熱交換器はメンテナンス後に稼働に戻り、短期間正常に動作しますが、その後よくある問題が発生します。つまり、小さなフランジの漏れがシャットダウン イベントに発展します。ガスケットは「以前は機能していた」ため、以前に使用されていたのと同じ材料に交換されます。数週間後、同じ失敗が繰り返されます。多くの工場では、このサイクルが何年も続き、根本原因が誤解されたままで、労働時間と生産損失が費やされます。エクスチェンジャーが原因とされ、ボルトのトルク手順が調整され、アライメントがチェックされていますが、問題は解決しません。本当の問題は多くの場合、もっと単純です - ガスケットの材質がプロセス条件に決して適切ではなかったということです。
PTFE 熱交換器の信頼性の高いシール性能は、ガスケットの材質と化学的環境、温度、圧力、フランジの動作の適合に大きく依存します。 PTFE 装置は、金属腐食が許容できない攻撃的な酸、酸化剤、高純度の液体を頻繁に扱います。- PTFE 構造は熱交換器本体を保護しますが、ガスケットの材質が誤って選択されると、シール界面が最も弱い部分になります。ガスケットが破損する理由を理解するには、耐薬品性だけではシールの信頼性が保証されないことを認識する必要があります。圧縮特性、耐クリープ性、熱安定性も同様に重要です。
一般に ePTFE と呼ばれる延伸 PTFE ガスケットは、化学的適合性に優れ、不完全なフランジ表面に適合する能力があるため、多くの場合、腐食サービスの最初の選択肢となります。微多孔質構造により、傷やうねりを埋めることができ、高いボルト荷重に耐えられないプラスチック-ライニングまたは PTFE- ライニングのフランジに特に効果的です。実際には、150 度までの塩酸の使用において、未使用の延伸 PTFE ガスケットは、フランジの軽微な歪みに対応しながら化学的不活性を維持するため、優れた長期持続シールを提供します。-ただし、ePTFE の持続的な圧縮下では耐クリープ性が制限されます。温度と圧力が上昇すると、材料は徐々に緩和し、シール力が低下します。その結果、設置直後ではなく、熱サイクル後に遅延漏れが発生します。繰り返し発生する障害の多くは、インストール エラーではなく、この長期的な圧縮損失に起因しています。{11}}
PTFE エンベロープ ガスケットは、別の要件に対応します。これらは、ゴムや繊維などの圧縮性充填材を取り囲む薄い PTFE の外側ジャケットで構成されています。ソフトコアが低いボルト応力でシールし、壊れやすいフランジを保護するため、ガラス-ライニングの機器に広く使用されています。耐薬品性は、フィラーではなく PTFE エンベロープによって提供されます。制限は機械的な脆弱性にあります。 -締めすぎるとエンベロープに亀裂が入り、充填材が化学物質にさらされて急速な劣化が生じる可能性があります。さらに、繰り返しの熱膨張により、特にサイクルプロセスにおいて薄いジャケットが疲労する可能性があります。化学的適合性が適切であるにもかかわらず、メンテナンス直後に漏れが発生する場合、多くの場合、エンベロープへの機械的損傷が原因です。
充填 PTFE ガスケットは、耐クリープ性を向上させるように設計されています。ガラス、シリカ、カーボン、または鉱物フィラーが PTFE にブレンドされ、負荷がかかった状態で構造を安定させます。純粋な PTFE または延伸 PTFE と比較して、高温でのシール応力をはるかに長く維持します。これらの材料は、以前は熱サイクルによって緩和リークが発生していた中程度の圧力交換器で効果的です。そのトレードオフは化学物質過敏症です。-一部のフィラーは、強アルカリ、フッ化水素酸、または高度に酸化性の媒体と反応します。周囲温度で化学物質に定格されたガスケットは、微小な磨耗や浸透によってフィラーが露出すると、適合しなくなる可能性があります。-よくある間違いは、詳細な互換性チャートを確認せずに、機械的強度だけを目的として充填材料を選択することです。
金属-強化 PTFE ガスケットは、純粋なポリマー材料が過度に変形する高圧または高温条件に対する解決策を提供します。-これらの設計には、圧縮荷重に耐えるためにステンレス鋼またはその他の金属インサートが組み込まれており、PTFE は耐食性を備えています。これらは、PTFE 構造の上限温度付近で動作する熱交換器に特に適しています。補強材は長期にわたるクリープを防止し、熱膨張サイクル中のボルトの応力を維持します。-ただし、金属コアにより適合性が低下するため、より優れたフランジ位置合わせとより高い取り付け精度が必要になります。損傷したフランジでは、優れた強度にもかかわらず、柔らかい素材よりも密閉性が劣る可能性があります。
正しいガスケット材料を選択するには、単一の特性に焦点を当てるのではなく、相互作用する複数のパラメーターを評価する必要があります。化学的適合性によって材料が暴露に耐えられるかどうかが決まりますが、温度によってシール力が維持されるかどうかが決まります。圧力はクリープ挙動を決定し、フランジの状態は必要な適合性の量を決定します。低圧で動作する粗いまたはプラスチックライニングのフランジの場合、通常、延伸 PTFE が最適なシール性能を提供します。温度サイクルを伴う中程度の圧力では、充填 PTFE が耐クリープ性を向上させます。ガラス-で裏打ちされたノズルなどのデリケートな表面の場合、エンベロープ ガスケットにより機械的ストレスが最小限に抑えられます。高圧または持続的な高温の場合は、金属強化 PTFE が必要になります。{8}間違った選択は、取り付け時には許容できるように見えても、熱安定後に失敗し、トルク手順が間違っていたという誤った想定につながることがよくあります。
運用履歴により、この関係が頻繁に確認されます。多くの工場では、耐薬品性チャートのみを検証するため、短期間の使用後に同じガスケットを繰り返し交換します。高温になると、多くの材料は化学的には無傷であってもシール力を失います。したがって、漏れの原因は化学的ではなく機械的です。
ガスケットの選択は、熱交換器の材料と同等の重要性を持つ設計パラメータとして扱う必要があります。プロセス条件、フランジの状態、荷重特性を慎重に検討することで、交換を繰り返すよりもはるかに効果的に長期的な信頼性を判断できます。-困難なサービスの場合は、互換性データとテスト用のサンプル材料を提供できるガスケットメーカーに相談することで、シール性能が動作条件と一致し、発生源で再発する漏れの問題を確実に排除できます。
