Metalen pakking: de essentiële afdichtingsoplossing voor flensverbindingen bij hoge temperaturen en hoge drukken.

Metalen pakkingen zijn de meest gebruikte en betrouwbare afdichtingsoplossing voor industriële leidingen en flenzen van apparatuur. Hun unieke, beproefde structuur zorgt voor uitzonderlijke afdichtingsprestaties onder hoge temperaturen, hoge drukken 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 spiraalvormige lagen vanmetalen stripenniet-metallisch vulmateriaal, doorgaans versterkt met binnen-/buitenringen (Figuur 1):

Figuur 1: Structuur van een metalen gewikkelde pakking

https://via.placeholder.com/450×250.png?text=Metal+Wound+Gasket+Structure

(Illustratie: V-vormige metalen strip + vulmateriaal spiraalvormig gewikkeld met binnen-/buitenringen)

​Belangrijkste onderdelen:​

• ​Afdichtingskern:​
  • V/W-vormige metalen strip(0,15–0,25 mm dik): Roestvrij staal (304/316) of speciale legeringen (Inconel®). Biedt elastisch herstelvermogen en mechanische sterkte.
  • Niet-metallische vulstofGrafiet-, PTFE-, mica- of keramische vezels ingebed in groeven van metalen strips. Zorgt voor een goede initiële afdichting en compenseert micro-onvolkomenheden.
  • Wikkelproces: Metaal/vulmiddelstrips die onder een hoek van ongeveer 30° zijn gewikkeld om concentrische afdichtingslagen te vormen.
• ​Verstevigingsringen:​
  • Binnenring: Massief metaal (koolstofstaal/roestvrij staal). Voorkomt dat de pakking naar binnen uitzet, is bestand tegen uitblazen en helpt bij het centreren.
  • BuitenringIdentiek materiaal. Beschermt de randen, beperkt de uitzetting en verdeelt de boutbelasting.

2. Structurele voordelen: Superieure afdichtingsprestaties

• ​Elastische compensatie: Meerlaagse dunne stroken + zachte vulling vangen vervorming van de flens, trillingen en variaties in boutbelasting op.
• ​Extreme T/P-weerstandMetalen strips zijn bestand tegen de boutbelasting/interne druk; grafiet/mica behouden hun stabiliteit bij ≤1000 °C.
• ​Stressverdeling en anti-ontspanningDe spiraalvormige wikkeling verdeelt de drukspanning; de V/W-geometrie zorgt voor een veerkrachtige terugvering tijdens thermische cycli.
• ​UitbarstingsweerstandBinnen-/buitenringen + stijve structuur voorkomen uitstoting onder hoge druk.
• ​Grote aanpassingsvermogenAanpasbare materialen/ontwerpen zijn geschikt voor temperaturen (-200°C tot +1000°C), drukken (vacuüm tot meer dan 500 bar) en media (zuren, H₂, stoom).

3. Vergelijking met andere flenspakkingen

​Tabel 1: Metalen pakking versus alternatieven​

​Eigendom​	​Metaalgewonden​	​Rubber/composiet​	​PTFE-pakking​	​Metalen omhulsel​	​Gekarteld metaal​
​Maximale temperatuur​	​-200°C tot 1000°C+​	-40°C tot 150°C	-200°C tot 260°C*	-200°C tot 800°C+	-200°C tot 1000°C+
​Maximale druk​	​​500+ bar​	40–80 bar	60–100 bar	300+ bar	500+ bar
​Thermische cyclus​	​Uitstekend​	Arm (ouder wordend)	​Slechte (koude doorstroming)​	Gematigd	​Slecht (niet-herstelbaar)​
​Chemische bestendigheid​	​Breed (materiaalafhankelijk)	Beperkt (rubbertype)	​Uitstekend (PTFE-inert)​	Breed	Breed
​Afwerking van het flensvlak​	RF (Ra 3,2–6,3 μm)	Lage ruwheidstolerantie	Glad (anti-extrusie)	Spiegelglans vereist	RTJ-groef vereist
​Kosten/Herbruikbaarheid​	Hoge kosten;eenmalig gebruik​	Voordelig; herbruikbaar	Matig; beperkt hergebruik	Hoog; eenmalig gebruik	Hoog; eenmalig gebruik
*Vermijd ernstige thermische schokken.

4. Belangrijkste materialen en toepassingen

Keuze van metalen strips:

• ​SS 304/304L: Algemeen industrieel gebruik (-200°C–550°C; stoom, olie, zwakke zuren).
• ​SS 316/316LUitstekende chloridebestendigheid (bijv. zeewater, azijnzuur).
• ​Inconel® 625/X750Extreme omstandigheden (+1.000°C, H₂, zuur gas, kernenergie).
• ​Monel® 400: HF-zuur, hete alkaliën, zeewater.
• ​Titanium: Lucht- en ruimtevaart, chloor-alkali.

Vulmaterialen:

• ​Flexibel grafiet:
  • VoordelenTemperatuurbereik: -200°C tot 1600°C (inerte atmosfeer); chemische bestendigheid; zelfsmorend.
  • NadelenNiet geschikt voor sterke oxidatiemiddelen (HNO₃).
  • Gebruik:Eerste keus voor stoom, H₂, ammoniak, thermische olie (≥90% van de HT/HP-toepassingen).
• ​PTFE:
  • VoordelenUniversele chemische bestendigheid; lage wrijving.
  • Nadelen:Sterke koude luchtstroom (>100°C/20 bar); thermische uitzetting.
  • Gebruik: Farmaceutische/voedingsmiddelen; zuren/basen <200°C.
• ​Mica: Hittebestendige isolatie; bestand tegen elektrochemische corrosie.
• ​Keramische vezel: Milieuvriendelijk; gematigde temperatuur (≤1.000 °C).

Conclusie

Metalen pakkingen domineren de kritische afdichting van flenzen door de combinatie van metaalsterkte en samendrukbaarheid van het vulmateriaal. Ondanks de hogere kosten, het feit dat ze niet herbruikbaar zijn en de strenge eisen aan de flensafwerking (RF heeft de voorkeur), is hun betrouwbaarheid onder thermische cycli/drukschommelingen ongeëvenaard. De materiaalflexibiliteit maakt oplossingen op maat mogelijk volgens ASME B16.20/EN 1514. De materiaalkeuze vereist een grondige validatie van temperatuur, druk, medium en cyclische belastingen.