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密封技术培训 大连斯派克密封技术有限公司 密封简介 密封的定义 密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施 密封简介 密封的分类 静密封 动密封 固定面之间的密封称为静密封 用于有相对运动零件之间的密封 根据相对运动的特点 动密封又分为往复密封和旋转密封 密封简介 动密封分类 静密封分类 密封简介 密封简介 垫片密封 垫片密封是工业装置中压力容器 工艺设备 动力机器 连接管道等可拆卸处最主要的密封型式 虽然法兰连接与泵轴 阀杆 搅拌器等密封相比泄漏量很少 但是法兰数量庞大 使得法兰连接成为工作过程中泄漏的主要来源 密封简介 垫片密封原理 垫片是夹持在两个独立连接件之间的材料 其作用是在预定的使用寿命内 保持两个连接件的密封 它必须能够密封结合面 使密封介质不渗透和被密封介质腐蚀 并能经受温度和压力的作用 泄漏从何而来 密封简介 密封力学机理 当初始应力加载到垫片上后 它必须在装置的设计使用寿命内保持足够的压紧应力 以维持允许的密封度 当密封面受到流体轴向作用的时候 密封面将被迫发生分离 此时要求垫片能释放出足够的弹性应变 以弥补这一分离量 并且留下足以保持密封所需要的工作垫片应力 垫片密封式靠外力压紧密封垫片 使其本身发生塑性或弹性形变 以填满密封面微观凹凸不平来实现密封 也意味着密封面上的比压使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的介质压差来密封 它包括初始密封和工作密封两部分 初始密封 理论上当配合面绝对光滑 平行且刚度足够时 可以直接用紧固件连接在一起 不需要垫片 但是密封面不光滑 也不绝对平行 刚度也是有限的 加上紧固件的人性不同和分散排列 导致密封面接受在和不均匀 因此需要插入垫片使之适应密封面的不规则性 达到初始密封的目的 因此而言产生初始密封的本质是压缩垫片 在密封面间产生足够的压紧力即垫片预紧力 初始密封比压 以阻止垫片渗漏和弥补微观缺陷 工作密封 密封简介 m y这两个值跟垫片种类和材质有关y值 垫片在弹性内变形且足以将法兰表面上微观的不平度填补严密不致产生泄漏的最小数值 它与管系的工作压力无关 即使管系工作压力很低 垫片的y值也不变y p ap 垫片的有效压紧力 a 垫片有效面积m值 垫片系数 当管系升压到达操作压力时 因内压产生的轴向力作用 趋于将两片法兰分开 于是作用在垫片上的紧固力减少 当垫片的有效截面上的紧固压力小至某一临界值时 仍能保持密封 这时在垫片上剩余紧固力即为有效紧固压力 当小至临界值以下时就会发生泄漏 甚至将垫片吹掉 因此 垫片的有效紧固力必须超过管系的操作压力的m倍 m p p1式中p 垫片的有效压紧力p1 管系的工作压 垫片参数 垫片系数m值与预紧比压y值都是垫片本身特有的数值 其值因垫片的形状 材质等不同而异 如果垫片在螺栓预紧时承受了过大的压紧力 有可能被压缩成塑性变形而失去回弹能力 当法兰密封面在介质压力作用下产生分离时 垫片不能产生回弹去 贴紧 密封面 使其间不能保持足够的接触力 即垫片压紧力 而引起泄漏 因此 垫片在预紧时 既要压紧以使其单位有效密封面积上的压紧力不小于y值 又不能使其压紧力过大以防止被压成塑性变形 对平面密封的情况 为防止垫片被压成塑性变形应控制垫片预紧压紧力不大于4y 垫片在预紧时 如果单位有效密封面积上的压紧力小于y 会使 泄漏通道 不能消除 而达不到预密封要求 相反 当垫片预紧力过大 4y 时 由于垫片失去弹性 会使垫片在内压作用时产生泄漏 垫片计算中的垫片最小宽度的校核就是出于这一目的 但此校核允许以经验替代 即垫片的最小宽度可按经验确定 参考有关垫片标准决定 密封简介 垫片的密封性对于密封系统的介质 垫片在推荐的温度和压力工作一定时间内不发生泄露 垫片的可压缩性垫片和法兰的接触面在连接螺栓紧固后 应能很好吻合 以保证密封 垫片的回弹性即使在系统稳定的状况下 相连接的两个法兰由于温度和压力的影响肯定会存在微小位移 垫片的弹性功能应能弥补此位移 以保证系统的密封性 垫片的抗蠕变性垫片在压力负荷和使用温度的影响下 抗蠕变性应较好 否则回造成螺栓扭距损失 导致垫片的表面应力减小 从而引起系统泄露 垫片的抗化学腐蚀所选用的垫片应不受化学介质的腐蚀 而且不能污染介质 垫片的抗黏接性垫片在使用后应能方便的从法兰上拆除 不粘接垫片的无腐蚀性垫片应对连接的法兰表面无腐蚀性 密封简介 压缩回弹性能是垫片的基本力学性能 在螺栓法兰连接的预紧过程中 垫片良好的压缩性能是保证其表面与法兰面形成初始密封的基本条件 而操作时则要求垫片具有较好的回弹性能 以便有效补偿操作工况下由介质压力 温度和法兰附加载荷引起的密封面的分离 抗蠕变性能在高温工况下 垫片蠕变引起连接系统中各受力元件的应力松弛 无法保持垫片残余应力大于介质压力的时候 就会导致连接系统密封失效 温度越高 蠕变量越大 密封性能泄漏率与残余压紧应力及介质压力的有直接的对应关系垫片密封性能是一项综合性能指标 它受垫片材质 结构 温度 介质性质 加载卸载状态等多种因素影响 泄漏率是介质压力p 垫片残余压紧应力sg和温度t的函数 其关系可用下式表示l 1 20 10 3pt0 40sg 0 67 也就是说泄漏率和介质压力基本成线性关系 具有粘性流体层流的一般特征 泄漏率和垫片残余压紧应力成负指数关系 残余压紧应力越大 泄漏率越小 泄漏率随温度的升高而增大 两者成指数关系 400 时泄漏率与垫片预紧应力和介质压力的关系 垫片预紧应力70mpa时不同温度下泄漏率随介质压力的变化 密封简介 如何实验测算出的以上这些数据 密封简介 垫片密封性能测试方法 astmf37 95 垫片应力松弛实验方法 astmf38 95 垫片压缩回弹率实验方法 astmf36 95 密封简介 一套典型的垫片密封结构 一般由连接件 垫片和紧固件组成 垫片工作正常或者失效 除了取决于设计选用垫片的本身性能外 还取决于密封系统的刚度和变形 结合面的粗糙度 平行度 载荷的大小和均匀性等 密封系统 现在我们可以理解垫片在长期工作后垫片为什么容易失效 垫片性能 螺栓预紧力 法兰刚度及其密封面 管道支撑 管道法兰的安装 工艺操作 环境因素 在线检查 垫片材料在长期应力作用下 都会发生不同程度的应力消失 此外连接件不均匀的热形变 或者紧固件因受热引起松弛 导致减少作用在垫片表面的应力 这些各种因素作用导致了应力的消失 垫片应力无法抵挡介质内外压差的作用才出现了泄漏 垫片密封 垫片密封的密封面结构 全平面ff 突面rf 凸面m 凹面f 榫面t 槽面g 环连接面rj一般凹凸面mf 榫槽面tg 环连接面rj都是配对使用一 环槽面密封面常与对焊连接型式配合 不与承插焊配合 使用 主要用在高温 高压或二者均较高的工况 在 美式法兰 中 常用在pn10 0 部分 pn15 0 pn25 0 pn42 0mpa压力等级中 在 欧洲法兰体系 中常用在pnl0 0 pn16 0 pn25 0 pn32 0 pn42 0 二 突台面密封面是应用最广的一种型式 它常与对焊和承插焊型式配合使用 在 美洲法兰体系 中 常用在pn2 0 pn5 0和部分pn10 0mpa压力等级中 在 欧式法兰 中则常用在pn1 6 pn2 5mpa压力等级 三 全平面密封面常与平焊型式配合以适用于操作条件比较缓和的 png1 0 工况下 常用于铸铁法兰或与铸铁连接的钢法兰 四 凹凸面密封面常与对焊和承插型式配合使用 在 美洲法兰体系 中不常采用 在 欧洲法兰体系 中常用在pn4 0 pn6 4mpa等级中 但它不便于垫片的更换 五 榫槽面密封面使用情况同凹凸面法兰 垫片密封 垫片的种类 金属环垫 椭圆垫 八角垫统称金属环垫 金属环垫用于梯形槽面法兰 密封形式属于强制密封 密封性能良好 这种垫片制造工艺非常复杂 特别对于直径大的基数环垫 需要经过卷制 焊接 探伤 车削等多道工序 精度和表面粗糙度要求很高 成本也较高 一般用于高温 高压等环境 金属椭圆垫属线密封 低应力作用下 贴合性较好 但需二次紧固 八角垫一次紧固后即可达到好的密封性 不足之处是螺栓预紧力非常大 使用时 建议选用环垫材料硬度比法兰材料低hb30 40 r 标准r环垫按照api6a asmeb16 20生产 现代的梯形槽面法兰中与八角垫通用 rx 增强版的r环 他可以代替r环 密封性能更好 bx 压力增强型 设计用于20000psi的压力系统 所有bx型环垫都有压力平衡孔 以保证垫片两侧压力平衡 垫片密封 特殊的金属环垫完全被丁腈橡胶包覆的椭圆环垫片 材料一般为软铁或者低碳钢 有特殊的功能1 压力测试 最小程度损害法兰 2 橡胶接触密封面 起到额外密封作用 3 降低普通环垫与法兰的电腐蚀 特殊的金属环垫金属环垫内嵌聚四氟乙烯条通过机器将聚四氟乙烯条嵌入环垫的凹槽中 ptfe被法兰卡住 充填垫片和法兰之间的环形空间 它可减少涡流并排除高速流体对法兰 垫片的冲蚀 特殊的金属环垫透镜垫 垫片密封 垫片的种类 金属 非金属复合垫片 缠绕垫 缠绕垫片在中低压介质密封上有广泛的应用 缠绕垫片的优点在于 多道密封 弹性好 强度高 密封性能好 耐高温 耐腐蚀 对法兰表面粗糙度要求不高 材料利用率高 制造加工简单 组成金属带 采用挤压成v形 w形的金属冷轧钢带以获得弹性和恢复性 同时兼具夹持非金属材料的作用 以保持足够的密封预紧力 厚度约为0 15 0 23mm 材质有304 316以及特殊合金 非金属带 起密封作用 因此非金属带必须耐高温高压 性能稳定 主要有柔性石墨 聚四氟乙烯 陶瓷材料三种 加强环 外加强环具有定位的作用 也叫定位环 加强环对提高垫片性能有一定影响 因为金属带的断面形状使垫片获得一定的弹性 再加上内外环 当基本型缠绕垫受压时 外环和内环分别处于受压和受拉的状态 当在和下降时 内外环释放储存的应力 提高了回弹性 增加了垫片对于温度 压力变化的适应能力 同时加强环是缠绕垫片有足够的强度 不至于被压溃 加工 初绕和终绕应各有不少于三圈金属带 带外环的垫片在本体末点焊后 应该外圈继续缠绕金属带2 4圈 用以装配外环时调整间隙和定位 这几圈孔金属带不计算在垫片外径数值内 垫片内外侧电焊数遵循下表 内侧始端和外侧末端电焊数不应少于3个 垫片密封 垫片的种类 缠绕垫 判断缠绕垫的优劣 缠绕垫本体金属带的高度和厚度是否均匀 表面是否光洁 无锈迹 无褶皱 焊点是否对称 间距是否均匀 是否有虚焊和过烧等迹象 本体是否有划伤 纹理是否清晰 非金属带是否适当高出金属带 垫片是否有脱焊 跳线出现 加强环表面是否有毛刺 锈迹 凹凸不平等缺陷 加强环上下表面与垫片上下密封面距离是否一致 内加强环和垫片主体是否固定紧密 缠绕垫片安装 至少有30000psi的螺栓预紧力来保证密封 可以根据此应力数据来计算安装扭矩 垫片密封 垫片的种类 金属 非金属复合垫 波齿垫片 上下表面开有特殊形状同心沟槽的金属骨架与膨胀石墨材料复合而成 由于复合垫片的金属骨架既有尖齿 又呈波纹状 故名波齿复合垫 1 优异的密封性 由于波齿复合垫片具有齿形金属密封和非金属膨胀石墨密封的双重作用而且它的密封带是完全隔开的 这有别于缠绕式垫片的螺旋形带 因此使它具有特别优良的密封性 气密性试验表明 波齿复合垫不仅在35mpa压紧下能达到极高的密封性 泄漏率可达10 5cm3 s级 而且在低压下仍有优异的密封性 在15mpa比压下气密性仍达到10 3cm3 s级指标 石棉橡胶板标准规定仅为10 2cm3 s 2 回弹性能优良 密封寿命长 由于波齿复合垫片具有特殊构造的波齿状弹性骨架而且构成复合垫片的金属和膨胀石墨材料具有极好的耐高温 耐流体侵蚀的性能 不会老化 垫片的弹性主要由特殊构造的金属骨架产生 不必担心使用时会产生应力松弛 因此能长期保持优异的密封性能 3 安全可靠性高 波齿复合垫片使用时金属骨架的环形齿峰与法兰面紧密接触 其膨胀石墨材料为坚固的金属骨架和法兰面所封闭 因此不必担心膨胀石墨材料会被高压流体冲走 也不必担心会像缠绕垫片那样被压 散架 或 压溃 失稳 波齿复合垫片实际上具有与金属垫片同样的安全可靠性 4 使用安装方便 波齿复合垫系带金属骨架的整体结构 在运输和使用安装中不必担心像缠绕式垫片那样会 散架 此外 波齿复合垫厚度较薄 通常2 4mm 在用于凸凹型或榫槽型法兰时可以留出足够深度作为凸型法兰安装时定位用 因而安装方便 能确保安装质量 避免缠绕式垫片通常因厚度较大 影响定位而容易产生压偏的现象 5 适应性广 波齿复合垫片几乎可以适用于绝大多场合 包括高 低温 200 700 和高 低压 真空 25mpa 由相应的金属骨架材料制造的波齿复合垫片可用于包括大多数腐蚀性流体在内的各种场合 6 经济性 波齿复合垫片是一种经济型垫片 尤其是在石油化工和电厂中各种油品 蒸气等非腐蚀性流体场合 采用由碳钢构成的波齿复合垫代替缠绕式垫片或齿形垫等可为用户节省费用 垫片密封 垫片的种类 金属 非金属复合垫片 齿形垫齿形垫 一般用精密的车床在金属不锈钢平垫片的二面加工成同心的沟槽 齿形垫根据不同的介质 可选择柔性石墨 ptfe 无石棉板或其它一些软金属 粘贴在垫片的二面 也可不带密封层直接使用 且能达到良好的密封效果 但在高压场合中容易对法兰的表面造成损伤 1 使用温度 650 2 使用压力 6 4 25 0mpa3 最小预紧比压 y 70mpa4 垫片系数 m 4 25 垫片的种类 金属 非金属复合垫片 金属增强石墨复合垫片高强石墨金属复合密封垫片具有优异的耐腐蚀性 耐高低温 良好的压缩回弹性 较好的强度等特点 高强石墨金属复合密封垫片还可切成复杂的密封垫片 如水位计密封垫片冲螺拴孔法兰等 内外圈包覆金属薄片 即保持原有垫片的各项优异性能 又便于安装 拆卸 不易损坏 同时也可防止介质对垫片的侵蚀 提高了耐压 是大直径压力容器法兰密封面连接处首选的密封制品 垫片形式typeofgaske1 无包边 内包边 外包边 内外包边2 基本型 齿板增强型 平板增强型 网增强型内衬材料insertmaterialss304 316ss304 316 cscs 304 316平板齿板网0 05mm0 1mm 0 25mm cs0 1mm 垫片密封 垫片的种类 特殊的双金属自密封垫片 两片金属叠合在一起后 在其外圆周将两者融合组合在一起 然后在其上下表面复合上柔性石墨复合板最终构成双金属垫片 由于特殊的双金属骨架结构 在两层骨架之间允许介质进入 对两层骨架形成压力 这一压力构成了额外的垫片应力 增强了密封性能 这个力随着介质的存在而存在 随着介质压力的增大而增大 形成了自密封性 垫片的种类 特殊的双金属自密封波齿垫片 在前一种双金属密封垫片的基础上 密封表面象波齿垫片一样在表面形成同心圆弧型沟槽 使得这种垫片的密封性能形成了自紧 波齿的效果 主要应用在各大型压力容器 管道设备上 垫片密封 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 石墨垫片 石墨一般与各类金属形成复合垫片来使用 但有时候石墨也单独作为密封垫片来使用 石墨密封垫片 它以鳞石墨为原料 经化工处理生成层间化合物 在800 1000 的高温下 层间化合物变成气体 使鳞片石墨膨胀二百倍左右 变得像棉花 导热等优点 克服了脆性的缺点 因而显示良好的密封性 疏松多孔 富有弹性 在高温 高压或辐射条件下工作 不发生分解 变形或老化 化学性质稳定 用石墨压制成石墨自紧垫片 拥有良好的应用性能 由低硫膨胀石墨经模压而成 尺寸精确 密度可定 且无任何外加填充剂或粘接剂 石墨纯度大于98 勿需再进行防腐处理 一般情况 填料环的截面为方形 也可为楔形或v形 后二种适用高压部位 增强石墨自密封垫片由纯柔性石墨经模压而成 内衬金属 增强材料不锈钢箔 网或其它材料 产品应用 具有膨胀石墨的各项特性 能经受剧烈交变的温度和压力 是阀门和各种静密封的理想填料 除了阀杆被严重损坏时避免使用外 它既可单独使用 也可与高碳纤维盘根端环组合使用 可防填料挤出 最高温度 700 最高压力 25mpa 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 聚四氟乙烯垫片 聚四氟乙烯 聚四氟乙烯 polytetrafluoroethene teflon ptfe 一般称作 不粘涂层 或 易洁镬物料 是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料 耐高温 使用工作温度达250 耐低温 具有良好的机械韧性 即使温度下降到 196 也可保持5 的伸长率 耐腐蚀 对大多数化学药品和溶剂 表现出惰性 能耐强酸强碱 水和各种有机溶剂 耐气候 有塑料中最佳的老化寿命 高润滑 是固体材料中摩擦系数最低者 不粘附 是固体材料中最小的表面张力 不粘附任何物质 无毒害 具有生理惰性 作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应 聚四氟乙烯具有杰出的优良综合性能 用作工程塑料 可制成聚四氟乙烯管 棒 带 板 薄膜等 一般应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道 容器 泵 阀以及制雷达 高频通讯器材 无线电器材等 在ptfe中加入任何可以承受ptfe烧结温度的填充剂 机械性能可获得大大的改善 同时保持ptfe其它优良性能 填充的品种有玻璃纤维 金属 金属化氧化物 石墨 二硫化钼 碳纤纤 聚酰亚胺 ekonol 等 耐磨耗 极限pv值可提高1000倍 聚四氟乙烯微孔膜的类别及应用1 聚四氟乙烯空气过滤膜 厚度在0 01mm左右 透气量60 80l m2 s 具有表面光滑 耐化学物质 透气不透水 透气量大 阻燃 耐高温 抗强酸碱 无毒等特性 广泛用于化工 钢铁 冶金 炭黑 发电 水泥 垃圾焚烧等各种工业熔炉的烟气除尘过滤 2 聚四氟乙烯净化过滤膜 厚度在0 02 0 03mm 泡点 1kg cm2 5 3m s127pa 广泛应用于制药 生化 微电子和实验室耗材等领域 无尘车间 实验室 通风设备 净化设备 医疗电子等行业的空气净化3 聚四氟乙烯服装膜 厚度0 03 0 05mm左右 透湿量 10000g m2 24h 静水压 150kpa 广泛应用于运动服装 防寒服装 消防 公安 医护 防生化等特种服装 鞋帽 手套以及睡袋 帐篷等 4 聚四氟乙烯复合膜 将溶剂型pu以我司独有工艺淋膜到ptfe微孔膜表面 形成一种具有亲水拒油功能的微孔薄膜 具有耐腐蚀 耐高温 耐老化 高精度 超微滤等特性 广泛应用于服装面料 消烟除尘 净化除菌等领域 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 聚四氟乙烯垫片 纯聚四氟乙烯垫片的缺点1 受压后易冷流 蠕变影响密封性能 tip 冷流 固体在承受压力下的畸变 尤指当除去压力时还不能回复原来尺寸的固体畸变蠕变 在高温和低于屈服强度的应力作用下 材料塑性变形量随时间延续而增加的现象 纯聚四氟乙烯 加料聚四氟乙烯 膨体聚四氟乙烯 1950 s 1980 s 1990 s 第一代聚四氟乙烯垫片聚四氟乙烯的化学钝性众所周知 这种材料问世后就立刻被用于化学应用场合 但是由于其内部结构和机械完整性尚有缺陷 垫片密封 第二代聚四氟乙烯垫片 生产厂商采用在纯聚四氟乙烯中加入其他添加剂的方法来减少蠕变 这种方法起到了一定的效果 但同时也带来了另一个问题 加料聚四氟乙烯的耐化学性由于添加剂的存在 比纯四氟有所下降 最新一代的聚四氟乙烯垫片 采用100 聚四氟乙烯为原料 使用特殊的工艺 彻底改变了聚四氟乙烯的内部结构 使其机械结构更趋完整 几乎没有蠕变 同时又保持了纯聚四氟乙烯耐化学性的特性 垫片的种类 非金属垫片 聚四氟乙烯垫片 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 聚四氟乙烯垫片 垫片的种类 聚四氟乙烯复合垫片由聚四氟乙烯护套和弹性垫层材料 如无石棉或橡胶材料制成 达到回弹力和防腐能力的最佳结合 主要应用在化工工业中 强碱金属 氧气 氯气 造纸 pvc等行业中 hg20607 97 hg20628 97 gb t13404 1992 a型 剖切式 把四氟片从外到内壁割开适用低压 经济型 b型 机加工 方形 由四氟板机械车削而成 适用中 高压 c型 折包式 把四氟带包边后加热粘接而成 a型和b型适用于公称尺寸小于或者等于dn500的场合 推荐用b型 c型适用于公称尺寸大于或者等于dn350的场合 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 无石棉垫片 为了替代致癌的石棉垫片 欧美等国家发展了非石棉纤维增强橡胶垫片 特点 以非石棉纤维代替石棉板中的石棉纤维具有与石棉橡胶密封材料类似的制备工艺和性能在一定程度和范围内替代石棉橡胶密封材料 制造工艺 模压工艺乳胶抄取工艺压缩成张工艺 垫片密封 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 无石棉垫片 性能参数抗拉强度 反映材料抵御拉伸和断裂的能力 以及抵御介质压力的能力 可以描述一种给定类型的产品的等级 判断检验用于指定工况的密封材料是否达到质量验收要求 决定因素 材料配方 制备工艺 纤维特性 残余纤维含量和长度 纤维与高分子弹性体的界面结合能力非石棉材料的抗拉强度一般为10 15mpa 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 无石棉垫片 性能参数压缩回弹率 压缩率 垫片有一定的弹塑性形变 能适应法兰密封面的挠曲变形 波度和表面粗糙 形成初始密封 回弹率 能追索因温度和机械载荷引起法兰的分离 高的回弹力确保密封面具有足够的残余载荷维持工作密封 决定因素 材料配方 制备工艺 纤维特性对压缩回弹率影响犹大 压缩率通常是一个范围内 回弹率则越大越好 压缩回弹率受温度 厚度和垫片应力 甚至加载速度影响非石棉纤维增强橡胶板密封材料压缩率一般为7 17 回弹率大于45 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 无石棉垫片 性能参数应力松弛 蠕变松弛性能 应力松弛 加载螺栓载荷时 作用在垫片上的压缩应力使垫片厚度减薄 运转一段时间后 垫片厚度继续减薄 垫片上的应力相应减少 蠕变松弛是瞬间应力应变行为 应变增加的同事 垫片残余应力衰减 即厚度减薄引起螺栓预紧力损失 最终引起泄漏 垫片要求有一定的塑性 因此蠕变不可避免 垫片蠕变引起的应力松弛 也叫螺栓转矩损失 决定因素 材料配方 制备工艺 特别是纤维含量 结合和工艺的影响 温度 时间 初应力 垫片初始厚度 蠕变一般与厚度成正比 因此垫片尽量选用薄的 非石棉纤维增强橡胶板密封材料残余应力一般为20 30mpa 300 16h 蠕变松弛率一般 30 但是目前基本能达到15 左右 100 22h 垫片密封 垫片的种类 非金属垫片 无石棉垫片 性能参数耐介质能 耐油 耐化学品的性能 以重量 厚度 抗拉强度变化来表征 非石棉纤维增强橡胶板密封材料残余应力一般 10 垫片密封 垫片选型 垫片密封 垫片材料的选择 tamp法 t 流体的温度是首要考虑的 a 应用 最重要的参数是法兰种类和使用的螺栓 应用中螺栓的尺寸 数量和级别决定了有效载荷 被压紧的有效面积是用接触尺寸算出来的 从载荷和垫片接触面积可以计算出有效的垫片密封压力 m 介质 防止介质对垫片材料的侵蚀 p 内部流体压力 p t和pt值 最高温度和最高压力的乘积 垫片密封 垫片材料的选择 几个小原则 尽量选择薄的垫片金属法兰平行的情况下 垫片最小厚度用下式表示 t 2 法兰表面粗糙度的最大深度 100 c c是压缩率 尽量选择窄的垫片同样的螺栓载荷下 垫片越窄 垫片应力越高 但是垫片也不至于被压裂或者压溃 不让垫片内径伸入管道内 且过分增加垫片外径 附录 一 金属垫片材料1 碳钢 推荐最大工作温度不超过538 特别当介质具有氧化性时 优质薄碳钢板地不适合应用于制造无机酸 中性或酸性盐溶液的设备 如果碳钢受到在的应力 用于热水工况条件下的设备事故率非常高 碳钢垫片通常用于高浓度的酸和许多碱溶液 布氏硬度约120 2 304不锈钢18 8 铬18 20 镍8 10 推荐最大工作温度不超过760 在温度 196 538 区间内 易发生应力腐蚀和晶界腐蚀 布氏硬度160 3 304l不锈钢含碳量不超过0 03 推荐最大工作温度不超过760 耐腐蚀性能类似304不锈钢 低的含碳量减少了碳从晶格的析出 耐晶界腐蚀性能高于304不锈钢 布氏硬度约140 4 316不锈钢18 12 铬18 镍12 在304不锈钢中增加约2 钼 当温度提高其强度和耐腐蚀性能提高 当温度提高时比其它普通不锈钢具有更高抗蠕变性能 推荐最大工作温度不超过760 布氏硬度约160 5 316l不锈钢推荐最大连续工作温度不超过760 815 碳含量不超过相对于316不锈钢具有更优秀的耐应力和晶界腐蚀 布氏硬度约140 6 20合金45 铁 24 镍 20 铬和少量钼和铜 推荐最大工作温度不超过760 815 特别适用于制造耐硫酸腐蚀的设备 布氏硬度约160 7 铝铝 含量不低于99 铝具有优秀耐腐蚀性能和加工性能 适用于制造双夹垫片 布氏硬度约35 推荐最大连续工作温度不超过426 8 紫铜紫铜的成份接近于纯铜 其含有微量的银以增加其连续工作温度 推荐最大连续工作温度不超过260 布氏硬度约80 9 黄铜 铜66 锌34 在大多数工况条件下 具有良好耐腐蚀性能 但不适应醋酸 氨 盐和乙炔 推荐最大连续工作温度不超过260 布氏硬度约58 10 哈氏b 2 26 30 钼 62 镍和4 6 铁 推荐最大工作温度不超过1093 具有优异的耐热浓度盐酸腐蚀性能 也具有优异的耐湿氯化氢气体腐蚀 硫酸 磷酸和还原性盐溶液腐蚀的性能 在高温条件下具有高的强度 布氏硬度约230 11 哈氏c 27616 18 钼 13 17 5 铬 3 7 5 3 钨 4 5 7 铁 其余均为镍 推荐最大工作温度不超过1093 具有优异的耐腐蚀性能 对各种尝试的冷硝酸或浓度达到70 的沸腾硝酸具有优异的耐腐蚀性能 具有良好的耐盐酸和硫酸腐蚀性能及优异的耐应力腐蚀性能 布氏硬度约210 12 英科耐尔600镍基合金 77 镍 15 铬和7 铁 推荐最大工作温度不超过1093 在高温条件下具有高的强度 通常用于需解决应力腐蚀问题的设备 在低温条件下 具有优异的同加工性能 布氏硬度约150 13 蒙乃尔400 铜30 镍推荐最大连续工作温度不超过815 除强氧化性酸外 对大多数酸和碱具有优异耐腐蚀性能 在氟酸 氯化汞 汞介质中易产生应力腐蚀裂纹 因而 不适应用于上述介质 被广泛用于制造氢氟酸的设备 布氏硬度约120 14 钛推荐最大工作温度不超过1093 在高温条件下 具有优异的耐腐蚀性能 众所周知耐氯离子的侵蚀 在较宽的温度和浓度区间 具有优异的耐硝酸腐蚀 钛材在大多数碱溶液用的很少 适应用于氧化工况条件 布氏硬度约216 附录 二 非金属垫片材料1 天然橡胶nr对弱酸和碱 盐和氯化物溶液具有良好的耐蚀性能 对油和溶剂耐蚀性能是差的 并不推荐用于臭氧介质 推荐工作温度 57 93 2 氯丁橡胶cr氯丁橡胶是一种合成橡胶 适应于耐中等腐蚀的酸 碱和盐溶液的腐蚀 对商业用油和燃料具有良好的耐腐蚀作用 但在强氧化性酸 芳香烃和氯化碳氢化合物其耐腐蚀性能是差的 推荐工作温度 51 121 3 丁氰橡胶nbr丁氰橡胶是一种合成橡胶 适应于在较宽温度范围内具有良好的耐油 溶剂 芳香烃 碱性碳氢化合物 石油和天然气的腐蚀性能 对氢氧化物 盐和接近中性的酸具有良好的耐腐蚀性能 但在强氧化性介质 氯化碳氢化合物 酮类和脂类其耐腐蚀性能是差的 推荐工作温度51 121 4 氟橡胶氟橡胶胶料是由二元和三元氟生胶填加配合剂 硫化剂经混炼而成 除具有优异的耐热 耐介质 和良好物理机械性能外 还具有压缩永久变形低 弹性好和超长使用寿命 氟橡胶具有突出的耐热 200 250 耐油性能 可用于制造气缸套密封圈 胶碗和旋转唇形密封圈 能显著地提高使用时间 推荐工作温度 40 232 5 氯磺酰化聚乙烯合成橡胶对酸 碱和盐物溶液具有良好的耐蚀性能 同时不受气候 光照 臭氧 商业燃料 如柴油和煤油等 影响 但不适应用于芳香烃 氯化碳氢化合物 铬酸和硝酸 推荐工作温度 45 135 6 硅橡胶硅橡胶具有突出的耐高低温 可在150 下超长期使用而无性能变化 可在200 下连续使用10000小时 在 70 260 的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性及耐臭氧 耐天候等优点 适宜制作热机构中所需的密封垫 如密封衬圈 阀垫 油封 适用于水介质 等 特种硅橡胶可制作油封 7 乙丙橡胶对强酸 强碱