Metaalgewonden pakkingen zijn de meest gebruikte en betrouwbare afdichtingsoplossing voor industriële leiding- en apparatuurflenzen. Hun unieke, beproefde structuur levert uitzonderlijke afdichtingsprestaties onder hoge temperaturen, hoge druk en cyclische omstandigheden, waardoor ze onmisbaar zijn in de energieopwekking, petrochemische en chemische industrie.
1. Structuuranalyse: hybride stijf-flexibel composiet
De kernstructuur bestaat uit afwisselende spiraallagen vanmetalen strip en niet-metalen vulmateriaal, meestal versterkt met binnen-/buitenringen (Figuur 1):
Figuur 1: Structuur van metalen pakking
https://via.placeholder.com/450×250.png?text=Metalen+gewonden+pakkingstructuur
(Illustratie: V-vormige metalen strip + vulmateriaal spiraalwikkeling met binnen-/buitenringen)
Belangrijkste componenten:
- Afdichtingskern:
- V/W-vormige metalen strip(0,15–0,25 mm dik): roestvrij staal (304/316) of speciale legeringen (Inconel®). Biedt elastisch herstel en mechanische sterkte.
- Niet-metalen vulstof: Grafiet-, PTFE-, mica- of keramische vezels ingebed in groeven van metalen strips. Zorgt voor een eerste afdichting en compenseert micro-imperfecties.
- Wikkelproces: Metalen/vulstroken zijn onder een hoek van ≈30° gewikkeld om concentrische afdichtingslagen te vormen.
- Versterkingsringen:
- Binnenste ring: Massief metaal (koolstofstaal/roestvrij staal). Voorkomt dat de pakking naar binnen zakt, voorkomt uitbarsten en bevordert de centrering.
- Buitenring: Identiek materiaal. Beschermt randen, beperkt uitwaartse ontspanning en verdeelt de boutkracht.
2. Structurele voordelen: superieure afdichtingsprestaties
- Elastische compensatie: Meerlaagse dunne stroken + zachte vulstof vangen kromtrekken van de flens, trillingen en variaties in de boutspanning op.
- Extreme T/P-bestendigheid: Metalen strips zijn bestand tegen boutbelasting/interne druk; grafiet/mica behoudt de stabiliteit bij ≤1.000°C.
- Stressverdeling en anti-ontspanning:Spiraalwikkeling verdeelt drukspanning; V/W-geometrie zorgt voor een veerachtige terugvering tijdens thermische cycli.
- Uitbarstingsweerstand: Binnen-/buitenringen + stijve structuur voorkomen uitstoten onder hoge druk.
- Brede aanpassingsvermogen:Aanpasbare materialen/ontwerpen zijn geschikt voor temperaturen (-200°C tot +1.000°C+), druk (vacuüm tot 500+ bar) en media (zuren, H₂, stoom).
3. Vergelijking met andere flenspakkingen
Tabel 1: Metalen pakking versus alternatieven
| Eigendom | Metaalwond | Rubber/Composiet | PTFE-pakking | Met metaal omhuld | Gekarteld metaal |
|---|---|---|---|---|---|
| Maximale temperatuur | -200°C tot 1.000°C+ | -40°C tot 150°C | -200°C tot 260°C* | -200°C tot 800°C+ | -200°C tot 1.000°C+ |
| Maximale druk | | 40–80 bar | 60–100 bar | 300+ bar | 500+ bar |
| Thermische cycli | Uitstekend | Arm (ouder worden) | Slechte (koude stroming) | Gematigd | Slecht (niet herstelbaar) |
| Chemische bestendigheid | Breed (materiaalafhankelijk) | Beperkt (rubbertype) | Uitstekend (PTFE inert) | Breed | Breed |
| Flensvlakafwerking | RF (Ra 3,2–6,3 μm) | Lage ruwheidstolerantie | Glad (anti-extrusie) | Spiegelafwerking vereist | RTJ-groef vereist |
| Kosten/herbruikbaarheid | Hoge kosten;eenmalig gebruik | Lage kosten; herbruikbaar | Matig; beperkt hergebruik | Hoog; eenmalig gebruik | Hoog; eenmalig gebruik |
| *Vermijd ernstige thermische schokken. |
4. Belangrijkste materialen en toepassingen
Selectie van metalen strips:
- RVS 304/304L: Algemeen industrieel gebruik (-200°C–550°C; stoom, olie, zwakke zuren).
- SS 316/316L: Superieure chloridebestendigheid (bijv. zeewater, azijnzuur).
- Inconel® 625/X750: Extreme omstandigheden (+1.000°C, H₂, zuur gas, nucleair).
- Monel® 400: HF-zuur, hete basen, zeewater.
- Titanium: Lucht- en ruimtevaart, chloor-alkali.
Vulmaterialen:
- Flexibel grafiet:
- Voordelen: -200°C–1.600°C (inerte atmosfeer); chemische bestendigheid; zelf-smerend.
- Nadelen: Niet geschikt voor sterke oxidatiemiddelen (HNO₃).
- Gebruik: Primaire keuze voor stoom, H₂, ammoniak, thermische olie (≥90% van de HT/HP-toepassingen).
- PTFE:
- Voordelen: Universele chemische bestendigheid; lage wrijving.
- Nadelen: Sterke koude stroming (>100°C/20 bar); thermische uitzetting.
- Gebruik: Farmaceutisch/voedsel; zuren/basen <200°C.
- Mica: Isolatie tegen hoge temperaturen; elektrochemische corrosiebestendigheid.
- Keramische vezels: Milieuvriendelijk; gematigde temperatuur (≤1.000°C).
Conclusie
Metaalgewonden pakkingen domineren kritische flensafdichtingen door metaalsterkte te combineren met samendrukbaarheid van de vulstof. Ondanks hogere kosten, niet-herbruikbaarheid en strenge eisen aan de flensafwerking (RF heeft de voorkeur), is hun betrouwbaarheid bij thermische cycli/drukstoten ongeëvenaard. De flexibiliteit van het materiaal maakt oplossingen op maat mogelijk volgens ASME B16.20/EN 1514. De selectie vereist een strenge validatie van temperatuur, druk, medium en cyclische belastingen.
Plaatsingstijd: 5 augustus 2025