金属巻ガスケットは、工業用配管や機器フランジにおいて最も広く使用され、信頼性の高いシールソリューションです。その独自の成熟した構造は、高温、高圧、および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、化学産業において不可欠な存在となっています。
1. 構造解析：ハイブリッド剛性・柔軟性複合材料
コア構造は、交互に並んだ螺旋状の層から構成されています。金属片そして非金属充填材通常は内側/外側のリングで補強されている（図1）。
図1：金属巻ガスケットの構造
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（図：V字型金属帯＋充填材を螺旋状に巻き付け、内輪と外輪を形成）
主要構成要素：
- シーリングコア：
- V字型/W字型金属ストリップ（厚さ0.15～0.25mm）：ステンレス鋼（304/316）または特殊合金（インコネル®）。弾性回復性と機械的強度を提供します。
- 非金属充填剤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。初期の密閉性を確保し、微細な欠陥を補正します。
- 巻線工程金属／充填材ストリップを約30°の角度で巻き付け、同心円状の封止層を形成する。
- 補強リング：
- 内輪：固体金属（炭素鋼／ステンレス鋼）。ガスケットの内側への緩みを防ぎ、吹き出しを抑制し、センタリングを補助します。
- 外側のリング同一素材。端部を保護し、外側への弛みを抑制し、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：多層構造の薄板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。
- 極めて高い耐熱性金属片はボルト荷重／内圧に耐え、グラファイト／マイカは1,000℃以下の温度で安定性を維持する。
- ストレス分布と抗リラクゼーションらせん状の巻き構造が圧縮応力を分散させ、V/W形状が熱サイクル中にバネのような反発力を発揮します。
- 耐爆性内側/外側のリングと剛性構造により、高圧噴出を防ぎます。
- 幅広い適応性: カスタマイズ可能な材料/デザインは、温度（-200℃～+1,000℃以上）、圧力（真空～500バール以上）、および媒体（酸、水素、蒸気）に対応します。
3. 他のフランジガスケットとの比較
表1：金属巻ガスケットと代替品との比較
| 財産 | メタルワウンド | ゴム／複合材 | PTFEガスケット | メタルジャケット | ギザギザの金属 |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
| 熱サイクル | 素晴らしい | 貧乏（高齢化） | 不良（冷血） | 適度 | 不良（回復不能） |
| 耐薬品性 | 幅広（素材による） | 限定品（ゴムタイプ） | 非常に優れている（PTFE不活性） | 広い | 広い |
| フランジ面仕上げ | RF（Ra 3.2～6.3 μm） | 表面粗さに対する許容度が低い | 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; 使い捨て | 高; 使い捨て |
| 急激な温度変化を避けてください。 |
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極限状態（+1,000℃、水素、硫化水素ガス、原子力）。
- モネル®400: HF酸、高温アルカリ、海水。
- チタン航空宇宙、クロルアルカリ。
充填材：
- フレキシブルグラファイト:
- 長所: -200℃～1,600℃（不活性雰囲気下）；耐薬品性；自己潤滑性。
- 短所強力な酸化剤（HNO₃）には不向きです。
- 使用:蒸気、水素、アンモニア、熱媒油の主要用途（高温高圧用途の90%以上）.
- PTFE:
- 長所：汎用的な耐薬品性、低摩擦性。
- 短所:極度の低温流（100℃/20バール以上）; 熱膨張。
- 使用医薬品・食品；酸・アルカリ（200℃未満）。
- 雲母高温絶縁性、電気化学的腐食耐性。
- セラミックファイバー環境に優しく、適度な温度（1,000℃以下）。
結論
金属巻ガスケットは、金属の強度と充填材の圧縮性を兼ね備えることで、重要なフランジシール用途において圧倒的な存在感を示しています。高コスト、非再利用性、厳しいフランジ表面仕上げ要件（RF仕上げが望ましい）といった課題はあるものの、熱サイクルや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規格に準拠したカスタマイズソリューションが可能です。選定にあたっては、温度、圧力、媒体、および繰り返し荷重に対する厳密な検証が必要です。
投稿日時：2025年8月5日
