金属巻きガスケットは、工業用配管および機器フランジにおいて最も広く使用され、信頼性の高いシーリングソリューションです。独自の成熟した構造により、高温、高圧、周期的な条件下でも優れたシール性能を発揮し、発電、石油化学、化学産業に不可欠な存在となっています。
1. 構造解析：ハイブリッド剛軟複合材料
コア構造は、交互に螺旋状に重なる層で構成されています。金属ストリップと非金属充填材通常は内側/外側のリングで補強されています（図1）。
図1：金属巻きガスケット構造
https://via.placeholder.com/450×250.png?text=金属傷ガスケット構造
（図：V字型金属帯＋充填材の螺旋巻き、内外輪付き）
主要コンポーネント:
- シーリングコア:
- V/W字型金属ストリップ（厚さ0.15～0.25 mm）：ステンレス鋼（304/316）または特殊合金（インコネル®）。弾性回復力と機械的強度に優れています。
- 非金属フィラー: 金属ストリップの溝に埋め込まれたグラファイト、PTFE、マイカ、またはセラミック繊維。初期のシール性を確保し、微細な欠陥を補正します。
- 巻き取り工程: 金属/充填ストリップを約30°で巻き、同心円状のシール層を形成します。
- 補強リング:
- 内輪: ソリッドメタル（カーボン/ステンレス鋼）。ガスケットの内側への緩みを防ぎ、吹き抜けを防ぎ、センタリングを容易にします。
- 外輪: 同一材質。エッジを保護し、外側への緩みを抑制し、ボルトの荷重を分散します。
2. 構造上の利点：優れた密閉性能
- 弾性補償: 多層薄帯と軟質充填材により、フランジの反り、振動、ボルト荷重の変動に対応します。
- 極限のT/P耐性: 金属ストリップはボルト荷重/内部圧力に耐え、グラファイト/マイカは≤1,000°Cで安定性を維持します。
- 応力分散と抗弛緩: スパイラル巻きにより圧縮応力を分散し、V/W 形状により熱サイクル中にバネのような反発力を実現します。
- 耐ブローアウト性：内外輪＋剛性構造により高圧噴出を防止します。
- 幅広い適応性カスタマイズ可能な材料/設計は、温度 (-200°C ～ +1,000°C+)、圧力 (真空～ 500+ bar)、媒体 (酸、H₂、蒸気) に適しています。
3. 他のフランジガスケットとの比較
表1：金属巻きガスケットと代替品の比較
| 財産 | 金属傷 | ゴム/複合材 | PTFEガスケット | 金属ジャケット | 鋸歯状の金属 |
|---|---|---|---|---|---|
| 最高温度 | -200℃～1,000℃以上 | -40℃～150℃ | -200℃～260℃* | -200℃～800℃以上 | -200℃～1,000℃以上 |
| 最大圧力 | | 40～80バール | 60～100バール | 300バール以上 | 500バール以上 |
| 熱サイクリング | 素晴らしい | 貧しい（老朽化） | 不良（コールドフロー） | 適度 | 不良（回復不能） |
| 耐薬品性 | ワイド（材質により異なる） | リミテッド（ゴムタイプ） | 優秀（PTFE不活性） | 広い | 広い |
| フランジ面仕上げ | RF（Ra 3.2～6.3 μm） | 粗さ許容範囲が小さい | 滑らか（押し出し防止） | 鏡面仕上げが必要 | RTJ溝が必要 |
| コスト/再利用性 | 高コスト；使い捨て | 低コスト、再利用可能 | 中程度; 再利用は限定的 | 高い; 使い捨て | 高い; 使い捨て |
| *過度の熱衝撃を避けてください。 |
4. 主要材料と用途
金属ストリップの選択:
- SS 304/304L: 一般工業用途（-200℃～550℃、蒸気、油、弱酸）。
- SS 316/316L: 優れた塩化物耐性（例：海水、酢酸）。
- インコネル® 625/X750: 極限条件 (+1,000°C、H₂、酸性ガス、核)。
- モネル® 400: HF 酸、熱アルカリ、海洋。
- チタン: 航空宇宙、塩素アルカリ。
充填材:
- フレキシブルグラファイト:
- 長所: -200°C～1,600°C（不活性気圧）; 耐薬品性; 自己潤滑性。
- 短所: 強酸化剤(HNO₃)には適していません。
- 使用: 蒸気、H₂、アンモニア、サーマルオイル（HT/HP用途の90%以上）の主な選択肢.
- PTFE:
- 長所: 汎用的な耐薬品性、低摩擦。
- 短所: 厳しい低温流動（>100°C/20 bar）; 熱膨張。
- 使用: 医薬品/食品; 酸/アルカリ <200°C。
- 雲母: 高温絶縁性、電気化学的耐腐食性。
- セラミックファイバー: 環境に優しく、中程度の温度（≤1,000°C）。
結論
金属巻きガスケットは、金属強度と充填材の圧縮性を融合させることで、重要なフランジシールを支えます。高コスト、再利用不可、そして厳格なフランジ仕上げ要件（RF推奨）にも関わらず、熱サイクル／圧力サージに対する信頼性は比類のないものです。材料の柔軟性により、ASME B16.20/EN 1514に準拠したカスタマイズされたソリューションを実現します。選定には、温度、圧力、媒体、そして周期的な荷重に対する厳格な検証が必要です。
投稿日時: 2025年8月5日