KR100549388B1

KR100549388B1 - 가스켓 및 파이프 연결 부재

Info

Publication number: KR100549388B1
Application number: KR1019990005762A
Authority: KR
Inventors: 오오미타다히로; 야마지미치오; 시노하라쯔토무; 이케다노부카즈; 모리모토아카히로
Original assignee: 오미 다다히로; 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2006-02-08
Also published as: DE69903207T2; SG68093A1; DE69903207D1; EP0937934B1; KR19990072816A; US6273477B1; JPH11236652A; TW381157B; CA2262455C; EP0937934A1; IL128594A0; IL128594A; CA2262455A1; JP4389186B2

Abstract

파이프 연결 부재는 한 쌍의 파이프형 연결 부재와, 양 연결 부재의 대향 단면에 개재되는 둥근 고리형 가스켓(gasket)과, 양 연결 부재를 연결하는 체결 수단을 구비하고 있다. 각 연결 부재는 표면의 비커스 경도가 300 이상의 스테인레스 강 제품이다. 가스켓은 중량비로 Ni 12.90∼15.00%, Cr 16.50∼18.00%, Mo 2.00∼3.00%, C 0.02% 이하, Si 0.30% 이하, Mn 0.40% 이하, P 0.03% 이하, S 0.003% 이하, Cu 0.25% 이하, Al 0.01% 이하의 성분을 포함하는 스테인레스강 제품이고 또한 표면의 비커스 경도가 90∼160이다.

Description

가스켓 및 파이프 연결 부재{GASKET AND PIPE JOINT}

도 1은 본 발명에 따른 가스켓 및 파이프 연결 부재의 제1 실시예를 나타내는 종단면도.

도 2는 주요부의 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 가스켓 및 파이프 연결 부재의 제2 실시예의 주요부를 나타내는 종단면도.

도 4는 본 발명에 따른 가스켓 및 파이프 연결 부재의 제3 실시예의 주요부를 나타내는 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11: 파이프형 연결 부재

13: 가스켓

14: 너트

21: 파이프형 연결 부재

23: 가스켓

31: 파이프형 연결 부재

본 발명은 가스켓 및 이를 구비한 파이프 연결 부재에 관한 것이다.

예컨대 반도체 제조용의 유체 제어 장치에서는, 한 쌍의 파이프형 연결 부재와, 양 연결 부재의 대향 단면에 개재되는 둥근 고리형 가스켓과, 양 연결 부재를 연결하는 체결 수단을 구비하고 있는 파이프 연결 부재가 자주 사용되고 있다. 이 종류의 파이프 연결 부재에서는, 파이프형 연결 부재 및 가스켓이 모두 동일 재질의 스테인레스강제(예를 들면 SUS316L)로 이루어지는 것이 일반적이었다. 그리고, 그 비커스 경도를 실측하여 보면, 연결 부재의 경도가 표면에서 310∼390 Hv, 표면으로부터 100 ㎛인 지점에서 260∼320 Hv 정도이고, 가스켓의 경도가 표면에서 300∼330 Hv, 내부에서 260∼290 Hv 정도였다.

파이프 연결 부재는 유체 제어 장치의 보수 점검을 위해 분해·재조립 조작을 반복한 것으로, 파이프형 연결 부재 및 가스켓이 모두 동일 재질의 스테인레스강 제품인 상기 종래의 파이프 연결 부재에서는, 가스켓에 비하여 교환이 어려운 파이프형 연결 부재에 손상이 생기고, 파이프 연결 부재의 밀봉성이 보장되지 않는다고 하는 문제가 있었다. 가스켓을 스테인레스강 제품에서 이보다 부드러운 니켈제 또는 구리제로 변경하는 것은 가능하나, 이 경우에는 반도체 제조용 가스와 반응한다고 하는 별도의 문제가 발생한다. 예를 들면, Ni은 상온 정도에서 CO와 반응하여 Ni 카르보닐[Ni(CO)₄] 가스가 되어, Ni의 부식에 의한 밀봉성의 저하와 발생 가스에 의한 반도체 제조용 가스의 순도 저하를 야기한다.

본 발명의 목적은 CO 등의 가스와 반응하지 않고, 또한, 가스켓에 비하여 교환이 어려운 파이프형 연결 부재에 손상이 가는 것을 방지하는 가스켓 및 이 가스켓을 구비한 파이프 연결 부재을 제공하는 데에 있다.

본 발명에 따른 가스켓은 중량비로 Ni이 12.90∼15.00%, Cr이 16.50∼18.00%, Mo이 2.00∼3.00%, C가 0.02% 이하, Si가 0.30% 이하, Mn이 0.40% 이하, P이 0.03% 이하, S이 0.003% 이하, Cu가 0. 25% 이하, Al이 0.01% 이하인 스테인레스강 제품으로서, 표면의 비커스 경도가 90∼160인 것이다.

본 발명에 따른 파이프 연결 부재는 한 쌍의 파이프형 연결 부재와, 양 연결 부재의 대향 단면에 개재되는 둥근 고리형 가스켓과, 양 연결 부재를 연결하는 체결 수단을 구비하고, 각 연결 부재가 표면의 비커스 경도가 300 이상인 스테인레스강 제품이고, 가스켓이 중량비로 Ni이 12.90∼15.00%, Cr이 16.50∼18.00%, Mo이2.00∼3.00%, C가 0.02% 이하, Si가 0.30% 이하, Mn이 0.40% 이하, P이 0.03% 이하, S이 0.003% 이하, Cu가 0.25% 이하, Al이 0.01% 이하의 성분을 포함하는 스테인레스 강제로 또한 표면의 비커스 경도가 90∼160인 것을 특징으로 하는 것이다.

상기에 있어서, 가스켓의 표면의 비커스 경도가 90보다 작아지면, 가스켓의 강도가 불충분해지고, 160을 넘으면, 표면의 비커스 경도가 300 이상(통상은 400이하)의 스테인레스강 제품의 연결 부재에 손상이 발생할 확률이 증가한다. 가스켓 표면의 비커스 경도의 보다 바람직한 값은 100∼140 Hv 이다.

본 발명의 실시예를 이하의 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 좌우는 도면의 좌우를 가리키는 것으로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 가스켓 및 파이프 연결 부재의 제1 실시예를 나타내고 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 파이프 연결 부재(10)는 제1 파이프형 연결 부재(11) 및 제2 파이프형 연결 부재(12)와, 제1 연결 부재(11)의 오른쪽 단면과 제2 연결 부재(12)의 왼쪽 단면 사이에 개재되는 둥근 고리형 가스켓(13)과, 제2 연결 부재(12) 측으로부터 제1 연결 부재(11)에 체결된 너트(14)와, 가스켓(13)을 유지하고 또한 제1 연결 부재(11)에 유지된 리테이너(15)와, 너트(14)의 정상벽과 제2 연결 부재(12)의 플랜지부 사이에 개재된 스러스트 링(thrust ring)(16)으로 이루어진다.

각 연결 부재(11, 12)의 대향 단면에는, 가스켓 프레스용 환형 돌기(17, 18)가 각각 형성되어 있다. 제1 연결 부재(11)에는 또한 가스켓 프레스용 고리형 돌기(17)보다도 지름 방향 외측에 위치하는 고리형의 리테이너 수납 오목부(19)가 형성되어 있고, 이 리테이너 수납 오목부의 내주면에 리테이너(15)가 체결되어 있다.

가스켓(13)은 양 연결 부재(11, 12)의 유로 지름과 같은 내경을 가지고 있고, 소직경부(13a)와 이것보다도 외경이 큰 대직경부(13b)로 이루어진다.

이 파이프 연결 부재(10)에 따르면, 가스켓(13)이 리테이너(15)에 유지되고, 리테이너(15)가 제1 연결 부재(11)에 유지되며, 가스켓(13)의 대직경부(13b)가 제2 연결 부재(12)에 접촉하여 확실한 위치 결정이 행하여져, 어긋남에 의한 밀봉성의 악화가 방지된다. 이 파이프 연결 부재(10)를 분해하고 재조립할 때에는, 필요에 따라서 가스켓(13)을 교환하여, 가스켓(13) 이외의 것과 같은 것을 계속하여 사용한다.

상기의 파이프 연결 부재(10)에 있어서, 리테이너(15), 각 연결 부재(11, 12) 및 가스켓(13)은 모두 스테인레스강 제품이지만, 리테이너(15)는 SUS304, 각 연결 부재(11,12)는 SUS316L이고, 가스켓(13)은 중량비로 Ni가 12.90∼15.00%, Cr이 16.50∼18.00%, Mo가 2.00∼3.00%, C가 0.02% 이하, Si가 0.30% 이하, Mn이 0.40% 이하, P가 0.03% 이하, S가 0.003% 이하, Cu가 0.25% 이하, Al이 0.01% 이하인 스테인레스강 제품으로 되어 있다. 또한, 가스켓용 스테인레스강에 함유되는 N은 150 ppm이하, O는 20 ppm이하, H는 5.0 ppm 이하로 각각 규제되고 있다.

가스켓(13)은 상기 성분의 스테인레스강을 종합하여 3S 이상에 상당하는 단련 성형비로 열간 가공한 후, 고용화 열처리(온도 1010∼1150℃, 수냉)를 실시한 것으로, 이로써 비커스 경도가 90∼160 Hv가 됨과 함께, 0.2% 내력이 175 N/㎟ 이상, 인장 강도가 480 N/㎟ 이상, 신장이 40% 이상, 단면 수축(contraction of area)이 60% 이상이라는 기계적 성질을 구비하고 있다.

가스켓용 스테인레스강을 구성하는 성분비 중, 철기 이외의 Ni, Cr, Mo는 주로 산화성 환경이나 환원성 환경하에서의 내식성을 높이는 효용을 나타내는 것이고, Ni가 12.90∼15.00%, Cr이 16.50∼18.00%, Mo가 2.00∼3.00%의 범위를 벗어난 경우에는, 상기 내식성이나 높은 청정도를 얻는 것은 어렵다. 또한, C는 용접 등의 열처리에 의한 탄화물의 석출을 억제할 필요에서 0.02% 이하로 규제되고 있다. 또한, Si는 내식성이나 탄성을 높이는 데에 유용하지만, 강인성의 저하 방지와 금속 개재물을 적게 한다는 점에서 0.30% 이하로 규제되고 있다. 마찬가지로, Cu는 열간 가공성의 저하 방지와 비금속 개재물의 감소를 도모한다고 하는 견지로부터 0.25% 이하로 규제되고 있고, 또한, Al은 표면성의 열화의 방지나 금속 개재물의 감소를 도모하기 위해서, 0.01% 이하로 규제되고 있다. 또한, Mn은 용접부 근방의 내식성의 저하를 방지하는 점에서, 0.40% 이하로, 또한 P 및 S는 유해물을 적게 하여 비금속 개재물의 감소를 도모한다고 하는 견지에서 0.03% 이하 및 0.003% 이하로 각각 규제되고 있다.

또한, 가스켓용 스테인레스강의 청정도는, JIS G 0555에 규정하는 청정도가 0.05% 이하로 규제되고 있다. 이 청정도를 달성하기 위해서, 진공 이중 용해 처리를 하고, 불순물 성분의 함유량을 극력 저감시킴과 함께, 편석(segregation)이 없는 안정된 강괴를 얻도록 하고 있다. 이로써, 소재 중에 불순물 성분(비금속 개재물)이 있음으로써 기인되는 손상이 감소하고, 밀봉성 저하가 방지되고 있다.

또, 제1 연결 부재(11) 및 가스켓(13)의 비커스 경도를 측정한 바, 연결 부재(11)는 돌기(17)의 표면에서 382 Hv, 돌기(17)의 표면으로부터 축 방향으로 100 ㎛인 곳에서, 312 Hv, 동일 300 ㎛인 곳에서 280 Hv이고, 이에 비하여 가스켓(13)은 표면에서 110 Hv, 내부에서 105 Hv이었다.

도 3은 본 발명의 가스켓 및 파이프 연결 부재의 제2 실시예를 나타내고 있다. 동일 도면에 도시하는 바와 같이, 파이프 연결 부재(20)는 단면이 사각형인 고리형 가스켓을 끼워넣는 오목부(27)를 가지는 제1 파이프형 연결 부재(21)와, 제1 파이프형 연결 부재(21)의 오른쪽 단면과 제2 파이프형 연결 부재(도시 생략) 의 왼쪽 단면 사이에 개재되는 단면이 C형인 둥근 고리형 가스켓(23)을 구비하고 있다.

연결 부재(21)는 SUS316L이고, 가스켓(23)은 상기 제1 실시예의 가스켓용 스테인레스강과 동일한 스테인레스강 제품이다.

또한, 도 4는 본 발명의 가스켓 및 파이프 연결 부재의 제3 실시예를 나타내고 있다. 이 파이프 연결 부재(30)에서의 가스켓(23)은 상기 제2 실시예의 가스켓(23)과 동일 형상이고 또한 동일 재질이다. 이 파이프 연결 부재(30)가 제2 실시예의 파이프 연결 부재(20)와 다른 점은, 제1 파이프형 연결 부재(31)의 가스켓을 끼워넣는 오목부(37)가, 단면이 C형인 둥근 고리형 가스켓(23)에 대응하여 단면이 대략 반원형으로 형성되어 있는 점이다.

상기 제1 실시예 내지 제3 실시예의 파이프 연결 부재(10, 20, 30)와 종래의 파이프 연결 부재에 대하여, 분해·재조립 반복 테스트를 행하고, 연결 부재의 손상 발생 정도를 500배로 확대하여 관찰하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 표 1에서, 본 발명 1은 제1 실시예의 것, 본 발명 2는 제2 실시예의 것, 본 발명 3은 제3 실시예의 것을 나타내고, 비교예 1 및 비교예 2는 어느 것이나 제2 실시예의 것에 상당하는 종래의 것을 나타내고, 비교예 1은 가스켓이 SUS316L제, 비교예 2는 가스켓이 니켈제이다. 또한, 경도는 측정기기:마이크로 비커스, 측정 하중:300g, 측정 시간:30초의 조건하에서 측정한 비커스 경도이고, 연결 부재(11, 21, 31)의 표면 경도는 가스켓(13, 23)과의 접촉면에서 측정하고, 동일 내부 경도는 가스켓(13, 23)과의 접촉면으로부터 축 방향으로 100 ㎛인 지점에서의 측정치를 대 표값으로 하였다.

	본 발명 1	본 발명 2	본 발명 3	비교예 1	비교예 2
파이프 연결 부재의 표면 경도	382	316	314	316	316
파이프 연결 부재의 내부 경도	312	320	259	320	320
가스켓 표면 경도	110	125	120	322	178
가스켓 내부 경도	105	112	110	282	198
1회 분해·재조립 후	손상 없음	손상 없음	손상 없음	손상 있음	손상 있음
10회 분해·재조립 후	손상 없음	손상 없음	손상 없음	손상 다수	손상 있음

표 1에 나타낸 테스트 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 1에서는 연결 부재의 손상의 발생 정도가 크고, 또한, 비교예 2의 가스켓이 니켈제의 것이라도 연결 부재에 손상이 발생하는 데 비하여, 제1에서 제3 까지의 실시예의 것에서는, 10회 분해·재조립을 되풀이한 후에도 연결 부재(11, 21, 31)의 손상의 발생은 없다. 즉, 본 발명에 따른 가스켓(13, 23) 및 파이프 연결 부재(10, 20, 30)에 따르면, 가스켓(13, 23)에 비하여 교환이 어려운 파이프형 연결 부재(11, 21, 31)에 손상이 가는 것이 방지되고, 또한 가스켓(13, 23) 및 파이프형 연결 부재(11, 21, 31)는 모두 스테인레스강 제품이므로, CO 등의 가스와 반응하지 않아, 밀봉성의 저하나 반도체 제조용 가스의 순도 저하라는 별도의 문제를 야기시키지 않는다.

본 발명의 가스켓 및 파이프 연결 부재에 따르면, 가스켓에 비해서 교환이 어려운 파이프형 연결 부재에 손상이 가는 것이 방지되고, 또한 가스켓 및 파이프형 연결 부재는 모두 스테인레스강 제품이므로, CO 등의 가스와 반응하지 않고, 밀봉성의 저하나 반도체 제조용 가스의 순도 저하라는 별도의 문제를 발생시키는 일 은 없다.

Claims

중량비로 Ni이 12.90∼15.00%, Cr이 16.50∼18.00%, Mo이 2.00∼3.00%, C가 0.02% 이하, Si가 0.30% 이하, Mn이 0.40% 이하, P이 0.03% 이하, S이 0.003% 이하, Cu가 0.25% 이하, Al이 0.01% 이하인 스테인레스강 제품으로서, 표면의 비커스 경도가 90∼160인 것을 특징으로 하는 가스켓.
한 쌍의 파이프형 연결 부재와, 양 연결 부재의 대향 단면에 개재되는 둥근 고리형 가스켓과, 양 연결 부재를 연결하는 체결 수단을 구비하고 있는 파이프 연결 부재에 있어서,

각 연결 부재가 표면의 비커스 경도가 300 이상인 스테인레스강 제품이며, 가스켓이 중량비로 Ni이 12.90∼15.00%, Cr이 16.50∼18.00%, Mo이 2.00∼3.00%, C가 0.02% 이하, Si가 0.30% 이하, Mn이 0.40% 이하, P이 0.03% 이하, S이 0.003% 이하, Cu가 0.25% 이하, Al이 0.01% 이하의 성분을 포함하는 스테인레스강 제품이고, 또한 표면의 비커스 경도가 90∼160인 것을 특징으로 하는 파이프 연결 부재.
제1항에 있어서, 상기 스테인레스강이 이중 용해 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 가스켓.