고무 압출성형 호스는 성형 다이를 통해 미경화 고무 화합물을 강제로 통과시켜 연속 프로파일(일반적으로 원형이지만 타원형, 평면 또는 다중 보어)을 생성한 다음 최종 물리적 특성을 설정하기 위해 가황 처리하여 제조됩니다. 압출 공정은 단일 연속 생산 실행에서 일관된 벽 두께, 엄격한 치수 공차 및 강화 레이어 통합을 가능하게 하여 거의 모든 유체 취급 산업에서 산업용 호스의 주요 제조 방법이 되었습니다.
구성 레이어
강화 고무 호스는 복합 구조입니다. 각 레이어는 고유한 엔지니어링 기능을 제공합니다.
- 내부 튜브(라이너) - 전달 매체와의 화학적 호환성을 위해 구성된 유체 접촉 층. 여기서 재료 선택은 가장 중요한 사양 결정입니다.
- 강화 — 하나 이상의 편조 직물(폴리에스테르, 나일론, 아라미드), 나선형으로 감긴 와이어 또는 편직 코드가 작업 압력 하에서 압력 억제 및 치수 안정성을 제공합니다. 작동 압력이 높을수록 더 많은 보강 플라이나 더 높은 인장력을 갖는 와이어가 필요합니다.
- 외부 커버 - 사용 중 마모, 오존, UV 노출, 화학 물질 및 기계적 손상으로부터 보강재를 보호합니다. 일반적으로 유체 호환성보다는 환경 저항을 최적화하기 위해 내부 튜브와 다르게 구성됩니다.
일반적인 고무 화합물과 그 응용
압출 호스의 성능 범위는 엘라스토머 화합물에 의해 정의됩니다. 산업 응용 분야에서 가장 많이 사용되는 화합물은 다음과 같습니다.
- NBR(니트릴부타디엔 고무) — 석유 기반 오일, 연료 및 유압유에 대한 탁월한 내성; 온도 범위는 일반적으로 -40°C ~ 120°C입니다. 연료 라인, 유압 호스 및 오일 이송 용도를 위한 표준 선택입니다.
- EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머) — 증기, 뜨거운 물, 오존 및 풍화작용에 대한 뛰어난 저항성; 연속 최대 150°C의 온도 범위. 자동차 냉각 호스, 증기 호스, 수용액을 운반하는 화학 공정 라인에 널리 사용됩니다.
- 네오프렌(CR) - 내유성, 난연성 및 내후성의 균형이 양호합니다. 해양용, 냉동용, 산업용 범용 호스에 사용됩니다.
- SBR(스티렌부타디엔 고무) — 물, 공기 및 약한 화학 물질 서비스를 위한 비용 효율적인 범용 화합물; 오일이나 연료 접촉에는 적합하지 않습니다.
- FKM / 바이톤 — 공격적인 화학물질, 연료 및 최대 200°C의 고온에 대한 탁월한 저항성을 지닌 프리미엄 화합물입니다. NBR이 부족한 까다로운 화학 공정 및 연료 시스템 응용 분야에 적합합니다.
- 실리콘(VMQ) — 극한의 온도 범위(-60°C ~ 230°C), 저온에서 탁월한 유연성, 깨끗하고 무취; 식품 및 의약품 이송, 터보차저 호스 및 의료 응용 분야에 사용됩니다.
성형 호스(사전 성형 호스 또는 몰드 엔드 호스라고도 함)는 맨드릴을 사용하여 가황하는 동안 호스를 특정 형상(엘보우, S자 굽힘, 감소 곡선)으로 성형하여 압출 공정을 확장합니다. 이는 현장 굽힘 없이 정의된 라우팅 경로를 준수하는 호스 어셈블리를 생산하며, 이는 공간이 엄격하게 제한된 자동차 언더후드 응용 분야 및 프로세스 플랜트 설치에 중요합니다.
고무 성형품: 제조 방법 및 설계 고려 사항
고무성형품 경화되지 않은 고무 화합물을 성형된 캐비티에 배치하고 열과 압력을 가하여 부품을 동시에 형성하고 가황시켜 생산된 모든 부품을 포함합니다. 연속 프로파일을 생성하는 압출과 달리 몰딩은 사실상 모든 3차원 형상의 개별적인 그물 모양 구성 요소를 생성합니다. 이로 인해 모든 산업 부문에서 씰, 개스킷, 진동 마운트, 다이어프램, 부싱, 그로밋 및 정밀 맞춤형 부품을 제조하는 방법으로 선택됩니다.
1차 성형 공정
- 압축 성형 - 사전에 계량된 미경화 고무 충전물을 열린 금형 캐비티에 직접 넣고 금형을 프레스 압력으로 닫고 열이 가황을 유발합니다. 가장 간단하고 비용 효과적인 툴링 방법은 중간 정도의 복잡성을 지닌 부품과 적당한 생산량에 매우 적합합니다. 분할선에 플래시가 형성되면 트리밍이 필요합니다.
- 트랜스퍼 성형 - 고무 화합물을 금형 캐비티 위의 포트에 넣고 램 압력을 가해 스프루를 통해 닫힌 금형으로 밀어 넣습니다. 압축 성형보다 더 깨끗하고 치수 일관성이 높은 부품을 생산하고 더 복잡한 형상을 처리합니다. 금속 인서트가 있는 다중 캐비티 공구 및 부품에 적합합니다.
- 사출 성형 — 사전 가소화된 고무는 완전히 닫힌 다중 캐비티 금형에 고압으로 주입됩니다. 툴링 비용은 가장 높지만 최고의 치수 반복성, 가장 짧은 사이클 시간 및 최소한의 재료 낭비를 제공합니다. O-링, 자동차 씰, 의료 기기 부품과 같은 대용량 정밀 부품에 선호됩니다.
고무-금속 접착
많은 고무 성형 제품에는 금속 인서트가 포함되어 있습니다. 이는 금속 표면에 도포된 접착 프라이머를 사용하여 성형 및 가황 주기 동안 부품에 접착됩니다. 고무-금속 접착 부품은 고무의 탄성 컴플라이언스와 금속의 구조적 강성 및 치수 정밀도를 결합하여 움직임을 흡수하면서 하중을 전달해야 하는 엔진 마운트, 진동 방지 부싱, 유압 어큐뮬레이터 블래더 및 플랜지 커넥터와 같은 구성 요소를 가능하게 합니다. 결합 무결성은 ISO 813 또는 ASTM D429에 따른 박리 및 전단 강도 테스트를 통해 검증됩니다.
성형 고무 부품의 주요 사양
고무 성형 제품을 소싱할 때 다음 기술 매개변수는 제품의 목적 적합성을 정의하며 조달 문서에 명시적으로 지정되어야 합니다.
- 엘라스토머 화합물 및 경도(쇼어 A) — 경도 범위 30-90 Shore A는 매우 부드러운 밀봉 개스킷부터 견고한 구조용 마운트까지의 스펙트럼을 포괄합니다. 화합물 계열(NBR, EPDM, FKM, 실리콘 등) 및 경도를 ±5 Shore A로 지정
- 인장강도 및 파단신율 — ISO 37 또는 ASTM D412에 따라
- 압축 세트 - 지속적인 압축 하중 이후의 잔류 변형; 구성 요소가 서비스 수명 동안 접촉 응력을 유지해야 하는 밀봉 응용 분야에 매우 중요합니다.
- 치수 공차 - ISO 3302에 따른 성형 고무 공차(M1~M4 등급) 공칭 크기의 임계 치수는 명시적으로 호출되어야 합니다.
- 유체 및 온도 저항 — ISO 1817 또는 ASTM D471에 따른 침수 테스트를 통해 작동 온도에서 서비스 유체에 노출된 후 부피 팽창 및 특성 유지를 확인합니다.
고무 벨로우즈 익스펜션 조인트: 기능, 유형 및 엔지니어링 매개변수
고무 벨로우즈 확장 조인트는 배관, 용기 및 연결된 장비에 파괴적인 응력을 가할 수 있는 열 움직임, 기계적 진동, 정렬 불량 및 압력 맥동을 흡수하기 위해 배관 시스템에 설치된 유연한 커넥터입니다. 일련의 회선 또는 주름으로 이루어진 벨로우즈 형상을 통해 조인트가 압력 밀봉을 유지하면서 축 방향, 측면 방향 및 각도 방향으로 편향될 수 있으므로 양쪽의 견고한 파이프 섹션을 효과적으로 분리할 수 있습니다.
디자인 구성
- 단일 아치(단일 구) - 가장 일반적인 구성 하나의 회선이 다방향 움직임을 흡수합니다. HVAC, 펌핑 및 공정 플랜트 서비스의 적당한 변위 및 정렬 불량에 적합합니다.
- 이중 아치(이중 구) - 두 개의 회선은 단일 아치보다 더 큰 측면 및 각도 편향 용량을 제공합니다. 설치된 길이를 늘리지 않고 더 높은 움직임 흡수가 필요한 곳에 사용됩니다.
- 다중 회선 벨로우즈 - 다중 회선은 매우 큰 축 이동을 허용합니다. 긴 파이프라인과 지역 난방 시스템의 열팽창 응용 분야에 사용됩니다.
- 묶인(제한된) 확장 조인트 — 타이 로드는 축 이동을 제한하고 파이프 앵커가 아닌 구조물에 압력 추력을 전달하여 복잡한 시스템에서 파이프 지지 설계를 단순화합니다.
- 플랜지형 및/또는 스풀형 조인트 — 플랜지 끝부분을 사용하면 표준 파이프 플랜지에 직접 연결할 수 있습니다. 스풀 본체(두 플랜지 끝 사이의 고무 튜브)는 추가적인 유연성을 제공하며 펌프 연결 시 진동 차단에 특히 효과적입니다.
익스펜션 조인트용 고무 화합물 선택
내부 라이너 화합물은 운반되는 유체와 호환되어야 합니다. 외부 커버는 설치 환경을 견뎌야 합니다. 일반적인 페어링에는 온수, 증기 및 화학 서비스용 EPDM이 포함됩니다. 석유 및 석유 시스템용 NBR; 해수 냉각 및 해양 서비스용 네오프렌; 높은 인장 강도와 인열 저항이 우선시되는 슬러리, 채광 및 연마재용 천연 고무(NR) 또는 SBR이 있습니다. 보강재는 일반적으로 압력 하에서 치수 무결성을 유지하기 위해 플랜지 비드 영역에 강철 와이어 링이 내장된 폴리에스터 또는 나일론 직물의 여러 겹입니다.
중요한 엔지니어링 매개변수
| 매개변수 | 일반적인 사양 범위 | 디자인 영향 |
| 작동 압력 | 25bar까지의 완전 진공(표준); 최대 40bar(강화) | 강화 플라이 수와 플랜지 등급을 결정합니다. |
| 온도 범위 | -50°C ~ 180°C(화합물에 따라 다름) | 엘라스토머 화합물 선택을 관리합니다. |
| 축 운동 | ±6mm ~ ±50mm(단일 아치) | 컨볼루션 기하학 및 수를 설정합니다. |
| 측면 편향 | 최대 20mm(단일 아치) | 펌프 오정렬 흡수에 중요 |
| 각도 편향 | 최대 15°(단일 아치) | 설치 시 파이프 정렬 불량을 수용합니다. |
| 보어/대면 | DN25~DN2000 | 파이프 일정 및 플랜지 표준(ANSI, DIN, AS)과 일치해야 합니다. |
고무 벨로우즈 확장 조인트 사양의 주요 엔지니어링 매개변수
엔지니어가 사전 압축 또는 사전 확장을 지정하지 않는 한, 신축 조인트는 조인트가 중립 위치에 있는 차가운(주변) 상태의 시스템과 함께 설치되어야 합니다. 잘못된 설치 예압은 서비스 중 조기 벨로우즈 고장의 주요 원인 중 하나입니다.
석유 및 가스 응용 분야용 고무 제품
석유 및 가스 산업은 고압, 고온, 공격적인 탄화수소 및 화학 매체, 폭발성 감압 위험, 재료 추적성 및 제3자 인증에 대한 규제 요구 사항 등 탄성 부품이 직면하는 가장 까다로운 서비스 조건 중 일부를 부과합니다. 표준 상용 고무 화합물은 일반적으로 적합하지 않습니다. 석유 및 가스 등급 고무 제품에는 산업별 표준에 따른 공식화, 테스트 및 문서화가 필요합니다. .
주요 응용 분야 및 제품 유형
- 수원 및 하향공 씰 — 최대 15,000psi의 압력과 200°C를 초과하는 온도에서 작동하는 O-링, 패커 요소 및 웰헤드 개스킷. 화합물은 H2S(신가스), CO2 및 방향족 탄화수소에 저항해야 합니다. HNBR(수소화 니트릴)과 FKM이 주요 선택입니다. 폭발성 감압 저항(노속 M-710 또는 ISO 23936-2에 따라)은 가스 함량이 높은 서비스에 대한 필수 자격 기준입니다.
- 유연한 호스 어셈블리 — 화학 물질 주입 라인, 유압 제어 라인, 초크 및 킬 라인, 부유 선박과 해저 기반 시설 간의 유체 이동에 사용됩니다. 해양 등급 호스 어셈블리는 API 17K 또는 API 7K 인증을 받았으며 내화성 외부 커버, 스테인레스 스틸 또는 티타늄 엔드 피팅, 문서화된 테스트 인증서가 있는 정수압 테스트를 통합합니다.
- 파이프 보호 및 단열 제품 — 고무 파이프 래깅, 클램핑 새들 및 중앙 집중 장치는 부식, 마모 및 기계적 충격으로부터 해저 및 표면 파이프라인을 보호합니다. 해양 파이프라인 응용 분야에는 환경 준수를 위해 독성이 낮은 것으로 입증된 UV 안정성, 내해수성 화합물이 필요합니다.
- 진동 차단 마운트 및 초크 밸브 부품 — 진동 방지 마운트는 용접 강철 구조물의 진동 피로가 주요 구조적 무결성 문제인 해양 플랫폼의 구조 데크에서 회전 장비(압축기, 펌프, 발전기)를 격리합니다. 동적 강성이 낮고 피로 수명이 긴 천연 고무 및 EPDM 화합물이 선호됩니다.
- 프로세스 배관용 익스팬션 조인트 — EPDM 및 FKM 라이닝 익스팬션 조인트는 육상 정유소 및 가스 처리 공장 배관 시스템 전체에 사용되어 탄화수소, 공정수 및 화학물질 흐름을 운반하는 라인의 열 성장을 흡수합니다. 팽창성 백업 링을 갖춘 화재 안전 설계는 IEC 60079에 따라 위험 구역으로 분류된 지역에 지정됩니다.
- BOP(분출 방지기) 환형 요소 - BOP의 환형 패킹 요소는 비상 유정 제어 조건에서 드릴 파이프 주위를 밀봉하는 대형 고무 성형 구성 요소입니다. 재료는 반복적인 폐쇄 주기를 수용하면서 높은 차압에서 밀봉력을 유지해야 합니다. API 16A에 적합한 요소와 함께 천연 고무 및 폴리우레탄 혼합물이 사용됩니다.
인증 및 문서 요구 사항
석유 및 가스 프로젝트에 공급되는 고무 제품은 일반적으로 응용 분야 및 운영자 사양에 따라 다음 자격 프레임워크 중 하나 이상을 충족해야 합니다.
- NORSOK M-710 - 노르웨이 대륙붕 우물 및 해저 장비에 사용하기 위한 비금속 밀봉 재료의 인증; 폭발성 감압 테스트 및 노화 프로토콜 포함
- ISO 23936-1 / -2 — 열가소성 수지와 엘라스토머를 각각 다루는 NORSOK M-710과 국제적으로 동등함
- API 6A / 6D / 7K / 16A / 17K — 유정 장비, 파이프라인 밸브, 드릴링 장비, BOP 장비 및 유연한 파이프를 다루는 API 제품 표준; 이러한 조립품 내의 고무 구성 요소는 관련 부속서 재료 요구 사항을 준수해야 합니다.
- 재료 추적성 — 화합물 배치 기록, 경화 날짜, 화합물 식별 및 재료 인증서(탄성중합체의 경우 EN 10204 3.1 또는 3.2와 동등)는 주요 석유 및 가스 운영업체에 대한 표준 문서 요구 사항입니다.
석유 및 가스 프로젝트용 고무 제품을 소싱하는 조달 팀의 경우, 주문하기 전에 프로젝트 사양에 대해 공급자의 복합 자격 문서를 확인합니다. — 일반적인 화합물 설명에 의존하기보다는 — 가장 효과적인 단일 위험 감소 단계입니다. "NBR"로 기술된 화합물은 매우 광범위한 제형을 포괄합니다. 특정 서비스 조건에 대해 문서화된 자격 테스트 데이터만 적합성을 확인합니다.
