-/Außenringen (Abbildung 1):
Abbildung 1: Aufbau einer Metallwickeldichtung
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(Abbildung: V-förmiger Metallstreifen + Füllmaterial-Spiralwicklung mit Innen-/Außenringen)
Schlüsselkomponenten:
- Dichtungskern:
- V/W-förmiger Metallstreifen(0,15–0,25 mm dick): Edelstahl (304/316) oder Speziallegierungen (Inconel®). Bietet elastische Rückstellkraft und mechanische Festigkeit.
- Nichtmetallischer Füllstoff: In Metallstreifennuten eingebettete Graphit-, PTFE-, Glimmer- oder Keramikfasern. Gewährleistet eine anfängliche Abdichtung und gleicht Mikrofehler aus.
- Wickelprozess: Metall-/Füllstreifen, die in einem Winkel von ≈30° gewickelt sind, um konzentrische Dichtungsschichten zu bilden.
- Verstärkungsringe:
- Innenring: Massives Metall (Kohlenstoff-/Edelstahl). Verhindert die Entspannung der Dichtung nach innen, verhindert ein Ausblasen und unterstützt die Zentrierung.
- Äußerer Ring: Identisches Material. Schützt Kanten, begrenzt die Entspannung nach außen und verteilt die Schraubenlast.
2. Strukturelle Vorteile: Überlegene Dichtungsleistung
- Elastische Kompensation: Mehrschichtige dünne Streifen + weicher Füllstoff gleichen Flanschverformungen, Vibrationen und Schwankungen der Schraubenlast aus.
- Extreme T/P-Beständigkeit: Metallstreifen halten Bolzenlast/Innendruck stand; Graphit/Glimmer bleiben bei ≤1.000 °C stabil.
- Stressverteilung & Anti-Entspannung: Spiralförmige Wicklung verteilt Druckspannung; V/W-Geometrie sorgt für federähnliche Rückfederung bei thermischen Zyklen.
- Blowout-Resistenz: Innen-/Außenringe + starre Struktur verhindern Auswurf bei hohem Druck.
- Breite Anpassungsfähigkeit: Anpassbare Materialien/Designs eignen sich für Temperaturen (-200 °C bis +1.000 °C+), Drücke (Vakuum bis 500+ bar) und Medien (Säuren, H₂, Dampf).
3. Vergleich mit anderen Flanschdichtungen
Tabelle 1: Metallgewickelte Dichtungen im Vergleich zu Alternativen
| Eigentum | Metallumwickelt | Gummi/Verbundwerkstoff | PTFE-Dichtung | Metallummantelt | Gezacktes Metall |
|---|---|---|---|---|---|
| Max. Temp. | -200°C bis 1.000°C+ | -40 °C bis 150 °C | -200 °C bis 260 °C* | -200 °C bis 800 °C+ | -200 °C bis 1.000 °C+ |
| Max. Druck | | 40–80 bar | 60–100 bar | 300+ bar | 500+ bar |
| Temperaturwechselbeanspruchung | Exzellent | Schlecht (Altern) | Schlecht (Kaltfluss) | Mäßig | Schlecht (nicht wiederherstellbar) |
| Chemische Beständigkeit | Breit (materialabhängig) | Begrenzt (Gummityp) | Ausgezeichnet (PTFE inert) | Breit | Breit |
| Flanschflächenausführung | RF (Ra 3,2–6,3 μm) | Geringe Rauheitstoleranz | Glatt (Anti-Extrusion) | Spiegelglanzoberfläche erforderlich | RTJ-Nut erforderlich |
| Kosten/Wiederverwendbarkeit | Hohe Kosten; Einweg | Niedrige Kosten; wiederverwendbar | Mäßig; begrenzte Wiederverwendung | Hoch; Einmalgebrauch | Hoch; Einmalgebrauch |
| *Vermeiden Sie starke Temperaturschocks. |
4. Wichtige Materialien und Anwendungen
Auswahl der Metallstreifen:
- Edelstahl 304/304L: Allgemeine industrielle Verwendung (-200 °C–550 °C; Dampf, Öl, schwache Säuren).
- Edelstahl 316/316L: Überlegene Chloridbeständigkeit (z. B. Meerwasser, Essigsäure).
- Inconel® 625/X750: Extreme Bedingungen (+1.000 °C, H₂, Sauergas, Kernenergie).
- Monel® 400: HF-Säure, heiße Laugen, Meeresprodukte.
- Titan: Luft- und Raumfahrt, Chloralkali.
Füllmaterialien:
- Flexibler Graphit:
- Vorteile: -200 °C–1.600 °C (inerte Atmosphäre); chemische Beständigkeit; selbstschmierend.
- Nachteile: Nicht geeignet für starke Oxidationsmittel (HNO₃).
- Verwenden: Erste Wahl für Dampf, H₂, Ammoniak, Thermoöl (≥90 % der HT/HP-Anwendungen).
- PTFE:
- Vorteile: Universelle chemische Beständigkeit; geringe Reibung.
- Nachteile: Starker Kaltfluss (>100°C/20 bar); Wärmeausdehnung.
- Verwenden: Pharma/Lebensmittel; Säuren/Laugen <200°C.
- Glimmer: Hochtemperaturisolierung; elektrochemische Korrosionsbeständigkeit.
- Keramikfaser: Umweltfreundlich; moderate Temperatur (≤1.000 °C).
Abschluss
Metallgewickelte Dichtungen dominieren die kritische Flanschabdichtung durch die Kombination von Metallfestigkeit und Füllstoffkompressibilität. Trotz höherer Kosten, Nichtwiederverwendbarkeit und strenger Anforderungen an die Flanschoberfläche (vorzugsweise RF) ist ihre Zuverlässigkeit bei Temperaturwechseln und Druckstößen unübertroffen. Die Materialflexibilität ermöglicht maßgeschneiderte Lösungen gemäß ASME B16.20/EN 1514. Die Auswahl erfordert eine strenge Validierung von Temperatur, Druck, Medium und zyklischen Belastungen.
Beitragszeit: 05.08.2025