Gasket의 Seal 기구 2

1. 기밀 개시점과 기밀 한계점

Gasket의 역할은 밀봉유체의 누설량을 허용값 이내로 억제하여 그 상태를 유 지하는 것이다. Gasket 및 Bolt의 하중과 변형량의 관계를 그림1에 나타냄다.실선은 일정압력의 밀봉유체를 봉입한 누설 실험에서 얻어지는 Gasket의 압축 복원 특성곡선이다. 파선은 Gasket를 장착한 플랜지 클러치에서 볼트의 하중 신장 선도이다, 실을 안전하게 유지 관리하기 위해서는 초기 체결시에 기밀개 시점(A점) 이상의 하중(B점)을 Gasket에 부하해야 한다. 또 운전시에 밀봉 유 체에 의한 내력 (FG) 및 크리프 완화 등에 의한 하중 감소(B-G-K)기 있을 지라 도 볼트를 다시 체결하여 항상 기밀 한계점(C점) 이상의 하중을 Gasket에 작 용시켜야 한다. 초기 체결시 밀봉은 그림 가운데 A B C 영역에서 시행되며 일 반적으로 A점은 C점보다 높다. 침투 누설과 접면 누설에 미치는 인자의 영향 이 적어지면 A점은 내려가고 실 성능은 향상 된다. 내침투성 재료( 예를 들면 팽창흑연)의 비금속 Gasket, 내침투성 구조의 Semi-metal 및 Metal Gasket의 사용으로 침투 누설은 감소 한다. 접면 누설의 감소는 Gasket 페이스트나 실 테이프의 보조 Gasket의 병용이 효과적이다. 그러나 고온, 초진공용의 실 상 태에서는 보조 Gasket 도 사용 할 수 없어 금속 Gasket의 거친 돌기의 소성 변형에 의해 밀봉이 시행된다. 거친돌기의 표면성상(표면거칠기와 가공 방향), Gasket의 접촉 폭, 접선력 및 재료 등이 실 성능에 영향을 준다.

2. Gasket의 항복응력(y) 및 Gasket Factor(m)

금속간의 접촉면에서 유체의 누설을 허용값 이하로 억제하기 위하여 플랜지

사이에 Gasket를 끼워 밀착시키면 플랜지 면의 불규칙한 부분을 따라 Gasket 가 소성 영역으로 들어가 변형하므로 틈새가 메워져 유체의 누설을 막을 수있다 유체의 누설을 막는데 필요한 Gasket의 변형 정도는 플랜지 면의 거칠 기에 따라 다르지만 플랜지 면의 요철을 Gasket가 메워 밀봉시키는데 필요한 하중은 플랜지가 받는 내압 또는 외압에 관계 없이 일정하다. 이힘을 압력 단 위로 표시하면 Gasket의 종류에 따라 일정하며 이 값을 Gasket 응력(Gasket yielding stress or Gasket seating stress)이라 하고 y로 표시한다. 따라서 플랜지면의 밀봉을 위해서는 Gasket이 이 항복 응력 이상 받아야 함을 알 수 있다. Gasket는 플랜지 내부 압력이 없는 상태에서 볼트의 체결에 의해 압력 을 받는다. 그러나 내압이 작용하면 플랜지를 벌어지게 하는 방향의 힘(Hydrostatic End Force)와 Gasket에 작용하는 내압 (Internal Force)을 받게 된다. 만일 End Force가 커서 Gasket에 작용하는 힘(접촉력)이 Gasket의 항복 응력 보다 작으면 유체가 누설되며 또한 접촉력이 너무 작으면 Gasket 옆면에 작용하는 압력 때문에 Gasket이 옆으로 밀려 나올수도 있다. Gasket 계수(m) 는 다음과 같이 정의 된다.

Gasket 계수(m)은 Gasket의 재료와 모양에 따라 다르지만 작용하는 내압에 따 른 변화는 넓은 압력범위에서 아주 작다. 따라서 Gasket의 항복응력(y)와 Gasket 계수 m은 Gasket 재료와 모양이 일정하면 같은 값을 가진다고 생각할 수 있다.