熱交換器ガスケットのシーリングメカニズムの完全な説明：接触圧力分布から漏れチャネルブロッキングまで

1。シーリングメカニズムの基本理論

シーリングメカニズムの物理的基礎

接触圧力理論

ガスケットシーリングの本質は、中圧を相殺するのに十分な接触応力を確立することです

最小有効シーリング圧力（Y係数）：ガスケットがシーリング効果を生成し始めるための最小圧縮応力

ガスケット係数（M）：シールを中圧に維持するために必要な接触圧の比（ASME PCC-1標準推奨値）

表面相互作用

実際のコンタクトエリアは、見かけの接触領域の5〜15％のみを占めています（wickersラフな表面理論）

マイクロシールは、塑性変形を通して表面トラフを埋めることによって達成されます

表面粗さRAは3.2-6.3μm（ISO 4288標準）で制御する必要があります

圧力分布の特性に接触します

3次元圧力場形成

フランジボルト荷重によって生成される巨視的圧力分布

ローカルコンタクト圧力ピーク（平均圧力の最大2〜3倍）

エッジ効果：フランジの外側のエッジの15％領域の圧力減衰は40％に達します

漏れチャネルブロッキングメカニズム

マルチスケールシーリング原理

巨視的スケール：フランジガスケットシステムは機械的障壁を形成します

顕微鏡スケール：ガスケット材料は表面欠陥を埋めます（漏れの90％が10μmレベルの表面欠陥で発生します）

分子スケール：ポリマー鎖の透過ブロッキング（特にガス分子にとって重要）

動的シーリングプロセス

初期圧縮段階：ガスケットの厚さは20〜30％減少します

ストレスリラクゼーション段階：最初の8時間で15〜25％のプリロード損失

ワーキングステージ：満たす必要があります：P_CONTACT≥M×P_MediaΔP_Thermal

2。熱交換器ガスケットの作業原則

基本的なシーリングの原則

弾性変形と接触圧力

ガスケットは、ボルトプリロードの作用下で弾性または塑性の変形を受け、フランジまたはプレート間の微視的な不均一性を満たします（通常、表面粗さはRA≤3.2μmを必要とします）。

局所高圧接触面積が形成されます（金属ガスケットは200〜500MPa、非金属ガスケット50-150MPAに到達することができます）。

表面結合メカニズム

顕微鏡レベル：ガスケット材料（グラファイト、PTFEなど）の柔軟性により、表面粗さのピークが合わせて5μmを超える漏れチャネルを排除します。

巨視的レベル：ガスケット構造（波形、歯の形など）は、幾何学的変形によるフランジの並列性偏差を補正します（通常、補正量は0.05-0.2mmです）。

動的な労働条件下での適応性

熱サイクル補償

ガスケットには、フランジの熱膨張差を補うために、リバウンドパフォーマンス（ASTM F36標準では40％以上のリバウンドレートが必要です）が必要です。

圧力変動の適応

内圧が上昇すると、中圧がガスケットの内側のエッジに作用し、自己明るい効果を形成します（金属創傷ガスケットM = 2.5-3.0の自己明るい係数）。

振動労働条件

アンチフレッティング摩耗設計（PTFEコーティングなど）は、振動によって引き起こされるシーリング表面の摩耗を減らすことができます。

3. 熱交換器ガスケット よくある質問

• Q1：熱交換器ガスケットの主なタイプは何ですか？

熱交換器ガスケットは、主に3つのカテゴリに分かれています。

非金属ガスケット：ニトリルゴム（NBR）、EPDM、FluorOrubberなど、中温および低い温度条件に適しています（-50〜200℃）

金属ガスケット：銅ガスケット、ステンレス鋼の歯付きガスケットなどを含む、高温および高圧に耐性（最大800℃/25mpa）

半金属ガスケット：弾力性と強度の両方を持ち、熱サイクル条件に適した金属創傷ガスケット（グラファイトステンレス鋼ストリップ）など

• Q2：熱交換器でガスケットはどのような役割を果たしますか？

ガスケットは主に4つの機能を実現します。

シーリング：高温および冷たい液体が混合や漏れを防ぐ

圧力バッファリング：フランジ/プレート間のアセンブリストレスを補正します

中分の分離：構造設計を通して漏れ経路を拡張します

振動吸収：機器の操作中にマイクロモーション摩耗を減らします

• Q3：ガスケットを交換する必要があるかどうかを判断する方法は？

次の条件が発生した場合、ガスケットを交換する必要があります。

圧縮永久変形> 25％

表面亀裂または化学腐食ピット（深さ> 0.2mm）

サーマルサイクリング後のリバウンドレート<30％

測定された漏れ速度は、標準値の3倍以上