במערכות צנרת בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה, אטמים קונבנציונליים נכשלים לעיתים קרובות באופן קטסטרופלי. אטמי מתכת ספירליים, עם המבנה המרוכב שלהם של מתכת אלסטית ומילוי גמיש, יוצרים פתרון איטום ייחודי "קשיח אך גמיש". מאמר זה חושף מדוע הם הבחירה האולטימטיבית לתנאים קיצוניים בתעשיות הפטרוכימיות והגרעיניות.
א. אנטומיה מבנית: הנדסת שכבות מדויקת
EN 1092-1 בנייה סטנדרטית:
|-------------------------------------------------| | סרט מתכת (CS/SS/Ti) ← עמידות ללחץ | | שכבת מילוי (גרפיט/PTFE/נציץ) ← איטום מיקרו | | סלילים גליים בצורת V (25-45 שכבות) ← מיכל אלסטי | | טבעות פנימיות/חיצוניות (304SS/316L) ← הגנה מפני התפרצויות | |------------------------------------------------|עקרון האיטוםעלייה בלחץ → התכווצות רדיאלית של טבעות V → התפשטות מילוי אוטמת פערים זעירים
II. דומיננטיות ביצועים (לעומת אטמים שטוחים)
| פָּרָמֶטֶר | אטם אסבסט | אטם פצע ספירלי | הַשׁבָּחָה |
|---|---|---|---|
| טמפרטורה מקסימלית | 260 מעלות צלזיוס | 800 מעלות צלזיוס | 3.1× |
| מגבלת לחץ | 10 מגה פסקל | 42 מגה פסקל | 4.2× |
| מחזורים תרמיים | 50 | 5,000 | 100× |
| קצב דליפה (מפרט מסה He) | 1×10⁻² מיליבר·ליטר/שנייה | 1×10⁻⁶ מיליבר·ליטר/שנייה | 10,000× |
יישומים קריטיים:
- פיצוי התפשטות תרמית (ΔL=12 מ"מ/מ"ר בקווי קיטור של 550°C)
- עמידות בפני זעזועים קריוגניים (-196°C→25°C)
- מחסום חדירת מימן (<0.001ppm @15MPa כורי מימן)
ג. מקרים לפתרון בעיות בתעשייה
**▶ כשל במערכת קירור הקרקרים**
- בְּעָיָהשבר באטם גרפיט תחת שמן מרווה של 950 מעלות צלזיוס
- פִּתָרוֹןאינקונל 625 + ליפוף גרפיט גמיש
- תוֹצָאָהמרווח תחזוקה ↑ מ-3 חודשים → שנתיים (חוסך 12 מיליון דולר לשנה)
**▶ דליפת מדחס LNG BOG**
- בְּעָיָהכשל אטם ב-162°C-
- פִּתָרוֹןסליל טיטניום + מילוי PTFE משופר
- תוֹצָאָהפליטות מתאן ↓ מ-2,300 מ"ק/שעה עד 5 מ"ק/שעה
IV. מטריצת בחירה
| מַצָב | סרט מתכת | חומר מילוי | לחץ איטום |
|---|---|---|---|
| חומצות חזקות (pH <1) | הסטלוי C276 | ePTFE | 90-120 מגה פסקל |
| קווי קיטור גרעיניים | 316L גרעיני | גרפיט גרעיני | 150-200 מגה פסקל |
| CO₂ סופר-קריטי | אינקולוי 825 | נציץ מצופה זהב | 180-240 מגה פסקל |
| מערכות דלק לחלל | מונל 400 | פלואורוגרפיט | 210-280 מגה פסקל |
חוקי הזהב:
- T>540°C → הימנעו מחומרי מילוי PTFE
- פעימת לחץ > 10 הרץ → חייבות להיות טבעות פנימיות/חיצוניות
- חלקיקים מוצקים במדיה → קשיות מילוי > 90 Shore A
V. מהפכת ההתקנה
שיטה מסורתית פגומה:
הידוק פטיש → מאמץ לא אחיד → ריסוק מקומי של 37%הרכבה מונחית לייזר (פטנט):
- שטוחות אוגן בסריקה תלת-ממדית (±3 מיקרומטר)
- אופטימיזציה של רצף ברגים (סימולציית FEA)
- מתיחות הידראולית (סטייה של <5%)
משיג מאמץ איטום אחיד של >94%
זמן פרסום: 2 ביולי 2025