흑연 밀봉재는 고정된 플랜지 조인트, 움직이는 밸브 스템 및 회전하는 펌프 어셈블리에서 사용됩니다. 재질 계열은 유사할 수 있지만 하중은 다릅니다. 플랜지 개스킷은 넓은 면적에 걸쳐 볼트 압축을 받습니다. 밸브 패킹은 움직이는 스템 주위를 밀봉합니다. 펌프 패킹은 샤프트가 회전할 때마다 그 아래를 지나가면서 누출을 제어해야 합니다.
QDZRT Graphite는 흑연 밀봉재를 시트, 개스킷 및 링 형태로 공급하며, 고온 시스템용 연질 흑연 시트도 포함됩니다. 주문은 밀봉 위치를 기준으로 시작하며, 그 다음으로 치수를 지정합니다. 마지막으로 압력과 온도를 고려하여 재료 형태를 결정합니다.
세 가지 흑연 밀봉 위치
파이프 플랜지는 조립 후 정지 상태이지만, 하중은 계속해서 변합니다. 가스켓은 조임 과정에서 자리를 잡고, 볼트는 온도가 상승함에 따라 팽창합니다. 연결된 배관은 조인트를 회전시키거나 한쪽의 하중을 줄일 수 있습니다. 20 °C에 설치된 가스켓은 나중에 350 °C에서 작동할 수 있으며, 배관은 이러한 상태 사이에서 수 밀리미터 정도 움직일 수 있습니다. 따라서 “정적” 조인트라 하더라도 제어된 체결 하중, 정확한 표면 마감, 그리고 문서화된 조임 절차가 필요합니다.
밸브 스템은 또 다른 문제를 야기합니다. 많은 스터핑 박스에는 5~7개의 링이 들어 있습니다. 글랜드가 이 링들을 압축하면, 링들은 움직이거나 회전하는 스템을 안쪽으로 밀어냅니다. 소형 밸브에는 20–35 mm 크기의 스템이 사용될 수 있으며, 공정용 밸브는 50–100 mm 크기의 스템을 사용할 수도 있습니다. 밀봉 하중은 액추에이터의 가용 추력보다 낮아야 하며, 패킹 배열은 작동 패턴, 스템 상태 및 작동 환경에 적합해야 합니다.
펌프 샤프트는 연속적인 슬라이딩 속도를 추가합니다. 40 mm 슬리브는 1450 rpm에서 약 3.0 m/s의 속도로 회전합니다. 2900 rpm에서는 약 6.1 m/s에 도달합니다. 80 mm 슬리브는 2900 rpm에서 12.1 m/s에 가까운 속도로 회전합니다. 이러한 속도 차이는 마찰열과 냉각 필요성에 영향을 미치므로 펌프 패킹은 누출 허용치, 윤활 및 플러싱 장치와 함께 검토해야 합니다.
| 밀봉 위치 | 일반적인 흑연 형태 | 필수 프로젝트 입력정보 | 예시 선별 참고사항 |
|---|---|---|---|
| 돌출면 플랜지 | 일반 또는 강화 흑연 개스킷 | 플랜지 표준, 압력 등급, 공칭 크기, 표면 유형, 개스킷 두께, 사용 온도 및 승인된 개스킷 등급 | 초기 RFQ 문서에는 예시 프로젝트로 PN 10–PN 40 또는 ASME 클래스 150–300(두께 1.0–3.0 mm)가 언급될 수 있지만, 승인된 가스켓 데이터 및 접합부 계산이 여전히 우선합니다. |
| 더 높은 하중 또는 더 뜨거운 플랜지 | 강화 흑연 개스킷 | 표면 마감, 볼트 재질, 작동 온도 프로파일, 개스킷 보강 요구 사항 및 승인된 설치 절차 | 구매자는 선별 과정에서 300–600 등급 서비스 또는 더 두꺼운 구조를 설명할 수 있지만, 모든 고하중 사례에는 등급별 가스켓 데이터와 접합부별 조임 방법이 여전히 필요합니다. |
| 밸브 스템 | 다이 성형 흑연 패킹 링 또는 패킹 세트 | 줄기 직경, 스터핑 박스 내경 및 깊이, 링 개수, 단면 크기, 글랜드 스터드 크기, 줄기 움직임 및 패킹 박스 온도 | 일반적인 문의 사항에는 20–100 mm 스템, 5–7 링 및 6–12 mm 섹션이 언급될 수 있지만 최종 패킹 치수 및 하중 제한은 밸브 OEM 또는 승인된 패킹 절차를 따라야 합니다. |
| 펌프 스터핑 박스 | 꼬인 흑연 패킹 또는 성형 링 세트 | 슬리브 직경, 회전 속도(rpm), 계산된 표면 속도, 박스 깊이, 링 배열, 플러시 연결, 펌핑 매체 및 온도 | 스크리닝 노트에는 25–100 mm 슬리브 또는 4–6 링에 대한 설명이 포함될 수 있지만, 플러시 압력, 누출 제어 및 온도 제한은 장비 및 패킹에 따라 다릅니다. |
유사한 흑연 재질 계열이 세 가지 용도 모두에서 사용될 수 있지만, 개스킷 또는 패킹의 구조, 등급 및 치수는 용도별로 다릅니다. 플랜지에는 면 치수와 볼트 패턴이 필요하고, 밸브에는 스템 직경과 박스 보어가 필요하며, 펌프에는 슬리브 직경과 회전 속도가 필요합니다. 따라서 주문 기준은 밀봉 위치를 기준으로 하며, 하나의 링이나 하나의 일반적인 등급을 한 위치에서 다른 위치로 옮길 수 있다는 가정에 기반하지 않습니다.
이 표와 수치 표기는 RFQ 선별 기준이며, 범용 등급이 아닙니다. 압력 등급은 플랜지 시스템을 나타냅니다. 글랜드 토크는 스터드 크기, 패킹 배열 및 윤활 상태에 따라 달라집니다. 펌프 냉각은 장비 절차를 따릅니다. 최종 허용치는 승인된 제품 데이터, 기계 설계 및 작동 환경에 따라 결정됩니다.
플랜지 가스켓
흑연 가스켓은 플랜지 면에 밀착할 수 있는 충분한 초기 응력과, 이완 후 압력을 견딜 수 있는 충분한 잔류 응력이 필요합니다. 한 프로젝트에서 35–70 MPa를 예시적인 초기 체결 응력 범위로, 20–35 MPa를 잔류 응력 확인값으로 검토할 수 있지만, 이러한 값은 승인된 가스켓 데이터, 플랜지 형상 및 해당 조인트의 압력 설계 방법과 연결될 때만 의미가 있습니다.
PN 10, PN 16, PN 25 및 PN 40는 공칭 플랜지 시스템을 나타냅니다. ASME, 150, 300 및 600 등급은 다른 등급 시스템을 사용합니다. 허용 압력은 플랜지 재질 및 온도에 따라 달라집니다. 따라서 “300 등급”은 고정된 300 psi 한계를 의미하는 것이 아니며, 가스켓 밀착 응력을 직접적으로 대체하는 것으로 간주해서는 안 됩니다.
두께에 따라 이완 정도가 달라집니다. 1.0 mm 가스켓은 평평한 면이 필요합니다. 1.5–2.0 mm 가스켓은 많은 강성 접합부에 적합한 실용적인 중간 크기입니다. 3.0 mm 가스켓은 국부적인 불규칙성을 더 잘 흡수하지만 볼트 하중 제어가 더욱 중요합니다. 4.5 mm 구조는 플랜지 형상과 보강재가 이를 뒷받침하는 경우에만 사용해야 합니다. 이러한 두께 예시는 문의를 시작하는 데 도움이 되지만, 승인된 구조는 실제 접합부의 면 형태 및 하중 지지력과 일치해야 합니다.
표면 마감 또한 문서화된 기준이 필요합니다. 3.2–6.3 µm Ra 부근의 톱니 모양으로 솟아오른 면은 유연성 흑연이 그 질감에 맞춰 변형될 수 있기 때문에 종종 검토 대상이 됩니다. 1.6 µm Ra 이하에서는 일부 접합부가 기계적 맞물림이 부족해질 수 있습니다. 12.5 µm Ra 이상에서는 홈이 너무 깊어 얇은 가스켓을 사용할 수 없을 수도 있습니다. 이러한 범위는 일반적인 허용 규칙으로 적용하기보다는 승인된 가스켓 데이터 시트 및 특정 플랜지 표준과 비교하여 확인해야 합니다.
가스켓 면적은 필요한 총 볼트 체결력을 결정합니다. 유효 면적 10,000 mm²에 40 MPa가 작용하면 손실을 고려하기 전 약 400 kN이 필요합니다. 면적을 20,000 mm²로 늘리면 그 힘은 약 800 kN으로 증가합니다. 따라서 폭이 넓은 맞춤형 환형 가스켓은 두께만으로 승인할 수 없으며, 계산에는 전체 하중 면적, 볼트 세트 및 플랜지 강성이 포함되어야 합니다.
일반 흑연은 다양한 커버 조인트에 적합합니다. 강화 흑연은 취급 용이성과 폭발 저항성을 향상시킵니다. 고온 가스켓에 유연한 흑연 시트를 선택하는 방법 관련 자료에서는 시트 구조에 대해 설명합니다. 연성 흑연 가스켓과 PTFE 가스켓 비교는 온도 성능과 크리프 거동을 비교합니다.
승인된 토크를 단계적으로 조이는 순서(예: 30%, 그 다음 60%, 그 다음 100%)는 OEM 또는 공장 절차에 포함될 수 있으며, 이후 순환 검증 과정을 거칩니다. 정확한 순서와 N·m 값은 볼트 직경, 윤활 상태 및 승인된 접합 방법에 따라 결정됩니다. OSHA의 공정 안전 지침은 플랜지 볼트의 균일한 토크와 올바른 펌프 씰 설치를 포함하여 관리된 설치 품질의 필요성을 강조하지만, 고정된 비율의 순서를 제시하는 것으로 해석해서는 안 됩니다.
밸브 스템 패킹
밸브 패킹은 누출과 마찰 사이의 균형을 유지합니다. 글랜드 하중은 링을 축 방향으로 압축합니다. 이 하중의 일부는 스템에 방사형 압력으로 작용합니다. 압축이 너무 적으면 누출이 발생하고, 너무 많으면 액추에이터 부하가 증가합니다. 따라서 패킹 세트는 스템 마감, 박스 형상, 글랜드 하드웨어 및 실제 사용 시 예상되는 작동 패턴과 함께 평가해야 합니다.
일반적인 흑연 세트는 5–7 링으로 구성됩니다. 일반적인 정사각형 단면에는 6 mm, 8 mm, 10 mm 및 12 mm가 있습니다. 70 mm 박스 내부에 있는 50 mm 스템은 명목상 10 mm 반경 공간을 제공하므로 10 mm 링이 기하학적 시작점이 됩니다. 박스 깊이에 따라 5 링 또는 6 링이 장착 후 적합한지, 그리고 엔드 링, 브레이드 코너 링 또는 스페이서가 필요한지 결정됩니다.
스템 직경은 민감도를 변화시킵니다. 20–35 mm 스템에서 0.2 mm 불일치는 간극의 상당 부분을 소모합니다. 50–100 mm 스템은 접촉 면적이 더 넓어지므로 글랜드 하중이 증가함에 따라 마찰이 빠르게 증가합니다. 0.4–0.8 µm Ra 부근의 표면 조도는 검토 범위로 사용할 수 있으며, 대략 0.05–0.10 mm 이상의 런아웃은 장비 검사가 필요하지만, 두 값 모두 승인된 패킹 설계 및 밸브 OEM 상태와 비교하여 확인해야 합니다.
패킹으로는 손상된 스템을 복구할 수 없으므로, 새 세트를 설치하기 전에 샤프트 상태를 점검 기준으로 삼아야 합니다. 스템의 긁힘, 부식 또는 과도한 런아웃은 글랜드 너트를 한 바퀴 더 조이는 것보다 훨씬 빠르게 누출량과 작동력을 변화시킵니다.
글랜드 조임 토크는 특정 볼트 크기, 스터드 윤활 상태, 패킹 세트 설계에 맞추어 조정되어야 합니다. 글랜드 조정은 밸브 제조사의 절차서나 패킹 공급사의 토크 차트에 따라 단계별 증분으로 진행되어야 하며, 글랜드 플랜지의 수평도, 스템 마찰력 및 이동 거리를 확인하면서 누설 없는 기밀 상태를 확보해야 합니다. 최종 조임 파라미터는 승인된 엔지니어링 절차서 및 현장 시운전 기록을 통해 검증되어야 합니다.
연속 산화 환경에서는 450 °C가 많은 연성 흑연 패킹 논의에서 적절한 선별 상한선으로 간주됩니다. 증기 또는 불활성 가스 환경에서는 600–650 °C를 사용할 수 있지만, 전체 패킹 세트, 산화 저항성 및 밸브 구조가 이를 뒷받침해야 합니다. 패킹 박스 내부 온도는 공정 온도보다 낮을 수 있으며, 두 값 모두 유용하므로 패킹 등급을 선택할 때 모두 보고해야 합니다.
장비 절차가 허용하는 경우, 최종 누출 점검 전에 밸브를 여러 번 완전히 작동시키고 양쪽 너트를 동일한 속도로 움직여 글랜드를 조정하십시오. OSTI에서 제공하는 공식 밸브 패킹 매뉴얼에는 누출과 작동력에 대한 내용이 있으며, 한 가지 테스트 구성에 대한 0.18–0.33 mm 클리어런스 보고서가 있습니다. 이 수치는 특정 테스트 구성을 설명하는 것이며, 모든 스템이나 패킹 박스에 적용되는 일반적인 규칙은 아닙니다. 최종 링 치수는 스템, 박스 내경 및 설치 깊이에 따라 결정됩니다.
펌프 축 밀봉
펌프 샤프트는 표면 속도를 증가시킵니다. 40 mm 슬리브는 1450 rpm에서 약 3.0 m/s, 2900 rpm에서 6.1 m/s, 3600 rpm에서 7.5 m/s의 표면 속도를 생성합니다. 80 mm 직경에서는 이러한 값이 각각 약 6.1 m/s, 12.1 m/s, 15.1 m/s로 증가합니다. 따라서 표면 속도는 패킹을 이미 선택한 후에 추정하는 세부 사항이 아니라 필수 문의 사항입니다.
표면 속도 계산은 저부하, 중부하 및 고부하 사례를 구분하는 데 도움이 되지만 냉각 요구 사항은 여전히 펌프 유형, 패킹 구조, 매체, 누출 허용량 및 OEM 절차에 따라 달라집니다. 프로젝트에서는 첫 번째 15–60 min 동안 글랜드 온도를 주의 깊게 관찰하거나 박스 압력보다 높은 압력 여유를 두고 랜턴 링 플러시를 지정할 수 있지만, 이러한 설정은 보편적인 작동 규칙이 아니라 장비별 설정입니다.
윤활 처리된 흑연 패킹 세트를 사용하는 일부 연속 회전 작업의 경우, 완전한 패킹 데이터가 더 높은 값을 허용하지 않는 한 260 °C를 보수적인 스크리닝 상한선으로 사용할 수 있습니다. 일부 시스템은 300 °C에 도달할 수 있습니다. 저속 또는 정적인 흑연 서비스에 대한 논의에서 사용되는 450 °C 수치를 고속 펌프에 직접 적용해서는 안 됩니다. 마찰열, 윤활 안정성 및 축 상태가 주요 제한 요소가 되기 때문입니다.
0.05 mm 축 런아웃은 매 회전마다 반경 방향 간극을 변화시킵니다. 2900 rpm에서 패킹은 매분 2900번 이러한 사이클을 겪습니다. 0.4–0.8 µm Ra 슬리브는 절삭 작용을 줄일 수 있지만, 흠집이 있거나 정렬이 잘못된 슬리브는 글랜드 조정이 안정화되기 전에 새 링 세트를 손상시킬 수 있습니다. 따라서 펌프 작동은 속도, 표면 상태 및 냉각을 하나의 실용적인 승인 판단에 통합합니다.
스터핑 박스에는 4–6개의 링과 랜턴 링이 포함될 수 있습니다. 압축된 링 높이가 10 mm인 경우, 랜턴 링을 한 위치 이동시키면 약 10 mm만큼 이동하여 플러시 포트를 막을 수 있습니다. 주문 시에는 플러시가 랜턴 링, 퀜칭 라인 또는 다른 국부적인 설계 특징을 통해 유입되는지 여부를 포함한 전체 축 방향 배열이 필요합니다.
압축 패킹 시 육안으로 보이는 누출이 전혀 없는 것이 항상 올바른 목표는 아닙니다. 글랜드를 완전히 닫아 건조시키면 냉각막이 제거되어 모터 부하가 증가할 수 있습니다. 승인된 펌프 절차에 따라 제어 누출, 외부 세척 또는 기계식 씰이 필요한지 결정됩니다. 당사는 흑연 시트 및 성형 링 공급을 협의할 수 있지만, 전체 펌프 밀봉 세트는 장비별로 다릅니다.
같은 재료가 각 환경에서 다르게 작용하는 이유는 무엇일까요?
플랜지는 100% 토크 통과 후 한 번의 압력 유지를 완료하고 수개월 동안 정지 상태를 유지할 수 있습니다. 차단 밸브는 연간 10 스트로크를 경험할 수 있는 반면, 제어 밸브는 1000 스트로크를 초과합니다. 2900 rpm의 펌프는 24시간 동안 400만 회 이상 회전을 완료합니다. 유사한 흑연 화학 조성이라도 유사한 기계적 성능을 발휘하지 못하므로 움직임에 따라 고장 모드와 허용 가능한 밀봉 전략이 달라집니다.
| 적용 분야 | 주요 동작 또는 하중 패턴 | 검토할 통제 변수 | 기록할 프로젝트 입력정보 | 시운전 또는 검증 참고 사항 |
|---|---|---|---|---|
| 플랜지 개스킷 | 조립 후 정적 상태 유지, 이후 온도 및 배관 부하에 따른 이완 상태 유지 | 착좌 응력, 잔류 하중 및 표면 마감 | 플랜지 등급, 표면 유형, 개스킷 두께, 유효 면적 및 승인된 개스킷 등급 | 해당 연결부에 대해 승인된 조임 방법과 압력 유지 요건을 확인하십시오. |
| 밸브 스템 패킹 | 간헐적인 상승, 왕복 또는 회전하는 줄기 운동 | 글랜드 부하 대 누출 및 작동력 | 스템 직경, 박스 내경 및 깊이, 단면 크기, 링 개수, 스터드 크기 및 박스 온도 | 밸브 또는 패킹 절차를 사용하여 시험 조임, 작동 주기 및 누출 점검을 설정하십시오. |
| 펌프 샤프트 패킹 | 속도에 따라 마찰열이 발생하는 연속 회전 | 표면 속도, 누출 허용량, 냉각 및 축 상태 | 슬리브 직경, 회전 속도(rpm), 계산된 초속(m/s), 매체, 온도, 플러시 배열 및 링 배치 | 온도, 누수 및 세척 성능에 대한 승인된 시동 점검을 실행하십시오. |
플랜지 개스킷은 볼트 하중을 한 번 완전히 받은 후 잔류 하중 상태로 이완됩니다. 밸브 패킹은 글랜드를 조정할 때마다 재하중을 받기 때문에 응력 기록이 하나의 안정화 곡선이 아니라 일련의 계단식 곡선이 됩니다. 펌프 패킹은 윤활막을 지속적으로 잃었다가 다시 형성하기 때문에 단일 토크 수치보다 작동 중 관찰을 통해 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 따라서 위치별 부하를 무시하면 유사한 흑연 화학 구조도 서로 관련 없는 세 가지 이유로 고장날 수 있습니다.
매체가 각 씰에 도달하는 방식도 다릅니다. 플랜지는 내경 가장자리를 노출시키고, 밸브 패킹은 공정 끝단에서 압력을 받습니다. 펌프 패킹은 지속적으로 물에 젖어 있으며 슬리브에 마모성 입자가 끼일 수 있습니다. “증기 서비스” 또는 “산 서비스”라는 정보만으로는 세 가지 위치 모두에 대해 하나의 공통 사양을 발행하기에 충분하지 않습니다.
누수 여부를 결정하는 설치 세부 사항
플랜지의 경우, 표면 마감과 개스킷 두께를 기록하십시오. 볼트를 조이기 전에 정렬 상태를 확인하십시오. 개스킷을 중앙에 위치시키십시오. 승인된 토크 계산에서 윤활유 사용을 전제로 하는 경우에만 나사산에 윤활유를 바르십시오.
밸브 패킹의 경우 스템을 여러 축 방향 위치와 4개 각도에서 측정합니다. 각 링을 개별적으로 안착시키고 글랜드 팔로워를 평행하게 유지합니다. 높이 차이가 1 mm이면 불균일 압축을 나타냅니다. 동일한 간격으로 조인 다음 밸브를 작동시키고 누출을 기록합니다.
펌프 패킹의 경우, 축 런아웃을 확인하십시오. 압축 후 랜턴 링 위치를 확인하십시오. 냉각을 위해 충분한 여유를 두고 시작한 다음, 시동 중 온도를 관찰하면서 균등하게 조정하십시오. 온도가 급격히 상승하면 더 세게 조이지 말고 점검해야 합니다.
장착된 내용뿐만 아니라 측정값도 기록해야 합니다. 플랜지 기록에는 면 마감과 최종 토크 값이 기록됩니다. 밸브 기록에는 링 개수, 단면 크기, 누출이 멈춘 글랜드 측정값이 기록됩니다. 펌프 기록에는 슬리브 런아웃과 압축 후 확인된 랜턴 링 위치가 기록됩니다. 이러한 기록들을 통해 다음 교체 시 기존 상태를 재현할 수 있습니다.
냉간 설치는 단지 첫 번째 조건일 뿐입니다. 일부 플랜지 설치 절차에서는 열간 재조임을 허용하지만, 다른 절차에서는 가압 상태에서의 조정을 금지합니다. 일부 펌프는 지속적인 플러싱이 필요합니다. 이러한 조치는 해당 장비의 설치 절차 및 공장 안전 규칙에 따라야 합니다.
올바른 재료 형태 주문
플랜지 가스켓의 경우, 플랜지 규격 및 압력 등급을 제공하십시오. 공칭 크기, 표면 유형 및 가스켓 도면을 추가하십시오. 두께, 보강재 및 작동 온도를 명시하십시오. 당사 밀봉재 및 산업용 개스킷 페이지에서 적용 방법을 확인할 수 있습니다.
밸브 패킹의 경우, 스템 직경과 스터핑 박스 내경을 제공하십시오. 박스 깊이, 글랜드 스터드 크기 및 팔로워 이동 거리를 포함하십시오. 스템이 상승하는지 회전하는지 명시하십시오. 압력과 패킹 박스 온도를 추가하십시오.
펌프 패킹의 경우 슬리브 직경과 회전 속도(rpm)를 제공하십시오. 계산된 표면 속도, 박스 깊이 및 링 배열을 추가하십시오. 랜턴 링 또는 플러시 연결부를 표시하십시오. 펌핑되는 유체와 그 온도를 명시하십시오. 샤프트 직경만으로는 냉각 요구 사항을 판단할 수 없습니다.
관련 재료 선택 사항은 석면 대체재로서의 유연성 흑연 및 흑연 수출 문서에서 확인할 수 있습니다. 더 많은 재료 정보는 유연 흑연 시트 아카이브, 흑연 제품 관련 기사 카테고리 및 흑연 제품 카테고리에서 찾아보실 수 있습니다. 밀봉 위치 및 장비 치수를 문의 페이지를 통해 QDZRT Graphite로 보내주시면, 저희 팀에서 적절한 시트, 개스킷 또는 성형 링 공급에 대해 논의할 수 있습니다.
