Metal Spiral wound gaskets เป็นที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางว่าเป็นส่วนประกอบการซีลที่มีประสิทธิภาพสูงในระบบท่ออุตสาหกรรมและฟลานจ์อุปกรณ์ โครงสร้างและการรวมกันของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์ช่วยให้สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพการทำงานที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความดันสูง และการกัดกร่อนปานกลาง ด้านล่างนี้เป็นการแนะนำรายละเอียดจากมุมมองของ **การเลือกวัสดุ**, **การออกแบบโครงสร้าง**, และ **คุณสมบัติทางเคมี**:
##หนึ่ง、การเลือกวัสดุของปะเก็นโลหะแบบเกลียว
ประสิทธิภาพของปะเก็นที่พันด้วยโลหะขึ้นอยู่กับการจับคู่ที่เหมาะสมของวัสดุหลักสองชนิด: **แถบพันโลหะ** (ให้การสนับสนุนโครงสร้างและความแข็งแรง) และ **วัสดุเติม** (รับประกันประสิทธิภาพการซีล) การเลือกวัสดุขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิในการทำงาน, ความดัน, ประเภทของสื่อ, และความต้องการความต้านทานการกัดกร่อน
### 1. วัสดุแถบพันโลหะ
แถบโลหะทำหน้าที่เป็น "โครงกระดูก" ของยางรอง, ให้ความแข็งแรงทางกล, ความต้านทานต่ออุณหภูมิ, และความต้านทานต่อการกัดกร่อน วัสดุทั่วไปประกอบด้วย:
- **เหล็กกล้าคาร์บอน (CS)**
- **ขอบเขตการใช้งาน**:เหมาะสำหรับสื่อที่อุณหภูมิต่ำ (≤300℃) และไม่กัดกร่อน (เช่น อากาศ น้ำ และน้ำมัน) ในท่ออุตสาหกรรมทั่วไป。
- **ข้อดี**:ต้นทุนต่ำ, ความแข็งแรงทางกลสูง, และการประมวลผลที่ง่าย.
- **ข้อจำกัด**:ความต้านทานการกัดกร่อนต่ำ; มีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมในสภาพแวดล้อมที่ชื้นหรือกัดกร่อน ทำให้ไม่เหมาะสมสำหรับสื่อที่เป็นกรด ด่าง หรือมีเกลือ.
- **สแตนเลสสตีล 304/304L**
- **ขอบเขตการใช้งาน**:ใช้กันอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิปานกลาง (≤600℃) และมีการกัดกร่อนเล็กน้อย เช่น การแปรรูปอาหาร อุปกรณ์ทางการแพทย์ และท่อประปาสำหรับการบำบัดน้ำ。
- **ข้อดี**:ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมต่อบรรยากาศ น้ำ และกรด/ด่างอ่อน; ความต้านทานการออกซิเดชันที่ดีที่อุณหภูมิสูง
- **304L feature**: ฟีเจอร์ 304Lคาร์บอนต่ำกว่าที่ 304 ลดความเสี่ยงของการกัดกร่อนระหว่างเกรนหลังการเชื่อม หรือการใช้งานที่อุณหภูมิสูง
- **สแตนเลสสตีล 316/316L**
- **ขอบเขตการใช้งาน**:เหมาะสำหรับสื่อกัดกร่อนที่มีความเข้มข้นสูง (เช่น น้ำทะเล, สารละลายที่มีคลอรีน, กรดซัลฟูริก, และกรดฟอสฟอริก) และสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (≤650℃) ซึ่งมักใช้ในอุตสาหกรรมเคมี, อุตสาหกรรมทางทะเล, และอุตสาหกรรมปิโตรเคมี.
- **ข้อดี**:การเพิ่มธาตุโมลิบดีนัมช่วยปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดกร่อนแบบพิตติ้งและการกัดกร่อนในรอยแยกได้อย่างมีนัยสำคัญ; ความต้านทานการกัดกร่อนโดยรวมดีกว่า 304.
- **โลหะผสมพิเศษ**
- **Inconel (เช่น, 600/625)**:ทนต่ออุณหภูมิสูง (≤1000℃) และการกัดกร่อนที่รุนแรง (เช่น กรดไนตริก, เกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูง) ใช้ในอวกาศและหม้อเคมีที่อุณหภูมิสูง.
- **Hastelloy (เช่น C276)**:ความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อกรดเข้มข้น (กรดไฮโดรคลอริก, กรดซัลฟูริก) และการกัดกร่อนจากคลอไรด์ เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมทางเคมีที่รุนแรง.
- **ไทเทเนียม (Ti)**:น้ำหนักเบา, ความแข็งแรงสูง, และทนต่อทะเล, คลอรีน, และกรดอินทรีย์ส่วนใหญ่, แต่มีต้นทุนสูงกว่า, ใช้ในสถานการณ์ที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนระดับสูง.
### 2. วัสดุเติมเต็ม
ฟิลเลอร์ถูกหุ้มด้วยแถบโลหะ ซึ่งให้ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการปิดผนึกโดยการเติมความไม่สม่ำเสมอของพื้นผิวฟลานจ์ ฟิลเลอร์ทั่วไป ได้แก่:
- **เส้นใยที่ไม่ใช่แอสเบสตอส**
- **องค์ประกอบ**:โดยปกติจะผสมกับเส้นใยอนินทรีย์ (เส้นใยแก้ว, เส้นใยเซรามิก) และสารยึดเกาะอินทรีย์ ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานสิ่งแวดล้อม (ปราศจากแอสเบสตอส)
- **ประสิทธิภาพ**:ความต้านทานอุณหภูมิที่ดี (≤400℃), ต้นทุนต่ำ, และเหมาะสำหรับน้ำทั่วไป, ไอน้ำ, และสื่อน้ำมัน.
- **กราไฟต์**
- **ประเภท**:กราไฟต์ธรรมชาติหรือกราไฟต์ขยาย มักจะถูกแทรกซึมด้วยเรซินหรือโลหะเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
- **ข้อดี**:ความต้านทานอุณหภูมิสูงที่ยอดเยี่ยม (กราไฟต์บริสุทธิ์ ≤600℃ ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจน, ≤1000℃ ในสภาพแวดล้อมที่มีการลด) ความเฉื่อยทางเคมีที่ดี (ทนต่อกรด, ด่าง และตัวทำละลายอินทรีย์ส่วนใหญ่) และความสามารถในการบีบอัดสูง.
- **Application**: แอปพลิเคชันใช้กันอย่างแพร่หลายในท่อและอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูงและความดันสูงในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี พลังงาน และโลหะกรรม
- **PTFE (โพลีเตตระฟลูออรีทีลีน)**
- **ข้อดี**:ความต้านทานการกัดกร่อนต่อสารเคมีเกือบทั้งหมด (ยกเว้นโลหะอัลคาไลหลอมเหลวและก๊าซฟลูออรีน), ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ, และพื้นผิวที่ไม่ติด.
- **ข้อจำกัด**:ความต้านทานอุณหภูมิไม่ดี (≤260℃), มีแนวโน้มการไหลเย็นสูงภายใต้ความดันระยะยาว.
- **Application**: แอปพลิเคชันเหมาะสำหรับสื่อที่มีอุณหภูมิต่ำและมีความกัดกร่อนสูง (เช่น กรดฟลูออรีน, แก๊สคลอรีน) ในอุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม.
- **เส้นใยเซรามิก**
- **ประสิทธิภาพ**:ความต้านทานอุณหภูมิสูงพิเศษ (≤1200℃), การเป็นฉนวนความร้อนที่ดี, แต่มีความยืดหยุ่นต่ำและเปราะ.
- **Application**: แอปพลิเคชันใช้ในเตาเผาอุณหภูมิสูง หม้อไอน้ำ และขอบเตาเผาที่ต้องการความต้านทานความร้อนสูงสุด
##สอง、การออกแบบโครงสร้างของปะเก็นโลหะแบบขดเกลียว
การออกแบบโครงสร้างมีผลโดยตรงต่อผลการซีล ความต้านทานแรงดัน และความสามารถในการติดตั้งของยางรอง Common structural types include:
### 1. โครงสร้างการพันพื้นฐาน
- **Winding Form**: รูปแบบการพันแถบโลหะและวัสดุเติมจะถูกพันสลับกันในลักษณะเกลียว形成ข้ามส่วนกลมที่มีจุดสูงและจุดต่ำสลับกัน โครงสร้างนี้ช่วยให้ยางรองสามารถเปลี่ยนรูปได้อย่างยืดหยุ่นภายใต้แรงกดของฟลานจ์ ทำให้แน่ใจว่ามีการสัมผัสที่แน่นหนากับพื้นผิวฟลานจ์
- **วงแหวนภายใน/ภายนอก**:
- **Inner Ring (Centering Ring)**: วงแหวนภายใน (วงแหวนจัดตำแหน่ง)ทำจากวัสดุเดียวกับแถบโลหะ มันป้องกันไม่ให้วัสดุเติมถูกบีบเข้าไปในท่อระหว่างการติดตั้ง ทำให้มั่นใจในความตรงกลางและปรับปรุงความต้านทานต่อแรงดัน จำเป็นสำหรับระบบแรงดันสูง (คลาส 600 ขึ้นไป)
- **Outer Ring (Guide Ring)**: วงแหวนด้านนอก (วงแหวนแนะแนว)ช่วยนำทางปะเก็นระหว่างการติดตั้งเพื่อหลีกเลี่ยงการจัดตำแหน่งผิด, ปกป้องชั้นพันจากความเสียหาย, และจำกัดการบีบอัดปะเก็นมากเกินไป.
### 2. ประเภทโครงสร้างทั่วไป
ประเภทโครงสร้าง
ฟีเจอร์
สถานการณ์การใช้งาน
ประเภทพื้นฐาน (ไม่มีแหวน)
โครงสร้างที่เรียบง่าย, ต้นทุนต่ำ; เหมาะสำหรับข้อต่อที่มีแรงดันต่ำ, ไม่สำคัญ.
ท่อประปาทั่วไป ท่ออากาศที่มีแรงดันต่ำ (≤1.6MPa).
ด้วยวงใน
ความต้านทานแรงดันที่เพิ่มขึ้น ป้องกันการไหลออกของวัสดุเติม
ท่อแรงดันปานกลาง, วาล์ว, และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน.
ด้วยวงแหวนภายในและภายนอก
ความเสถียรภาพโครงสร้างสูงสุด, การวางตำแหน่งที่แม่นยำ, และการต้านทานการบีบอัด.
อุปกรณ์ฟลานจ์ที่มีความดันสูง (≥6.4MPa) และอุณหภูมิสูง (เช่น กังหันไอน้ำ, เครื่องปฏิกรณ์เคมี)
ปะเก็นแผลรูปไข่/รูปตัว C
การออกแบบข้ามส่วนพิเศษ ทำให้มีความสามารถในการปรับตัวที่ดีกว่าให้กับขอบที่ไม่เรียบ
ฟลานจ์ที่มีการเปลี่ยนรูปเล็กน้อยหรือพื้นผิวที่มีความละเอียดต่ำ
### 3. พารามิเตอร์โครงสร้างหลัก
- **ความหนาแน่นของการพัน**:จำนวนการหมุนเกลียวต่อหน่วยความยาว; ความหนาแน่นที่สูงขึ้นช่วยปรับปรุงความเสถียรในการปิดผนึก แต่ลดความยืดหยุ่น.
- **ความหนา**:ความหนาทั่วไปคือ 3 มม., 4.5 มม., 6 มม. เป็นต้น ซึ่งเลือกตามความลึกของร่องฟลานจ์และความต้องการด้านแรงดัน
- **พื้นผิว**:พื้นผิวโลหะมักจะไม่ได้รับการบำบัดหรือผ่านการทำให้เป็นพาสซีฟเพื่อเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อน。
##สาม、คุณสมบัติทางเคมีของปะเก็นโลหะแบบขดเกลียว
คุณสมบัติทางเคมีขึ้นอยู่กับการรวมกันของแถบโลหะและวัสดุเติม ซึ่งกำหนดความสามารถในการปรับตัวของพวกเขาต่อสื่อที่แตกต่างกัน:
### 1. ความต้านทานการกัดกร่อน
- **ความเข้ากันได้ของสื่อ**:
- ปะเก็นที่เติมกราไฟต์พร้อมแถบสแตนเลส 316L แสดงความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อกรดอินทรีย์, ด่าง, และสารละลายเกลือ แต่ไม่เหมาะสำหรับสื่อออกซิไดซ์ที่เข้มข้น (เช่น กรดไนตริกเข้มข้น) เนื่องจากกราไฟต์อาจเกิดการออกซิเดชัน
- ปะเก็นที่เติม PTFE พร้อมแถบไทเทเนียมเหมาะสำหรับสื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น กรดไฮโดรฟลูออริกและก๊าซคลอรีน แต่ PTFE อาจขยายตัวในตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด (เช่น คีโตน)
- แถบโลหะผสม Inconel ที่มีฟิลเลอร์เส้นใยเซรามิกทนต่อเกลือหลอมเหลวที่อุณหภูมิสูงและก๊าซที่มีซัลเฟอร์ เหมาะสำหรับเตาปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมปิโตรเคมี
- **ความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม**:
- ปะเก็นสแตนเลส 304/316 ทนต่อการกัดกร่อนจากบรรยากาศและสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งหรือชื้นได้。
- ปะเก็นเหล็กกล้าคาร์บอนมีแนวโน้มที่จะเกิดสนิมในสภาพอากาศชื้นและต้องการการเคลือบป้องกันการกัดกร่อน (เช่น การชุบสังกะสี) สำหรับการใช้งานระยะสั้นในสื่อที่ไม่กัดกร่อน.
### 2. ความต้านทานอุณหภูมิสูง
- **อุณหภูมิการทำงานต่อเนื่อง**:
- ปะเก็นที่ไม่มีแร่ใยหิน: ≤400℃;
- ปะเก็นที่เติมกราไฟต์: แถบ 304 ≤600℃, แถบ Inconel ≤1000℃;
- ปะเก็นที่เติมด้วยเส้นใยเซรามิก: สาย Inconel ≤1200℃.
- **ความเสถียรทางความร้อน**:แถบโลหะรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างที่อุณหภูมิสูง ในขณะที่วัสดุเติม (เช่น กราไฟต์) ต้านทานการเกิดออกซิเดชันและการสลายตัว ทำให้มั่นใจว่าไม่มีการแข็งตัวหรือการแตกร้าว
### 3. ความต้านทานแรงดัน
- **การปิดผนึกภายใต้ความดัน**:แถบโลหะให้ความแข็งแรงเพื่อทนต่อแรงดันฟลานจ์ ขณะที่วัสดุเติมจะเปลี่ยนรูปเพื่อเติมช่องว่าง ทำให้ปะเก็นสามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันสูง (สูงสุดถึง Class 2500 หรือ 42MPa สำหรับการออกแบบพิเศษ)
- **การบีบอัดและการคืนตัว**:โครงสร้างเกลียวช่วยให้เกิดการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นภายใต้แรงกดดัน โดยรักษาประสิทธิภาพการปิดผนึกแม้จะมีการเคลื่อนที่ของฟลานจ์เล็กน้อยที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิหรือแรงดัน
### 4. ข้อจำกัดในด้านประสิทธิภาพทางเคมี
- **ความไวต่อสารออกซิแดนท์ที่แรง**:สารเติมเต็มกราไฟต์จะถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายในกรดไนตริกเข้มข้นหรือในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนอุณหภูมิสูง ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง。
- **การไหลเย็นของ PTFE**:PTFE fillers อาจแสดงการไหลเย็นภายใต้ความดันสูงในระยะยาว ส่งผลให้ประสิทธิภาพการซีลลดลง จำเป็นต้องมีการขันให้แน่นอีกครั้งเป็นระยะๆ
- **ความเสี่ยงจากการกัดกร่อนแบบกัลวานิก**:การสัมผัสโลหะที่แตกต่างกัน (เช่น ข้อต่อเหล็กกล้าคาร์บอนกับปะเก็นสแตนเลส) ในสื่อที่มีการกัดกร่อนอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบกัลวานิก ซึ่งต้องการการเลือกวัสดุที่ตรงกัน
