금속 권선 개스킷은 산업용 배관 및 장비 플랜지에 가장 널리 사용되고 신뢰성이 높은 밀봉 솔루션입니다. 독특하고 견고한 구조는 고온, 고압 및 순환 조건에서 탁월한 밀봉 성능을 제공하여 발전, 석유화학 및 화학 산업에 필수적인 요소입니다.
1. 구조해석: 하이브리드 강성-유연성 복합재
핵심 구조는 교대로 배열된 나선형 층으로 구성됩니다.금속 스트립 그리고 비금속 필러 재료일반적으로 내부/외부 링으로 강화됨(그림 1):
그림 1: 금속 상처 개스킷 구조
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(그림: V자형 금속 스트립 + 내부/외부 링이 있는 필러 소재 나선형 권취)
주요 구성 요소:
- 밀봉 코어:
- V/W형 금속 스트립(0.15~0.25mm 두께): 스테인리스강(304/316) 또는 특수 합금(인코넬®). 탄성 회복력과 기계적 강도를 제공합니다.
- 비금속 필러: 금속 스트립 홈에 흑연, PTFE, 운모 또는 세라믹 섬유를 매립하여 초기 밀봉을 보장하고 미세 결함을 보완합니다.
- 와인딩 프로세스: 금속/필러 스트립을 약 30° 각도로 감아 동심원 밀봉 층을 형성합니다.
- 보강 링:
- 내부 링: 견고한 금속(탄소강/스테인리스강). 개스킷 안쪽 이완을 방지하고, 폭발을 방지하며, 센터링에 도움을 줍니다.
- 아우터 링: 동일한 재질입니다. 모서리를 보호하고, 바깥쪽으로의 이완을 제한하며, 볼트 하중을 분산합니다.
2. 구조적 장점: 뛰어난 밀봉 성능
- 탄성 보상: 다층 얇은 스트립 + 부드러운 필러가 플랜지 휘어짐, 진동 및 볼트 하중 변화를 수용합니다.
- 극한의 T/P 저항성: 금속 스트립은 볼트 하중/내부 압력을 견뎌내고, 흑연/운모는 ≤1,000°C에서 안정성을 유지합니다.
- 스트레스 분산 및 이완 방지: 나선형 와인딩은 압축 응력을 분산시키고, V/W 기하학은 열 사이클 동안 스프링과 같은 반발력을 제공합니다.
- 폭발 저항: 내부/외부 링 + 견고한 구조로 고압 분출을 방지합니다.
- 폭넓은 적응성: 사용자 정의 가능한 소재/디자인은 온도(-200°C ~ +1,000°C+), 압력(진공 ~ 500bar 이상), 매체(산, H₂, 증기)에 적합합니다.
3. 다른 플랜지 개스킷과의 비교
표 1: 금속 상처 개스킷 대 대안
| 재산 | 금속 상처 | 고무/복합재 | PTFE 개스킷 | 금속 재킷 | 톱니 모양의 금속 |
|---|---|---|---|---|---|
| 최대 온도 | -200°C ~ 1,000°C 이상 | -40°C ~ 150°C | -200°C ~ 260°C* | -200°C ~ 800°C 이상 | -200°C ~ 1,000°C 이상 |
| 최대 압력 | | 40~80바 | 60~100바 | 300+ 바 | 500+ 바 |
| 열 사이클링 | 훌륭한 | 가난한 (노화) | 불량(콜드 플로우) | 보통의 | 불량(회복 불가능) |
| 내화학성 | 폭넓음(재료에 따라 다름) | 제한형(고무형) | 우수함(PTFE 불활성) | 넓은 | 넓은 |
| 플랜지 페이스 마감 | RF(Ra 3.2–6.3 μm) | 낮은 거칠기 허용치 | 매끈함(압출방지) | 거울 마감이 필요합니다 | RTJ 홈이 필요합니다 |
| 비용/재사용성 | 비용이 많이 든다.일회용 | 저렴한 비용, 재사용 가능 | 중간; 제한된 재사용 | 높음; 일회용 | 높음; 일회용 |
| *심각한 열 충격을 피하세요. |
4. 주요 소재 및 응용 분야
금속 스트립 선택:
- 스테인리스 304/304L: 일반 산업용(-200°C–550°C; 증기, 오일, 약산).
- 스테인리스 316/316L: 우수한 염화물 저항성(예: 해수, 아세트산).
- 인코넬® 625/X750: 극한 환경(+1,000°C, H₂, 산성가스, 핵).
- 모넬® 400: HF 산, 고온 알칼리, 해양.
- 티탄: 항공우주, 염소알칼리.
필러 재료:
- 유연한 흑연:
- 장점: -200°C–1,600°C(불활성 기압); 내화학성; 자체 윤활성.
- 단점: 강산화제(HNO₃)에는 적합하지 않습니다.
- 사용: 증기, H₂, 암모니아, 열매체유(HT/HP 응용 분야의 ≥90%)에 대한 주요 선택.
- PTFE:
- 장점: 범용 화학약품 내성, 낮은 마찰력.
- 단점: 심각한 냉류(>100°C/20bar); 열팽창.
- 사용: 약품/식품; 산/알칼리 <200°C.
- 운모: 고온 절연성; 전기화학적 부식 저항성.
- 세라믹 섬유: 친환경적, 적당한 온도(≤1,000°C).
결론
금속 권선 개스킷은 금속 강도와 필러 압축성을 결합하여 플랜지 밀봉에 중요한 역할을 합니다. 높은 비용, 재사용 불가능, 그리고 엄격한 플랜지 마감 요건(RF 선호)에도 불구하고, 열 사이클링/압력 서지 환경에서의 신뢰성은 타의 추종을 불허합니다. 재료의 유연성 덕분에 ASME B16.20/EN 1514에 따른 맞춤형 솔루션이 가능합니다. 선정 시에는 온도, 압력, 매체 및 반복 하중에 대한 엄격한 검증이 필요합니다.
게시 시간: 2025년 8월 5일