ガスケット

ガスケットは、平らで薄い材料のシートから必要な形状を打ち抜くことによって製造され、シートガスケットとなります。シートガスケットは製造が迅速かつ安価で、繊維材料やマット状グラファイト（そして過去には圧縮アスベスト）など、さまざまな材料から製造できます。これらのガスケットは、使用される材料の不活性に基づいて、さまざまな化学的要件を満たすことができます。非アスベストガスケットシートは耐久性があり、複数の材料で構成され、厚みがあります。材料の例としては、EPDM、ニトリル、ネオプレン、天然ゴム、SBR挿入ゴムなどの鉱物ゴム、炭素ゴム、合成ゴムがあり、それぞれ異なる用途に適した独自の特性を持っています。^{[ 3 ]}シートガスケットを使用する用途には、酸、腐食性化学物質、蒸気、または弱アルカリが含まれます。柔軟性と優れた回復性により、シートガスケットの取り付け中に破損を防ぎます。^{[ 7 ]}

固体材料のガスケットの基本的な考え方は、板材から打ち抜くことができないものの、製造コストが安い金属を使用することです。これらのガスケットは、一般的に板材ガスケットよりも品質管理レベルがはるかに高く、より高い温度と圧力に耐えることができます。主な欠点は、固体金属をフランジヘッドと面一にして漏れを防ぐために、大きく圧縮する必要があることです。材料の選択はより困難です。金属が主に使用されるため、製造工程での汚染や酸化のリスクがあります。さらに、フランジが歪んで将来のガスケットとのシールが妨げられないように、使用する金属はフランジよりも柔らかくなければなりません。それでも、これらのガスケットは産業界でニッチな市場を開拓しています。

1912年にFlexitallicによって発明されたスパイラル巻きガスケット^{[ 8 ]}は、金属と充填材の混合物で構成されています^{[ 9 ]} 。一般的に、ガスケットは、金属（通常は炭素を多く含むかステンレス鋼）が円形の螺旋状に外側に巻き付けられ（他の形状も可能です）、充填材（通常は柔軟なグラファイト）が反対側から同じように巻き付けられます。これにより、充填材と金属の層が交互に配置されます。これらのガスケットでは、充填材がシール要素として機能し、金属が構造的なサポートを提供します。

これらのガスケットはほとんどの用途で信頼性が高いことが証明されていますが、効果的なシールを実現するためには金属要素を圧縮する必要があるため、低いシール荷重には対応できません。

定圧式ガスケットは、2つの構成要素から成ります。1つはステンレス鋼などの適切な材料で作られた固体キャリアリング、もう1つはキャリアリングの両側に配置された2つの対向するチャネル内に取り付けられた、圧縮性材料で作られた2つのシール要素です。シール要素は通常、プロセス流体と用途に適した材料（膨張黒鉛、膨張ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、バーミキュライトなど）で作られています。

定圧着応力ガスケットは、キャリアリングの形状がフランジの回転（ボルトの予圧によるたわみ）を考慮していることからその名が付けられています。他の従来のガスケットでは、フランジ締結具を締め付けると、フランジが荷重を受けて半径方向にたわみ、ガスケットの圧縮と応力が外縁部で最大になります。

定圧着応力ガスケットに使用されるキャリアリングは、フランジサイズ、圧力クラス、材質に応じてこのたわみを考慮して設計されているため、キャリアリングの形状を調整することで、シール領域全体にわたってガスケットの着座応力を半径方向に均一にすることができます。さらに、シール要素はキャリアリング上の対向する溝内のフランジ面によって完全に拘束されているため、ガスケットに作用する使用中の圧縮力はキャリアリングを介して伝達され、シール要素のさらなる圧縮を防ぎ、使用中も「一定」のガスケット着座応力を維持します。したがって、このガスケットは、クリープ緩和、高振動システム、熱サイクルといった一般的なガスケットの故障モードの影響を受けません。

一定着座応力ガスケットのシール性向上に関する基本的な概念は、(i)フランジシール面がシールを達成できる場合、(ii)シール要素がプロセス流体および用途に適合している場合、(iii)シールを実現するために必要な十分なガスケット着座応力が取り付け時に達成される場合、使用中にガスケットが漏れる可能性が大幅に減少するか、完全に排除されるというものである。

二重ジャケットガスケットは、充填材と金属材料を組み合わせた別の製品です。この用途では、両端が「C」字型に似た形状の金属製チューブに、その「C」字型の内側に収まるように作られた追加の部品を挿入し、接合部でチューブが最も厚くなるようにします。充填材は、シェルと部品の間に注入されます。使用時には、圧縮されたガスケットは、接触する両端（シェルと部品の相互作用による）で金属の量が多くなり、この2箇所がシールの役割を果たします。必要なのはシェルと部品だけなので、これらのガスケットは、シート状に加工でき、充填材を挿入できるほぼすべての材料から作ることができます。^{[ 10 ]}

カムプロファイルガスケット（カムシャフトの形状に似ていることから「カムプロファイル」と綴られることもあります。カムシャフトは内燃機関の回転部品です。^{[ 11 ]}）は、柔軟性と信頼性の高い性能を兼ね備えているため、多くの旧型シールで使用されています。カムプロファイルは、溝付きのソリッドコアと柔らかい被覆層で構成されています。この構造により、ガスケットを損傷することなく非常に高い圧縮が可能になり、非常に密閉性の高いシールが実現します。カムプロファイルガスケットは、ほとんどの用途で初期費用が高額ですが、長寿命と信頼性の向上によってそのコストは相殺されます。

カムプロファイルガスケットは、軟質カバーが完全に圧縮されるとすぐにシールが形成されるため、シールにかかる負荷が低く抑えられます。金属コアがしっかりとした支持構造を提供するため、許容ガスケット応力範囲が非常に広くなっています。

フィッシュボーンガスケットは、カムプロファイルガスケットやスパイラル巻きガスケットの直接代替品です。同様の材料を使用し、CNC加工機で製造されていますが、ガスケットの設計により、従来のガスケットに内在する欠点が解消されています。フィッシュボーンガスケットは、保管中や工場内でもほどけることがありません。丸みを帯びたエッジはフランジを損傷しません。追加された「ストップステップ」により、工場の起動時に高温トルクで締め付ける際に起こりがちな、フィッシュボーンガスケットの過圧縮や潰れを防ぎます。ガスケットの骨部分は延性を保ち、熱サイクルやシステム圧力の急上昇にも適応するため、耐久性と信頼性に優れたフランジシールとなり、同種の他のガスケットを大きく凌駕する性能を発揮します。

フランジガスケットとは、表面積を増やすためにフレア加工された2つのパイプの間に取り付けるタイプのガスケットです。

フランジガスケットには様々なサイズがあり、内径と外径によって分類されます。

配管フランジ用ガスケットには多くの規格が存在する。フランジ用ガスケットは大きく4つのカテゴリーに分類できる。

1. シートガスケット
2. 波形金属ガスケット
3. リングガスケット
4. らせん巻きガスケット

シートガスケットはシンプルな構造で、標準サイズに合わせてボルト穴ありまたは穴なしでカットされ、厚さや材質もパイプラインの媒体や温度、圧力に適したものが各種用意されています。

リングガスケットはRTJとも呼ばれます。主に海洋石油・ガスパイプラインで使用され、極めて高い圧力下での使用を想定して設計されています。楕円形、円形、八角形など、さまざまな断面形状の金属製のリングです。圧力を分散させるために中央に穴が開いているものもあります。

スパイラル巻きガスケットは高圧配管にも使用され、ステンレス鋼製の外輪と内輪、そしてグラファイトとPTFEで巻かれたスパイラル巻きステンレス鋼テープを詰めたV字型の中心部で構成されています。内部圧力がV字の面に作用し、ガスケットがフランジ面に密着します。スパイラル巻きガスケットの用途では、1/8インチと3/16インチの2種類の標準的な厚さが使用されます。1/8インチ厚のガスケットの場合は、0.100インチの厚さに圧縮することが推奨されます。3/16インチ厚の場合は、0.13インチの厚さに圧縮してください。

ソフトガスケットとは、柔らかい（柔軟な）シート材から切り出されたガスケットを指し、ボルトの荷重が低い場合でも表面の凹凸に容易に適合します。ソフトガスケットは、熱交換器、コンプレッサー、ボンネットバルブ、パイプフランジなどの用途で使用されます。

アニュラーシール（RTJシール）は、石油産業、油田掘削、圧力容器接続部、パイプ、バルブなど、幅広い用途に対応する、高い信頼性、高温耐性、高圧耐性を備えたシールです。

リングパッキン（RTJ）の動きは、軸方向の圧縮荷重によって変形したシールフランジの溝内で発生する不規則な流れとして説明できます。カラーシール（RTJシール）は荷重面積が小さいため、シール面と溝の間に大きな表面圧力が生じ、メンテナンス性が悪く、再利用には適していません。

圧力の不均一性は、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。まず、人的要因として、ボルトの予圧の非対称な適用があり、これが圧力の不均一性を引き起こす可能性があります。理論的には、フランジが押圧されるとシール面は完全に平行になりますが、実際には、パイプラインの中心線は完全に同心円状ではなく、フランジのボルトを締め付けるとフランジに不連続性が生じます。非対称な接続では、シール面が多かれ少なかれ変形し、圧力が低下し、走行荷重がかかり、漏れやすくなります。3つ目は、ボルトの配置密度が圧力分布に明らかな影響を与え、ボルトが密であるほど圧力が均一になります。

フランジのボルトを締めます。振動、温度変化、らせん状に巻かれたガスケットの応力緩和などの要因により、ボルトの張力は徐々に低下し、トルクが失われ、漏れの原因となります。一般的に、ボルトが長く、直径が小さいほど、トルクの損失を防ぐのに効果的です。細長いボルトは、トルクの損失を防ぐ効果的な方法です。一定時間加熱してボルトを伸ばし、所定のトルクを維持することは、トルクの損失を防ぐのに非常に効果的です。ガスケットが薄く小さいほど、トルクの損失が大きくなります。さらに、機械とパイプ自体の強い振動を防ぎ、隣接する機器の振動から隔離します。シール面への衝撃は無意味ではありません。締め付けたボルトに衝撃を与えないことで、トルクの損失を防ぐことができます。

シール面の仕上げを適切に行うことは非常に重要です。そうしないと漏れの原因となります。表面が滑らかすぎると、圧力によってガスケット材が吹き飛んでしまう可能性があります。また、表面が平坦に加工されていないと、漏れの経路ができてしまいます。目安としては、表面粗さを32RMSに加工するのが良いでしょう。これにより、表面が平坦であるだけでなく、圧縮時にガスケットにしっかりと食い込むのに十分な表面仕上げが得られます。

金属芯コーティングガスケットでは、芯の両面が柔軟で可鍛性のあるシーラントで覆われています。圧力クラス300までの強化金属シールもご用意しています。丈夫な金属芯が圧力シールの破損を防ぎ、柔らかい芯が優れたシール性能を発揮します。