אטם מתכתי: פתרון איטום ליבה לחיבורי אוגן בטמפרטורה גבוהה/לחץ גבוה

אטמי מתכת מלופפים הם פתרון האיטום הנפוץ והאמין ביותר עבור צנרת תעשייתית ואוגנים לציוד. המבנה הייחודי והבוגר שלהם מספק ביצועי איטום יוצאי דופן בטמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה ותנאים מחזוריים, מה שהופך אותם להכרחיים בתעשיות ייצור חשמל, פטרוכימיה וכימיה.

1. ניתוח מבנה: מרוכב היברידי קשיח-גמיש

מבנה הליבה מורכב משכבות ספירליות מתחלפות שלרצועת מתכתוחומר מילוי לא מתכתי, בדרך כלל מחוזק בטבעות פנימיות/חיצוניות (איור 1):

איור 1: מבנה אטם מתכתי

https://via.placeholder.com/450×250.png?text=מבנה אטם מתכתי+פצע

(איור: רצועת מתכת בצורת V + חומר מילוי, ליפוף ספירלי עם טבעות פנימיות/חיצוניות)

​רכיבים מרכזיים:​

• ​ליבת איטום:​
  • רצועת מתכת בצורת V/W(עובי 0.15–0.25 מ"מ): נירוסטה (304/316) או סגסוגות מיוחדות (Inconel®). מספק התאוששות אלסטית וחוזק מכני.
  • מילוי לא מתכתיסיבי גרפיט, PTFE, נציץ או קרמיקה משובצים בחריצי רצועת מתכת. מבטיח איטום ראשוני ומפצה על פגמים זעירים.
  • תהליך מתפתלרצועות מתכת/מילוי מלופפות ב-30° ליצירת שכבות איטום קונצנטריות.
• ​טבעות חיזוק:​
  • טבעת פנימיתמתכת מוצקה (פחמן/נירוסטה). מונעת התרופפות של האטם פנימה, עמידה בפני התפוצצות ומסייעת למרכז.
  • טבעת חיצוניתחומר זהה. מגן על הקצוות, מגביל הרפיה כלפי חוץ ומפזר את עומס הבריח.

2. יתרונות מבניים: ביצועי איטום מעולים

• ​פיצוי אלסטירצועות דקות רב שכבתיות + חומר מילוי רך מתאימים לעיוות אוגן, רעידות ושינויים בעומס ברגים.
• ​עמידות קיצונית ל-T/Pרצועות מתכת עומדות בעומס ברגים/לחץ פנימי; גרפיט/נציץ שומרים על יציבות בטמפרטורה של 1,000°C ומעלה.
• ​פיזור מתחים והתנגדות להרפיהסלילת ספירלה מפזרת מאמץ דחיסה; גיאומטריית V/W מספקת ריבאונד דמוי קפיץ במהלך מחזורי חום.
• ​עמידות בפני התפרצותטבעות פנימיות/חיצוניות + מבנה קשיח מונעות פליטה בלחץ גבוה.
• ​יכולת הסתגלות רחבהחומרים/עיצובים הניתנים להתאמה אישית מתאימים לטמפרטורות (-200°C עד +1,000°C+), לחצים (ואקום עד 500+ בר) ומדיות (חומצות, מימן, קיטור).

3. השוואה עם אטמי אוגן אחרים

​טבלה 1: אטם מתכתי לעומת חלופות​

​נֶכֶס​	​פצע מתכת​	​גומי/קומפוזיט​	​אטם PTFE​	​מעטפת מתכת​	​מתכת משוננת​
​טמפרטורה מקסימלית​	​200°C- עד 1,000°C+​	-40°C עד 150°C	‎-200°C עד 260°C*	-200°C עד 800°C+	-200°C עד 1,000°C+
​לחץ מקסימלי​	​​500+ בר​	40–80 בר	60–100 בר	300+ בר	500+ בר
​רכיבה תרמית​	​מְעוּלֶה​	עני (מזדקן)	​זרימה קרה (גרועה)​	לְמַתֵן	​גרוע (לא ניתן לשיקום)​
​עמידות כימית​	​רחב (תלוי בחומר)	מוגבל (סוג גומי)	​מצוין (אינרטי PTFE)​	רָחָב	רָחָב
​גימור פנים אוגן​	RF (Ra 3.2–6.3 מיקרומטר)	סבילות חספוס נמוכה	חלק (מונע שחול)	נדרש גימור מראה	נדרש חריץ RTJ
​עלות/שימוש חוזר​	עלות גבוהה;חד פעמי​	עלות נמוכה; לשימוש חוזר	בינוני; שימוש חוזר מוגבל	גבוה; לשימוש חד פעמי	גבוה; לשימוש חד פעמי
*הימנעו מהלם תרמי חמור.

4. חומרים ויישומים עיקריים

בחירת רצועת מתכת:

• ​נירוסטה 304/304Lשימוש תעשייתי כללי (-200°C–550°C; קיטור, שמן, חומצות חלשות).
• ​נירוסטה 316/316Lעמידות מעולה לכלוריד (למשל, מי ים, חומצה אצטית).
• ​אינקונל® 625/X750תנאים קיצוניים (1,000°C+, H₂, גז חמוץ, גרעיני).
• ​מונל® 400חומצה HF, בסיסים חמים, ימיים.
• ​טִיטָןתעופה וחלל, כלור-אלקלי.

חומרי מילוי:

• ​גרפיט גמיש:
  • יתרונות: -200°C–1,600°C (אטמוספרה אינרטית); עמידות כימית; סיכה עצמית.
  • חסרונותלא מתאים לחומרים מחמצנים חזקים (HNO₃).
  • לְהִשְׁתַמֵשׁ: ​בחירה עיקרית עבור קיטור, מים, אמוניה, שמן תרמי (≥90% מיישומי HT/HP).
• ​PTFE:
  • יתרונותעמידות כימית אוניברסלית; חיכוך נמוך.
  • חסרונות: ​זרימה קרה חזקה (מעל 100°C/20 בר); התפשטות תרמית
  • לְהִשְׁתַמֵשׁתרופות/מזון; חומצות/בסיסים <200°C.
• ​נָצִיץבידוד לטמפרטורות גבוהות; עמידות בפני קורוזיה אלקטרוכימית.
• ​סיבים קרמייםידידותי לסביבה; טמפרטורה בינונית (≤1,000°C).

מַסְקָנָה

אטמי מתכת מלופפים שולטים באיטום אוגן קריטי על ידי שילוב של חוזק מתכת עם דחיסות חומר מילוי. למרות עלות גבוהה יותר, חוסר יכולת שימוש חוזר ודרישות גימור אוגן מחמירות (מועדף RF), אמינותם תחת מחזורי תרמית/עליות לחץ היא ללא תחרות. גמישות החומר מאפשרת פתרונות מותאמים אישית לפי ASME B16.20/EN 1514. הבחירה דורשת אימות קפדני של עומסי טמפרטורה, לחץ, מדיום ועומסים מחזוריים.