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May 28, 2023

フランジガスケットの逃亡試験

Dopo l’annuncio degli emendamenti al Clean Air Act nel 1990, le emissioni fuggitive sono diminuite.

1990 年に大気浄化法改正案が発表されると、バルブやその他のプロセス機器に対する逃亡ガス試験が直ちに開始されました。 バルブステムシールなどの動的シールは主な排出源であり、エンドユーザーが検討すべき優先事項でした。

静的シールが注目を集めるようになったのは 2000 年代初頭になってからです。 製油所やその他の石油化学プラントでは、特に熱サイクルが発生したときに、フランジ ガスケットやその他の静的シールで大量の漏れが観察されていました。 初期のテストの一部は、ガスケットメーカーによってそのプロトコルを使用して実施されました。 通常、テストはメタンガスを使用して室温で実行され、漏れ検出器を使用して漏れを体積あたりの部数 (ppmv) で測定しました。

2004 年、シェブロンテキサコ社のデビッド リーブス氏は、カリフォルニア州エルセグンドにある自社施設で発生したガスケットの漏れについてバルブ試験サービスに連絡しました。 2 つのグループは、「パイプ フランジ ガスケットの試験プロトコル」というタイトルの、フランジ ガスケットに関する最初の逃亡試験規格を作成しました。

この規格は、バルブ用に書かれた試験規格と同様に、他の API 試験規格で現在も使用されているパラメータを設定しています (画像 1)。 許容漏れ量として 1,000 ppmv が記載されていますが、それが許容できるとは決して考えられませんでした。 この規格は比較試験を開始するための基礎として作成され、1,000 ppmv が試験を終了する限界でした。 ほとんどの漏れは 100 ppmv 未満でした。

2010 年、リーブスはガスケットをより高温でテストする必要があったため、「シェブロン超高温ガスケットテスト手順」が作成されました。 ガスケットの種類に応じて、1,000 F または 800 F で 100 時間の浸漬時間が含まれます。 2011 年に、ガスケット試験規格が変更され、「パイプ フランジ ガスケットのシェブロン逃散排出試験 (CFET) プロトコル」に名前が変更され、いくつかの重要な変更が加えられました。 以前のテストや現場で、隆起面の外径がうず巻きガスケットの外側の金属リングと激しく接触することがよくあることがわかりました。 これらのリングは塗装されることが多いため、テストの結果、その界面でシールが発生する可能性があることが判明しました。 この変数をテスト結果から取り除くために、この版の標準では、ガスケットの両側の 4 つの位置で外輪に溝を切り込む必要があります。

また、このエディションでは、ボルト トルクが 200 から 260 フィート ポンド (ft-lb) に増加しました。熱交換器内の不均一な加熱をシミュレートするために、1 つのフランジだけが 500 F に加熱されました。不均一な加熱は、ガスケットのラジアルせん断。 最新の編集は 2013 年で、ナットのトルクが 190 フィートポンドに減少しました。

シェルオイルには、バルブおよびガスケットタイプの受け入れ試験の試験基準を作成した歴史があります。 材料設備標準規格 (MESC) 石油技術者協会 (SPE) 85/300 は逃亡ガスに関する多くのテストで構成されていますが、国際標準化機構 (ISO) 15848-1 に準拠したテストを規定しています。 ISO 規格は、バルブの一時的排出試験規格です。 これは、機械的サイクルと熱サイクルの基準で構成されます。 機械的サイクルは不可能であるため、熱サイクルのみが実行されます。 指定されていませんが、通常、米国規格協会 (ANSI) フランジの最大定格圧力で 4 つの熱サイクルが完了します。 4 つの熱サイクルは、ほとんどのアプリケーションである ISO 規格の CO3 耐久クラスをシミュレートします。

2017 年に、米国機械学会 (ASME) は、B16.20 の新版「パイプ フランジ用金属ガスケット」をリリースしました。 規格の大部分は設計規格ですが、うず巻きガスケットに関しては 2 つの重要な試験部分があります。 「SW-2.2 構造」セクションには、規定の応力レベルまで圧縮した後の最小厚さが記載されています。 「セクション SW-2.6 性能試験」は、4 時間の保持期間後にメタンを使用して実行される室温一時的放出試験です。 最初に実行される漏れテストでは指定された圧縮応力レベルが低いため、厚さテストでは応力が増加します。

2017 年、流体シーリング協会 (FSA) はガスケットの逃亡試験規格の作成を開始しました。 この規格はシェブロン規格を出発点として使用しましたが、フランジ アセンブリの組み立てと漏れ測定技術の詳細を拡張して、再現性と精度を高めました。 研究開発テストは一部のガスケットメーカーおよび試験機関によって実施されました。

基本パラメータを画像 2 に示します。シェブロン仕様からの主な変更点には、熱サイクルが 3 回に減少し、2 レベルのオプションで許容漏れが減少したことが含まれます。 画像 3 は温度/圧力プロファイルを示しています。 部品の組み立てについては、規格の付録 C に記載されています。 ガスケットの外径の周囲にあるガス封じ込めスリーブは、周囲からの漏れを捕捉し、漏れ検出器を通過させるように設計されています。 この方法では、正確で安定したリーク読み取り値が達成できるはずです。 メタン漏れ検出器は、最新の米国石油協会 622 標準に従って校正されており、使用されている漏れ検出器のサンプリング レートに関係なく、再現可能な漏れの ppmv 読み取り値を提供します。

2020 年の出来事により、規格の発行に多少の遅れが生じました。 現在、レビュー段階にあり、今年後半にリリースされる予定です。

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Matthew Wasielewski は、ヤーマス リサーチ アンド テクノロジー LLC の社長です。 詳細については、www.yarmouthresearch.com をご覧ください。