카본 그라파이트 등급 가이드: 함침 코드 의미 및 서비스 조건별 등급 선택 방법

1. 카본 그라파이트 등급 구성 방식

카본 그라파이트 씰링 등급은 보통 두 부분으로 구성됩니다: 기본 그라파이트와 함침 코드. 예를 들어 M106D에서 M106은 미세입자 카본 그라파이트 기본재, D는 안티몬 함침을 뜻합니다. 소결된 그라파이트는 10~20%의 다공성을 가지고 있어, 씰로 사용하기 전에 다공성을 2% 이하로 줄이기 위해 함침 처리가 필수입니다. 따라서 함침재가 등급의 온도, 내식성, 강도 등급을 결정합니다.

Huahao Sealing의 함침 코드 규칙:

• F = 페놀 수지: 일반 내식성, 가장 저렴, 약 180℃까지 사용 가능
• H = 에폭시 수지: 페놀과 유사 등급, 물, 오일, 약산·약알칼리에 내성, 약 180℃까지 사용 가능
• K = 퓨란 수지: 더 넓은 산·알칼리 저항성; M106K 같은 식품 등급 수지 함침재는 FDA 관련 위생 서비스에 적합, 약 220℃까지 사용 가능
• D = 안티몬: 금속 함침, 500℃까지 사용 가능하며 강도와 경도가 크게 향상됨

같은 기본재라도 함침재에 따라 등급이 달라집니다: M106H와 M106D의 차이는 그라파이트 자체가 아니라 다공성에 채워진 재료 차이입니다.

2. 실제 등급 및 성능 데이터

다음 데이터는 Huahao Sealing의 기술 파라미터 표에서 발췌한 것으로, 선택 비교에 바로 사용할 수 있습니다.

2.1 M106H (에폭시 수지 함침)

• 최대 사용온도 180℃, 최대 매체 압력 1.5 MPa, 최대 주변 속도 25 m/s
• 압축강도 92 MPa, 굽힘강도 38 MPa, 열전도율 45 W/(m·K)
• 용도: 원심, 화학, 청수 펌프용 메커니컬 씰 링 및 부싱, 물, 오일, 약산·약알칼리 180℃ 이하

2.2 M106D (안티몬 함침)

• 최대 사용온도 500℃, 최대 매체 압력 2.0 MPa, 최대 주변 속도 25 m/s
• 밀도 2.20 g/cm³, 압축강도 190 MPa, 굽힘강도 72 MPa, 쇼어 경도 92 HS (제3자 시험), 열전도율 70 W/(m·K)
• 용도: 고온 열유 펌프, 용융염 펌프, 증기 밸브, 고온 오븐 컨베이어 부싱, 220~500℃ 서비스

2.3 M106K (식품 등급 수지 함침)

• 최대 사용온도 220℃, 최대 매체 압력 1.5 MPa, 최대 주변 속도 20 m/s
• 압축강도 90 MPa, 굽힘강도 36 MPa, 열전도율 42 W/(m·K)
• FDA 및 EU 식품 접촉 규격 준수, 완전 무유성 자기 윤활성; 초콜릿 믹서, 충진기, 제약 교반기 샤프트에 사용

2.4 M191T (탄화 등급)

• 최대 사용온도 600℃, 최대 매체 압력 2.5 MPa, 최대 주변 속도 20 m/s
• 압축강도 100 MPa, 굽힘강도 40 MPa, 열전도율 55 W/(m·K)
• 금속 함침 없이 500~600℃ 운전 가능; 태양열 용융염 펌프, 야금로 베어링에 사용

2.5 204B 및 59U

• 204B: 특수 내식성 함침, 해수 갈바닉 부식 저항, DNV 인증, 200℃ 및 95 MPa 압축강도, 해양 선미축 씰 및 해수 냉각 펌프 부싱용
• 59U: 베이비트 인레이 구조로 샤프트 편심 보상, 180℃, 88 MPa 압축강도, 최대 속도 15 m/s, 압력 변동이 있는 화학 펌프 및 교반기 씰용

일반 카본 그라파이트 기본재 참고: 탄소 함량 99.9%, 벌크 밀도 1.75~1.85 g/cm³, 쇼어 경도 78~82 HS, 회분 0.002%, 열팽창계수 4.0~5.0×10⁻⁶/℃, 함침 전 다공성 10~15%, 600℃ 불활성 분위기 기준.

3. 서비스 조건별 4단계 선택법

3.1 1단계: 매체 화학적 적합성

먼저 함침재와 그라파이트 모두를 공격하는 매체를 제외합니다: 강산화성 매체(고농도 질산, 크롬산, 발연 황산)는 일반 수지 및 금속 함침 등급을 사용할 수 없습니다. 해수 및 염화물 함유 매체는 204B를 사용합니다. 황화수소 함유 탄화수소 가스에서는 그라파이트 기본재는 영향 없으나 함침재는 개별 확인 필요합니다. 식품 및 제약 접촉면은 M106K 같은 식품 등급을 선택합니다.

3.2 2단계: 온도 한계

• 180℃ 이하: M106H 적합
• 180~220℃: M106K 또는 내식성 함침 등급
• 220~500℃: M106D
• 500~600℃: M191T
• 공기 중 사용과 불활성 분위기 구분 필요: 카본 그라파이트는 약 450℃부터 공기 중 산화 시작하며, 등급 온도는 비산화성 매체 또는 보호 분위기 기준임

3.3 3단계: 매체 압력 및 구조

등급별 최대 매체 압력(1.0~2.5 MPa)은 면 압력 계산에 따른 경계값입니다. 1.5 MPa 이상은 균형형 메커니컬 씰을 사용해 면 압력을 낮춥니다. 더 높은 압력이나 강한 압력 변동(교반기, 왕복 압축기)에는 샤프트 편심 보상 구조인 59U 같은 인레이 구조를 권장합니다.

3.4 4단계: P-V 값 확인

면 압력 P(MPa)와 미끄럼 속도 V(m/s)의 곱이 마찰열 부하를 결정합니다. 등급별 최대 속도 15~25 m/s와 최대 압력은 상호 연관된 제약 조건으로, 둘 다 한계까지 사용할 수 없습니다. 고열 부하에는 열전도율이 높은 등급을 선호합니다: M106D(70 W/(m·K))가 M106H(45 W/(m·K))보다 우수하며, 플러시 또는 쿼치 냉각과 함께 사용됩니다.

4. 요약

등급을 읽는 핵심은 후반부: 함침 코드가 온도 및 내식 등급을 결정합니다. F/H/K 수지 계열은 180~220℃ 이하 일반 화학 서비스용, D(안티몬)는 220~500℃ 고온 고강도 서비스용, 특수 처리(M191T 탄화, 204B 해수 내식 함침)는 양 끝단인 600℃ 극한 고온 및 해양 부식 환경을 커버합니다. 선택 순서는 고정되어 있습니다: 매체 → 온도 → 압력 → P-V 값 — 네 단계를 모두 통과해야 등급이 적합합니다. 등급표는 대표값을 제공하며, 실제 프로젝트에는 매체 조성표, 온도, 압력, 샤프트 직경 및 속도를 제조사에 보내 검토받는 것이 표 숫자만 맞추는 것보다 신뢰성이 높습니다.