- ▸카본 그라파이트 관련 고장은 마모, 열 균열, 파손의 세 가지 유형으로 나뉘며, 씰 링 면 상태를 보면 어떤 문제인지 알 수 있습니다.
- ▸마모는 주로 건식 마찰과 고형물에 의해 발생하며, 정상적인 면은 1,000시간당 0.05 mm 이하로 마모되어야 합니다.
- ▸열 균열은 과도한 국부 온도 구배에서 비롯되며, 밀집된 방사형 균열은 재료 강도를 초과하는 열 응력을 나타냅니다.
- ▸파손은 주로 설치 시 응력 집중, 망치 조립, 부적절한 O-링 홈 설계 때문이며, 카본 그라파이트는 압축에서 150-300 MPa를 견디지만 인장에서는 그 10분의 1 정도만 견딥니다.
- ▸문제 해결 순서: 먼저 운전 조건(공동 현상, 데드헤딩, 고형물), 다음 설치, 마지막으로 재료 점검
- ▸API 682의 씰 챔버 온도 및 플러시 계획 요구사항은 열 균열과 건식 마모라는 두 가지 근본 원인을 정확히 겨냥합니다.
고장 분석의 첫 단계는 씰을 열고 씰 링 면을 관찰하는 것입니다. 카본 그라파이트 고장 유형은 특징적인 흔적을 남기며, 이 흔적이 근본 원인을 직접 알려줍니다.
I. 마모: 재료가 제거되었을 뿐 파손되지 않음
마모는 과도한 씰 링 면 마모와 점진적인 누설 증가로 나타납니다. 두 가지 경우가 있습니다.
건식 마찰 마모
1.근본 원인: 플러시 중단, 펌프 데드헤딩, 또는 매체 플래싱으로 인해 액체막이 사라짐
2.면 특징: 전체 면에 걸쳐 균일하게 밝고 거울처럼 광택이 나는 마모
3.예방: 플러시 계획을 유지하고, 장기간 저유량 운전을 피하며, 건식 운전에 적합한 등급(PTFE 또는 안티몬 함침)을 지정
입자 마모
1.근본 원인: 매체 내 고형물이 씰 링 면 사이에 박히거나 구름
2.면 특징: 원주 방향의 긁힘과 홈
3.예방: 플러시 여과 또는 하이드로사이클론 추가; 경질/연질 조합(그라파이트 대 실리콘 카바이드)이 연질/연질 조합보다 고형물에 더 강함
II. 열 균열: 방사형 균열과 열 변형
열 균열은 열 응력에 의한 고장입니다. 국부적인 씰 링 면 온도가 급격히 변하며, 뜨거운 표면은 팽창하지만 내부는 더 차가워 인장 응력이 재료 인장 강도(압축 강도의 약 10분의 1)를 초과합니다.
1.원인 1: 건식 마찰 또는 PV 한계 초과 — 마찰열이 빠져나가지 못함
2.원인 2: 열 충격 — 차가운 매체가 뜨거운 면에 닿아 100℃ 이상의 온도 차 발생
3.원인 3: 열 경로 접촉 불량으로 열이 씰 링 면에 축적됨
4.면 특징: 회전 방향에 수직인 미세한 방사형 균열, 별 모양 또는 빗살 모양
5.예방: 씰 챔버 온도 제어(API 682 플러시 계획의 핵심 목표); 열전도율이 높은 등급 선택 — 카본 그라파이트는 70-150 W/(m·K)로, 열전도율이 높을수록 열 응력 감소; 뜨거운 면에 급냉 사이클 피함
III. 파손: 조각이 떨어져 나감
파손은 기계적 응력 고장으로, 씰 링이 조각으로 갈라지거나 가장자리에서 부서집니다.
1.설치 응력: 불균일한 글랜드 볼트 조임 또는 2차 씰에서 과도한 간섭으로 하중 집중
2.망치 조립: 링을 직접 타격; 그라파이트는 소성 변형이 없어 응력이 균열로 방출됨
3.부적절한 O-링 홈 설계: 홈 깊이 부족으로 압축률이 25%-30%를 초과해 링이 벌어짐
4.공동 현상 및 진동: 축 방향 흔들림과 반복적인 면 충격
5.예방: 대각선 및 균일하게 조임; 부드러운 도구, 가열 또는 프레스 사용 조립; 표준 압축률로 홈 설계; 펌프 내 공동 현상 원인 제거
IV. 문제 해결 순서
1.운전 기록 우선: 온도, 압력, 데드헤딩 이력, 고형물 함량
2.면 증거 다음: 마모, 균열 또는 파손이 세 가지 유형과 일치하는지 확인
3.설치 기록: 조임 순서, 씰 압축, 축 방향 유격
4.재료 마지막: 화학적 적합성, 강도 및 PV 여유
Huahao Sealing의 고장 분석 경험에 따르면, 대부분의 사례는 운전 조건과 설치 문제에서 비롯되며 재료 자체는 대체로 양호합니다. 올바른 재료 선택은 재료 문제를 배제할 뿐이며, 운전 및 설치의 공학적 관리가 실제 씰 수명을 결정합니다.