2013 Fiscal Year Annual Research Report
非石綿ガスケットの高温特性評価とフランジ締結体の寿命予測
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23560173
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| Research Institution | Numazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
小林 隆志 沼津工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (10161994)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 裕一 東京電機大学, 工学部, 教授 (10163841)
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| Keywords | ガスケット / フランジ締結体 / 高温 / 変形特性 / ボルト軸力 / 密封特性 |
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| Research Abstract |
本研究では、石綿ガスケットの使用禁止後、耐熱性、強度の観点から高温条件下で多く用いられているPTFE（四ふっ化エチレン）系ガスケットについて、高温におけるガスケット特性の評価方法を確立し、最終的に化学プラントなどで使用されるガスケット付きフランジ締結体の安全性評価方法の確立を目的とした。実施計画の記載項目についての成果は以下の通りである。
(1)高温におけるガスケット特性試験：高温での変形特性測定により、PTFE系ガスケットは温度が上昇すると軟化して荷重支持能力が低下し、フランジ面間を流動すること、また、この流動によるガスケットの厚さ変化はガスケットに作用する最高ガスケット面圧と最高温度に支配されることを明らかにした。ガスケットの変形量（厚さ変化）と温度との関係を等高線表示する方法を示した。ガスケットの線膨張係数の測定方法も提案した。
(2)フランジ締結体の寿命予測法の確立：フランジ締結体を用いて、温度変動時のボルト軸力変化挙動を明らかにした。フランジ締結体が受けた最高温度を超えない範囲内では、温度サイクルを受けても、継続的なボルト軸力低下はみられないことを明らかにした。最終年度には、フランジ、ボルト及びガスケットを等価なばねに置き換えたフランジ締結体モデルを提案し、ガスケットの変形特性及び熱膨張を考慮して、温度変動時の残留ボルト軸力を予測する方法を示した。これにより、フランジ締結体の施工条件（ボルトの初期締付け力）及び運転条件（最高使用温度、温度変動条件）を考慮して残留ボルト軸力を予測することが可能となり、フランジ締結体を安全に運用できるか否かを判断する根拠を与える成果を得られた。
(3)ガスケット試験方法の確立と規格化：ガスケットの高温における変形特性測定方法及び線膨張係数の測定方法を示すことができた。本研究成果を規格化して、社会で役立てることは今後の課題である。
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