5.1 고정 씰 요소의 열 균열

Heat Checking of a Stationary Seal Element

 

그림 3-145는 비정상 운전시 경금속면에 발생한 내용을 설명하고 있다. 이 특정 조각은 가벼운 탄화수소를 취급하는 프로세서 펌프내의 주조 스텔라이트 씰이다. 이 조각에 대한 씰 운전의 회전요소는 카본이다.

그림 3-145 씰 표면의 윤활막 파괴후 열집중으로 인한 응력 균열

응력균열은 극히 국부적인 상태를 나타내는 카본 회전요소와 직접 접촉한 표면으로 제한되었다는 사실이 중요하다. 다른 부위는 대기온도 상태에 있는데 반해 경금속 표면에 발생한 집중열에 의해 표면균열이 발생했다. 정지요소에 미친 열은 씰 표면간의 윤활막 결핍에 의한 것이 틀림없으며, 윤활막은 회전 및 정지 요소간의 접촉을 방지한다. 어떠한 이유로 윤활막이 파괴되는 순간 높은 열이 발생하며 거의 순간적으로 경금속의 표면이 균열된다.

그림 3-146 44배 확대시 나타난 열 균열된 표면

 

높은 온도에서 금속표면은 팽창하려 하지만, 주위 온도상태에 있는 표면아래의 금속은 표면 금속의 팽창을 방해한다. 표면 금속의 팽창이 선형이 아닌 만큼 위쪽으로 휘게 된다. 실제로 탄성이 없기 때문에 균열이 발생한다. 정지 요소의 평평한 표면 위로 약간 올라온 균열의 모서리는 카본 회전요소 재료를 깎는다.

그림 3-146은 열 균열 상태를 44배 확대한 것이다. 균열 양쪽중 밝은 쪽이 정지요소의 평평한 표면 위로 올라온 쪽의 금속이고, 카본 회전요소로 연속 마모됨을 알 수 있다. 일반적으로, 첫 번째 문제 신호로 씰판 외곽 면에 커다란 카본 찌꺼기가 나타남을 알 수 있다.

경금속의 열 균열은 씰 표면에서 생성된 열 때문이므로, 씰 표면간의 윤활막 파괴를 무엇이 일으키는지 알아내야 한다. 만약 펌프가 저압에서 인화하는 가벼운 탄화수소를 취급한다면 씰의 적절한 플러싱을 위해 씰을 점검해야 한다.

양호한 씰 설치작업을 하려면 청결을 유지하기 위해서는 모든 배관과 씰 Chamber의 개구부를 점검해야 한다. 빈번히, 유체의 재순환을 최소화하거나 압력 감소를 위해 플러싱 라인 내에 오리피스가 설치된다. 오리피스가 사용되는 경우 막힘을 방지하기 위해 직경이 1/8 in 이하가 되어서는 안된다. 펌프의 흡입 손실은 씰 표면의 윤활막 손실을 반드시 일으킨다. 펌프에서 전유량이 흐르는 상태에서 작은 난류가 생길지라도 적절한 씰 윤활의 감소를 초래한다. 부정확한 조립으로 씰 표면에 기계적 과도하중이 가해져도 똑같은 현상이 발생할 수 있다.

무엇이 이같이 단단한 재료의 열 균열을 유발하는지를 밝히는 것은 씰 문제의 원인을 규정하는데 도움을 준다. 연속적인 열 균열에 대한 어떠한 원인도 발견되지 않을 때 대안은 단지 온도차와 조건에 대한 저항성 재료를 사용하는 것이다.

불행하게도, 이러한 조건에 대한 저항 재료는 부식에 대해 양호한 저항을 갖지 못하므로 사용이 제한된다.

 

TRAC Mark INCOSYS