개스킷의 종류 및 재질

각종 인허가 서류 작성 시 개스킷(Gasket)의 종류 및 재질에 대해 기록하는 항목이 있어 금번 그 내용에 대해 공유하고자 한다.

개스킷(Gasket)의 주요 기능은 플랜지 조인트에서 서비스 유체가 누출되지 않도록 플랜지 각 면의 요철을 밀봉하는 것이다.

 

 

 

개스킷의 종류 및 재질

 

개스킷의 종류 (Type)

프로세스 배관에 사용되는 세 가지 유형의 개스킷이 있다.

• Non-Metallic(비금속)
• Metallic(금속)
• Composite(컴포짓)

이들은 더 세부적으로 구분하여 다음과 같이 표현하기도 한다.

 

<표 1> 개스킷 종류

 

 

1. 비금속 개스킷

이 유형의 개스킷에 사용되는 가장 일반적인 재료는 Graphite(흑연), Rubber(고무), Teflon, PTFE, and Compressed Non-Asbestos Fiber (CNAF, 압축 비석면 섬유)이다. 이 개스킷은 Soft Gaskets이라고도 한다.

• 비금속 개스킷은 낮은 장력의 볼트 체결로 쉽게 압축할 수 있다.
• 이러한 종류의 개스킷은 150, 300 Class와 같은 저압 등급 플랜지와 저온에서도 사용된다. 그러나 흑연 가스켓은 500℃까지 사용할 수 있다.
• 고무 및 엘라스토머 개스킷은 탄화수소 서비스에는 사용되지 않지만 유틸리티 라인에는 사용된다.
• 비금속 개스킷은 가장 저렴하고 가장 쉽게 구할 수 있다.

또한 비금속 개스킷은 다음 그림과 같은 full face type과 inside bolt circle type으로도 구분된다,

<그림 1> 비금속 개스킷(Source: https://hardhatengineer.com/)

 

Full-face 개스킷 유형은 FF(flat-face) 플랜지에 적합하고, inside bolt circle(flat ring) 개스킷 유형은 RF(Raised-Faced) 플랜지와 함께 사용하기에 적합합니다.

 

 

2. 금속 개스킷 / 링 개스킷 / RTJ 개스킷

금속 개스킷은 Soft iron(연철), Low Carbon steel(저탄소강), Stainless Steel(스테인리스강), Monel 및 Inconel과 같은 재료로 제조된다. 이 개스킷은 ring gaskets 또는 RTJ gaskets이라고도 한다.

• 금속 개스킷은 일반적으로 900 Class 이상의 고압 등급 플랜지에 사용된다. 그들은 또한 고열에서도 사용된다
• 금속 개스킷을 사용할 때는 고장력 볼트 체결이 필요하다.
• 금속 개스킷은 매우 견고하고 가장 비싸다.

RTJ 개스킷은 두 결합 플랜지의 플랜지 면에 가공된 홈에 맞도록 되어 있다. 

RTJ 플랜지에는 Octagonal(팔각형) 및 Oval(타원형) 유형의 금속 개스킷이 사용된다. 

 

<그림 2> 금속 개스킷 (Source: https://hardhatengineer.com/)

 

 

3. 복합 개스킷 또는 반금속

복합 개스킷은 금속 및 비금속 재료의 조합이다. 서비스 요구 사항에 따라 다양한 유형의 재료 조합이 가능하다.

Spiral Wound, Metal Jacketed 및 Kamprofile 개스킷은 복합 개스킷 범주로 잘 알려져 있다. 그들은 광범위한 압력 및 온도 서비스에 사용된다.

복합 개스킷은 금속 개스킷에 비해 비용 측면에서 효율적이지만 취급 시 주의가 필요하다. 

복합 개스킷은 raised faces, male-female 및 tongue-and-groove flanges에 사용된다.

 

 

3.1 Spiral Wound 개스킷

가장 널리 사용되는 복합형 개스킷으로 광범위한 압력 및 온도 등급에 적합하다. 일반적으로 흑연 또는 PTFE가 filler 재료로 사용되고 stainless steel 재료가 winding 재료로 사용된다.

Spiral Wound 개스킷에는 세 가지 구성 요소가 있다. 

- Inner & Outer ring, filler material, and winding material

 

내부 ring은 winding 소재를 추가로 지지하는 데 사용된다. winding은 filler 재료와 winding 재료의 대체 층이다. filler 재료는 흑연 및 PTFE와 같은 부드러운 재료이며, winding 재료는 얇은 금속 시트로 stainless steel 재료가 사용된다.

 

<그림 3> Spiral Wound 개스킷 (Source: https://hardhatengineer.com/)

 

 

3.2 Kammprofile / Campofile 개스킷

Kamm/Cam profile Gasket에는 동심 홈이 있는 단단한 금속 코어가 있다. 흑연 또는 PTFE와 같은 filler 재료가 이 홈이 파인 금속 링에 겹쳐져 있다. Spiral Wound 개스킷보다 비용이 많이 들지만 blowout resistance(파열 저항)이 더 우수하고 큰 직경에서도 취급이 용이하다.

Kammprofile 개스킷은 Class 150에서 Class 2500 플랜지까지 다양한 서비스 유체 및 운전 압력·온도 등급에 사용된다.

 

<그림 4> Kamm/Cam profile Gasket (Source: https://hardhatengineer.com/)

 

 

3.3 금속 재킷 개스킷

Metal Jacketed Gasket에서 부드러운 filler 재료는 금속 재킷의 얇은 시트로 둘러싸여 있다. 

재킷 개스킷은 다양한 크기와 모양으로 쉽게 제작된다. 열 교환기, shells, channels 및 cover flange joints에 사용된다. valves의 body bonnet joints에도 사용된다.

 

<그림 5> Metal Jacketed Gasket (Source: https://hardhatengineer.com/)

 

 

개스킷 재료

비금속 개스킷은 다음과 같은 유연한 재질로 제조된다. 

• Compressed Non-Asbestos fiber(압축 비석면 섬유)
• PTFE
• Rubber
• Mica(운모)
• Ceramic fiber

금속 개스킷에 사용할 수 있는 재료 목록은 ASME B16.20에 나와 있고 다음과 같은 재료가 사용된다. 

• Soft iron
• Low carbon steel
• 4-6% Chrome, ½ Mo
• Stainless steel Type 304,316,347,410
• 또는 금속 개스킷은 설계자가 제안한 서비스 특정 재료

주의해야 할 유일한 사항은 개스킷의 경도가 항상 플랜지 재질보다 최소 50 BHN 낮아야 한다는 것이다.

만일 개스킷 경도가 플랜지보다 높으면 볼트 체결 시 개스킷이 톱니를 손상시켜 더 이상 누출을 방지하지 못 할 수 있다.

 

 

Spiral Wound gasket, Camprofile 및 금속 재킷 개스킷 등 복합 개스킷에서 사용되는 재료는 다음과 같다.

- Winding Strips 재료는 다음과 같다.

• Stainless steel 304,316,347 재질 등급
• 또는 Monel, titanium, duplex 등

- Filler 재료는 개스킷의 사용 온도에 따라 Flexible Graphite 또는 PTFE가 사용된다.

일 수 있습니다. PTFE는 고온 서비스에 사용되지 않습니다.

 

- Outer Ring은 대부분 탄소강(Carbon steel)으로 제조되는 반면, Inner Ring은 대부분 Stainless Steel Type 304,316,321,347로 제조된다.

그러나 Inner ring은 유체와 직접 접촉하기 때문에 파이프 내부의 유체 유형에 따라 고가의 Monel, titanium, duplex 등이 사용될 수도 있다.

 

Reference : https://hardhatengineer.com/what-is-a-gasket-types-of-gaskets/