볼트 플랜지 연결 어셈블리 (BFJA는) 파이프, 압력 컨테이너 및 히터의 주요 압력 경계로 연결됩니다.이러한 연결의 신뢰성은 엔지니어링뿐만 아니라 재료의 선택, 조립 및 유지 보수의 품질에 따라 달라집니다.개스킷과 볼트의 느슨함은 신뢰성에 영향을 주는 핵심 요소입니다.제대로 관리되지 않으면 느슨해지면 밀봉 성능이 저하되고 장기간 연결 무결성이 손상될 수 있습니다.볼트 플랜지 연결 어셈블리를 향상시키려면 (BFJA는)의 신뢰성은 패드 재료가 힘을 받는 동안의 행동 특성, 볼트 응력이 시간에 따라 변화하는 법칙, 그리고 언제 재조임 절차를 실시해야 하는지를 깊이 이해해야 한다.

언제 이완이 발생합니까?

슬라이스 개스킷 (예: 선반가공 폴리테트라 플루오로에틸렌)[PTFE]) 보통 실온에서 이완이 발생한다.그러나 반금속 개스킷 (예: 금속 꼬임 패드)[SWG]) 패드 이완에 대한 민감성이 낮다.반금속 개스킷은 개스킷이 느슨해져서 생기는 경우가 많지만 볼트 온도가 약으로 올라가면500°F（260°C) 이 경우 개스킷이 느슨해져 개스킷의 응력이 떨어집니다.

패드 재료 선택 요점

폴리테트라 플루오로에틸렌 (폴리 테트라 플루오로에틸렌)PTFE는) 재료의 유형과 가공 품질에 따라 힘을 받는 조건에서의 역학적 성능이 달라지는 밀봉 패드입니다.선반가공 또는 몰딩 기본PTFE는화학적 내성이 뛰어나지만 기계적 강도가 낮고 힘을 받을 때 연변이 큰 문제가 있을 수 있다.이로 인해 밀봉 패드가 시간이 지남에 따라 더 큰 이완 현상과 밀봉 응력 손실이 발생한다.이에 비해 변성 폴리테트라플루오로에틸렌(rPTFE는) 및 팽창체 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE는) 더 높은 품질의 수지와 공정화 마이크로 구조를 사용하여 연변을 현저하게 낮추고 강도를 높인다.rPTFE는또한 공심 유리 마이크로볼, 황산 바륨 및 이산화 규소와 같은 무기 충전재를 추가하여 특정 성능을 향상시킬 수 있습니다.이러한 재료는 일반적으로 플랜지 조인트에서 더 우수하며 치수 안정성이 필요한 중요한 응용 프로그램에서 실용적입니다.더 높은 압축 강도가 필요한 경우 금속 접착 패드 및 금속 이빨 패드와 같은 반금속 패드는 동적 조건에서 더 나은 하중 유지 능력과 최소 변형을 제공합니다.

TEADIT은테디는 팽창체 테트라플루오로를 공급할 수 있다ePTFE 24SH는유리구슬 변성 테트라플루TF1570은, 황산바륨 변성 테트라플루TF1580은, 이산화규소 변성 테트라플루TF1590은。

개스킷 재료 선택

재료 성능의 차이로 인해 적합한 개스킷 재료를 선택하려면 다음과 같은 구체적인 응용 요구 사항에 따라 수행해야 합니다.

* 작동 온도 및 압력

* 화학적 호환성

* 예상 플랜지 이동, 진동 또는 열 순환

* 장기 응력 유지 능력

그림 1: 테스트 데스크 (사진은 Teadit Tedy가 제공)

개스킷 재료를 선택한 후, 커넥터의 장기 무결성을 보장하려면 미국 기계 엔지니어 학회와 같은 볼트 하중 부과 및 유지 시간에 관한 규정과 같이 정해진 조립 규정을 엄격히 준수해야 합니다 (ASME는）PCC-1은압력 경계 볼트 플랜지 연결 어셈블(압력 경계 볼트 플랜지 합동 집합) 의 표준에 설명되어 있습니다.ASME는책임지다PCC-1은의 분과위원회는 현재 개스킷과 볼트의 이완 문제를 다루기 위해 이 표준을 확장하고 있다.다음 표준은2026년 발표.이 표준은 아직 발표되지 않았기 때문에 이 문서에 관련 내용을 포함할 수 없지만, 이번 업데이트는 다음과 같은 실천 클래스를 기반으로 할 것이다.

조립

1. 체류시간
개스킷 재료의 체류 시간은 개스킷이 처음 로드된 후에 느슨해질 수 있도록 허용합니다.이 일시정지는 응력 방출 처리를 적용하기 전에 초기 볼트 조임력의 손실이 해결되어 이완으로 인해 손실될 수 있는 개스킷 응력을 회복하는 데 도움이 됩니다.주변 온도에서 플랜지 주위를 통과하는 데 사용된 최종 토크 값을 힘 방출합니다.재토크 시작 (PCC-1은) 은 이 방법으로 응력을 방출하는 작업이지만 컨테이너에 온도 또는 작업 조건이 있을 때 적용됩니다.

그림2: 소프트웨어 인터페이스입니다.본 연구에 사용되는 테스트 벤치 그림1두 개의ASME B16.5의 NPS 4인치 플랜지 덮개 구성, 압력 등급은150, 8개5/8인치 볼트.

응변 필름을 통해 볼트 응력을 실시간으로 모니터링하다.플랜지 재료 사용ASTM A105의표준, 볼트 재료는SAE는레벨 (인장 강도는180제곱인치당 킬로파운드[ksi]）。상단 플랜지에는 압력을 가하는 내부 챔버로 통하는 구멍이 있습니다.이 연구에서는 이 기능이 사용되지 않았습니다.

업계 관례에 따라 휴식 시간을 몇 시간 또는 며칠 기다리는 것이 좋습니다.그러나 연구에 따르면 짧은 체류 시간 (예:15분) 재조이는 데 필요한 시간과 개스킷의 응력 유지 능력 사이에 실질적인 절충안을 제공할 수 있습니다.최적의 체류 시간은 개스킷 유형과 특정 작동 조건 등에 따라 달라집니다.따라서 현장 경험이나 제조업체 지침을 준수하여 검증해야 합니다.

2.토크 응용 기술

제어되고 일관된 토크 모드 (일반적으로 별 모드) 는 개스킷을 균일하게 압축하는 데 매우 중요합니다.응용 지침은 여러 번 성형 모드를 사용하여 토크를 가하고 최종 원형 모드로 마무리하는 동시에 교정 도구를 사용하여 정확한 하중을 확보해야 한다고 강조한다.체류 시간 이후의 이완 보상은 이완으로 손실된 예비 긴장력을 회복하기 위한 것이다.일부 최종 사용자는 초음파 또는 디지털 토크 검증 도구를 사용하여 볼트 응력 값 (가능한 경우) 을 기록하기 시작했습니다.정확한 조립은 이음매의 완전성을 위한 기초를 닦았지만 장기적으로 이 완전성을 유지하려면 능동적인 모니터링과 후속 절차를 실시해야 한다.

유지 보수 및 모니터링

볼트 응력 손실과 개스킷 웜 문제를 해결하기 위해 응력 방출 작업과 부팅 후 다시 조이는 두 가지 핵심 조치를 취했다.

그러나 작동 중에 온도가 상승하는 시스템의 경우 열팽창과 개스킷 변형으로 인해 추가 느슨함이 발생합니다.이 경우 적절한 볼트 하중을 복원하고 장기간 밀봉 성능을 보장하기 위해 부팅 후 다시 조입니다.

고온 시스템의 경우 구성 요소 온도가 여전히 낮은 것이 좋습니다.450°F（232°C) 에서 다시 조입니다.이 임계값을 초과하면 윤활제 열화 및 마찰 계수 (K계수)의 변화는 토크 정밀도에 큰 영향을 미쳐 응력 계산이 신뢰할 수 없게 될 수 있습니다.따라서 플랜지가 고온에 도달할 것으로 예상될 경우 이러한 악영향이 발생하기 전에 예열 단계에서 재조임 작업을 계획해야 합니다.1. 주의해야 할 것은,ASME PCC-1은핫 토크라는 용어가 핫 볼트 (단일 볼트 교체) 와 혼동되지 않도록 재조임 시작으로 대체되었습니다.이것은 계획적인 유지 보수 절차이지 대전체 작업 수리 활동이 아니다.이러한 프로그램은 모범 사례 및 업계 표준을 기반으로 하지만 개스킷 소재 및 적용 조건에 따라 유효성이 달라집니다.현장 테스트 및 데이터 기반 검증은 재고정 정책을 최적화하고 장기적인 조인트 안정성을 보장하는 데 필수적입니다.

현장 테스트를 통한 검증

최근에는 압축 하중과 느슨한 응력으로 인해 다양한 유형의 개스킷이 시간에 따라 어떻게 반응하는지 이해하기 위해 여러 개스킷 소재에 대한 몇 주간의 제어 테스트가 수행되었습니다.이 연구는 실온에서 개스킷을 분석했는데, 모든 종류의 개스킷이 다시 조여지기 전에 일반적으로 권장되는 4시간의 체류 시간이 필요한지, 아니면 짧은 간격으로도 비슷한 밀봉 성능을 제공하고 정지 시간을 줄일 수 있는지 평가하기 위한 것이다.주요 발견사항은 다음과 같습니다.

-금속재질 감김 패드 및 금속재질 이빨 패드와 같은 반금속 패드는 모든 테스트의 체류 기간 동안 매우 낮은 볼트 응력 손실을 나타냅니다.이러한 개스킷은 다시 조이지 않고도 초기 하중의 대부분을 유지합니다.예를 들어, 금속으로 감긴 패드의 응력 손실은 다시 조이지 않고 완전하다24시간 주기 간 변동분1.6%. 이것은 반금속 패드의 경우 몇 시간 후에 다시 조일 수 있는 이점이 적다는 것을 나타냅니다.

-반면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE는) 베이스 개스킷은 느슨한 동작에서 더 큰 차이를 보이며, 이는 재료 특이성 강화 전략의 필요성을 더욱 강조합니다.

• ePTFE는다시 조이지 않은 상태에서20시간 후 조기 응력 손실이 발생하여 응력 이완률이 달성되었다12.6%. 설치 후에만15분마다 다시 조여, 응력 손실이 거의 반으로 줄었다7.5%, 그리고1시간 (7.0%）、4시간 (5.9%) 및24시간 (3.0%) 이후의 개선은 미미합니다.이는 대부분의 효과가 짧은 기간 동안 실현되고 더 긴 지연은 체감 수익을 가져온다는 것을 보여준다.

• 변성 테트라 플루오로rPTFE는비슷한 이완 추세를 보이다.응력 손실은 다시 조이지 않을 때의12.5%하강 15분시의7.8%、1시간적6.6%、4시간적5.3%그리고24시간적4.4%체류 시간을 연장한 후 어느 정도 개선된 것으로 관찰되었지만, 대부분의 이점은 첫 시간 내에 실현될 수 있다.

• 선반가공 폴리테트라플루오로에틸렌(sPTFE) 성능 저하, 모든 테스트 재료 중 가장 높은 응력 손실: 다시 조이지 않을 경우20.0%. 응력 손실이 비교적 일찍 안정되었음에도 불구하고 (15분 단위로 감소12.3%), 하지만1시간 후에도11.7%，4시간 후11.3%, 지속적으로 높은 잔여 응력 손실을 나타낸다.설령24시간 후에도 그 응력 손실은 여전히 달성된다8.0%, 훨씬 높음ePTFE는또는rPTFE는. 이것은 비록sPTFE의 응력 손실은 빠르게 안정되고 있지만, 절대 응력 방출량은 다른 재료보다 훨씬 높기 때문에 까다로운 응용 환경에서 장기간 밀봉할 수 있는 신뢰성이 낮다.

다시 조이기 전에 가능한 한 체류 시간을 늘리는 것이 더 바람직하지만, 모든 패드 재료가 같은 처리 방식을 필요로 하는 것은 아니라는 연구결과가 있다.획일적인 방법은 서로 다른 개스킷 유형의 실제 행동을 반영할 수 없다.만약 시간 제한이 존재한다면, 반금속 패드는 일부 응용에서 응력 방출량이 매우 적기 때문에 다시 조일 필요가 전혀 없을 수도 있다.이에 비해 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE는) 베이스 개스킷은 표준 4시간 태그 이전에 일반적으로 사용할 수 있는 초기 재고정의 이점을 제공합니다.재료에 따라 대부분의 응력 손실은15에60분 이내에 복구됩니다.이러한 발견을 통해 유지 관리 팀은 더 현명하고 재료적인 특이성을 지닌 의사 결정을 내리고 볼트 연결 절차를 최적화하여 밀봉 성능을 향상시키는 동시에 불필요한 가동 중지 시간을 최소화할 수 있습니다.

고온의 영향

보다 높음500°F（260°C)의 작동 온도에서 볼트가 느슨해지는 현상이 크게 증가할 수 있습니다.미국 기계공학회 (ASME는) 압력 컨테이너 및 파이프 회의3에 발표된 연구 결과:

• 미국 재료 및 시험 협회 (ASTM은）A193 B7의레벨 볼트는725°F（385°C)에서 최대 예비 긴장 손실60%。

• ASTM A193의등급B16는볼트25%웜업 조건에서 표현이 더욱 좋다.

• ASTM A193의등급B8M은스테인리스 볼트는 열팽창의 차이로 인해 예비 긴장력을 얻기도 한다.

고온 서비스 응용에 있어서 재료를 신중하게 선택하는 것은 열 응력에서 이음매의 완전성을 유지하는 데 매우 중요하다.볼트 어셈블리는 고온에서 신뢰할 수 있는 성능의 재료로 업그레이드해야 합니다. 예를 들어ASTM A193 B16의볼트 응력 이완의 위험을 줄이기 위해

또한 볼트를 적절한 레벨의 너트와 함께 사용하는 것도 중요합니다.예를 들어,B16는볼트 조합 필요4수준 또는7레벨 너트로 너트의 느슨함을 최소화합니다.

볼트 플랜지 연결의 무결성은 토크 값과 개스킷 선택에 따라 달라질 뿐만 아니라 압축 및 열 하중에 대한 재료의 장기적인 행동에 대한 깊은 이해에 뿌리를 두고 있습니다.개스킷 이완, 볼트 응력 손실 및 플랜지 변위는 고립된 이벤트가 아니라 지속적으로 발생하는 현상이며 예측 유지 관리 전략, 재료 과학적 통찰력 및 조립 프로세스의 엄격한 준수가 필요합니다.

현장 데이터에서 개스킷 유형, 로드 유지와 온도 간의 복잡한 상호 작용이 지속적으로 밝혀짐에 따라 엔지니어는 재료별 테스트, 시간 최적화 및 검증된 재조임 절차를 통해 커넥터 성능을 연장하고 계획되지 않은 가동 중지 시간을 줄이기 위해 사전 예방적이고 데이터 기반 정책을 채택해야 합니다.

고품질의 밀봉 재료, 규범화된 조립 공정 및 엄격한 유지 보수 조치를 채택함으로써 각 업계는 플랜지 연결의 사용 수명을 효과적으로 연장하고 비계획적인 가동 중단의 위험을 줄일 수 있다.

작성자:TEADIT 테디그룹 Angelica Pajkovic, Scott Hamilton