金属スパイラル巻きガスケットは、産業用パイプラインシステムや設備フランジにおいて高性能なシーリングコンポーネントとして広く認識されています。その独自の複合構造と材料の組み合わせにより、高温、高圧、及び中程度の腐食といった過酷な作業条件に適応することができます。以下は、**材料選定**、**構造設計**、及び**化学特性**の観点からの詳細な紹介です：  

##一、金属スパイラル巻きガスケットの材料選択  

金属スパイラル巻きガスケットの性能は、主に2つのコア材料の合理的な組み合わせに依存しています：**金属巻きストリップ**（構造的サポートと強度を提供）と**充填材**（シーリング性能を確保）。材料の選定は、作業温度、圧力、媒体の種類、腐食抵抗要件などの要因によって決まります。 

 ### 1. 金属巻きストリップ材料 

金属ストリップはガスケットの「骨格」として機能し、機械的強度、耐熱性、耐腐食性を提供します。一般的な材料には次のものが含まれます：  

- **カーボン鋼 (CS)** 

  - **適用範囲**:一般的な産業パイプラインにおいて、低温（≤300℃）および非腐食性媒体（空気、水、油など）に適しています。 

  - **利点**:低コスト、高機械強度、加工が容易。 

  - **制限**:腐食抵抗性が低く、湿気や腐食性環境で錆びやすいため、酸性、アルカリ性、または塩分を含む媒体には不適切です。  

- **ステンレス鋼 304/304L** 

  - **適用範囲**:中温（≤600℃）および軽度腐食性環境で広く使用されており、食品加工、製薬機器、水処理パイプラインなどに適しています。 

  - **利点**:優れた大気、水、弱酸/アルカリに対する耐腐食性; 高温での良好な酸化抵抗。 

  - **304Lの特徴**:304よりも低い炭素含有量で、溶接後や高温使用時の粒界腐食のリスクを低減します。  

- **ステンレス鋼 316/316L** 

  - **適用範囲**:強い腐食性媒体（海水、塩素を含む溶液、硫酸、リン酸など）および高温環境（≤650℃）に最適で、化学、海洋、石油化学産業で一般的に使用されます。 

  - **利点**:モリブデン元素の追加により、ピッティング腐食および隙間腐食に対する耐性が大幅に向上しました。304よりも全体的な腐食耐性が優れています。  

- **特殊合金** 

  - **インコネル (例: 600/625)**:高温（≤1000℃）および強い腐食（硝酸、高温溶融塩など）に耐性があり、航空宇宙および高温化学反応器に使用されます。 

  - **ハステロイ (例: C276)**:強酸（塩酸、硫酸）および塩素腐食に対する優れた耐性があり、極端な化学環境に適しています。 

  - **チタン (Ti)**:軽量で高強度、海水、塩素、ほとんどの有機酸に耐性がありますが、コストが高く、高級な耐腐食シナリオで使用されます。  

### 2. フィラー材料 

フィラーは金属ストリップで包まれており、フランジ面の不規則性を埋めることによって弾力性とシーリング性能を提供します。一般的なフィラーには次のものが含まれます：  

- **ノンアスベストファイバー** 

  - **構成**:通常、無機繊維（ガラス繊維、セラミック繊維）と有機バインダーを混合し、環境基準（アスベストフリー）に準拠しています。 

  - **パフォーマンス**: 優れた耐温度性（≤400℃）、低コスト、一般的な水、蒸気、油媒体に適しています。  

- **グラファイト** 

  - **タイプ**:天然グラファイトまたは膨張グラファイトは、強度を高めるために樹脂または金属で浸透処理されることがよくあります。 

  - **利点**:優れた高温耐性（純グラファイトは酸化環境で≤600℃、還元環境で≤1000℃）、優れた化学的不活性（ほとんどの酸、アルカリ、及び有機溶剤に耐性）、および高い圧縮性。 

  - **アプリケーション**:石油化学、電力、冶金産業の高温・高圧パイプラインおよび設備で広く使用されています。  

- **PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）** 

  - **利点**:ほぼすべての化学物質に対する耐腐食性（融解したアルカリ金属とフッ素ガスを除く）、低摩擦係数、およびノンスティック表面。 

  - **制限**:耐温性が低い（≤260℃）、長期間の圧力下での高い冷流傾向。 

  - **アプリケーション**:化学および製薬業界における低温、強腐食性媒体（フッ化水素酸、塩素ガスなど）に適しています。 

 - **セラミックファイバー** 

  - **パフォーマンス**:超高温耐性（≤1200℃）、優れた断熱性ですが、低い弾性と脆さがあります。 

  - **アプリケーション**:高温炉、ボイラー、極端な耐熱性が要求される窯フランジで使用されます。  

##二、金属スパイラル巻きガスケットの構造設計  

構造設計は、ガスケットのシール効果、耐圧性、および取り付け適応性に直接影響します。一般的な構造タイプには次のものが含まれます： 

 ### 1. 基本巻き構造 

- **Winding Form**: 巻き形金属ストリップとフィラーは交互に螺旋状に巻かれ、交互のピークと谷を持つ同心円の断面を形成します。この構造により、ガスケットはフランジ圧力の下で弾性的に変形し、フランジ面との密接な接触を確保します。 

- **内側/外側リング**: 

  - **インナリング（センタリングリング）**:金属ストリップと同じ材料で作られており、取り付け中にフィラーがパイプラインに押し込まれるのを防ぎ、センタリングを確保し、圧力抵抗を向上させます。高圧システム（クラス600以上）には必須です。 

  - **外リング（ガイドリング）**:ガスケットの取り付け中に位置をガイドし、ずれを防ぎ、巻き層を損傷から保護し、ガスケットの過度な圧縮を制限します。  

### 2. 一般的な構造タイプ

### 3. 主要構造パラメータ 

- **巻き密度**:単位長さあたりのスパイラルターンの数; 高密度はシーリングの安定性を向上させますが、弾力性を低下させます。 

- **厚さ**:一般的な厚さは3mm、4.5mm、6mmなどで、フランジ溝の深さと圧力要件に基づいて選択されます。 

- **表面仕上げ**: 金属表面は通常、腐食抵抗を高めるために未処理またはパッシベートされています。 

##三、金属スパイラルワウンドガスケットの化学的特性   

化学的特性は金属ストリップとフィラーの組み合わせに依存し、異なる媒体への適応性を決定します： 

### 1. 耐腐食性 

- **Medium Compatibility**: メディア互換性 

  - グラファイト充填ガスケットは316Lステンレス鋼ストリップを使用しており、有機酸、アルカリ、塩溶液に対して優れた耐性を示しますが、グラファイトが酸化する可能性があるため、強い酸化媒体（例：濃硝酸）には適していません。 

  - チタンストリップ付きのPTFE充填ガスケットは、フッ化水素酸や塩素ガスなどの強い腐食性媒体に最適ですが、PTFEは一部の有機溶媒（例：ケトン）で膨張する可能性があります。 

  - セラミックファイバー充填剤を含むインコネル合金ストリップは、高温の融解塩および硫黄含有ガスに耐性があり、石油化学の高温リアクターに適しています。 

 - **環境適応性**:  

  - ステンレス鋼304/316ガスケットは大気腐食に耐性があり、屋外や湿気の多い環境で使用できます。 

  - 炭素鋼ガスケットは湿気の多い条件下で錆びやすく、非腐食性媒体での短期間使用には防錆コーティング（例：亜鉛メッキ）が必要です。 

 ### 2. 高温耐性 

- **連続動作温度**: 

  - アスベスト未使用ガスケット: ≤400℃; 

  - グラファイト充填ガスケット: 304 ストリップ ≤600℃, インコネル ストリップ ≤1000℃; 

  - セラミックファイバー充填ガスケット: インコネルストリップ ≤1200℃. 

- **熱安定性**: 金属ストリップは高温での構造的強度を維持し、フィラー（例：グラファイト）は酸化と分解に抵抗し、硬化や亀裂が生じないことを保証します。 

 ### 3. 圧力抵抗 

- **圧力下での封印**:金属ストリップはフランジ圧力に抵抗する剛性を提供し、フィラーは隙間を埋めるために変形し、ガスケットが高圧環境（特別設計の場合は最大クラス2500または42MPa）に適応できるようにします。 

- **圧縮と反発**:螺旋構造は、圧力下での弾性変形を可能にし、温度や圧力の変動によるわずかなフランジのずれがあってもシーリング性能を維持します。 

### 4. 化学性能の制限 

- **強い酸化剤に対する感受性**:グラファイトフィラーは濃硝酸や高温酸素環境下で容易に酸化され、性能が劣化します。 

- **PTFEのコールドフロー**:PTFEフィラーは、長期間の高圧下で冷流動を示す可能性があり、その結果、シーリング効果が低下し、定期的な再締め付けが必要になります。 

- **ガルバニック腐食リスク**:腐食性媒体における異種金属接触（例：ステンレス鋼ガスケットを持つ炭素鋼フランジ）は、ガルバニック腐食を引き起こす可能性があり、材料の選定を一致させる必要があります。