常见静密封垫片手册.doc

65目录第一章非金属平垫片1. 非金属软垫片81.1 型式结构91.1.1 FF型适用于FF型全平面法兰91.1.2 RF型适用于RF型突面法兰91.1.3 MF型MF型凹凸面法兰101.1.4 TG型适用于T型榫面法兰和G型槽面法兰101.1.5 CM型适用于平密封面、凹凸密封面中、衬环平密封面和衬环凹凸密封面法兰101.2 常用标准101.3 材料及性能111.3.1 石棉橡胶板111.3.2 非石棉纤维橡胶板122. 聚四氟乙烯包覆垫片142.1 型式结构142.1.1 S型剖切型142.1.2 M型机加工型152.1.3 F型折包型152.2 常用标准162.3 材料及性能16第二章金属复合垫片1.金属缠绕式垫片181.1 型式结构181.1.1 A型基本型，适用于TG型榫槽面法兰181.1.2 B型带加强环（内环）型，适用于MF凹凸面法兰191.1.3 C型带定位环（外环）型，适用于FF平面、RF突面法兰191.1.4 D型带加强环和定位环型，适用于FF平面、RF突面法兰191.2 常用标准201.3 材料及性能201.3.1 材料201.3.2 性能221.4 使用方法241.4.1 使用注意事项241.4.2 使用方法242.金属包覆垫片252.1 型式结构262.1.1 F型平面型金属包覆垫片。型式结构见图2-5。262.1.2 C型波纹型金属包覆垫片。型式结构见图2-6。262.2 常用标准262.3 材料及性能272.3.1 材料272.3.2 性能283.石墨复合垫片293.1 型式结构293.1.1 RF型适用于突面法兰。 适用于突面法兰的RF型石墨复合垫片，型式结构见图2-7。293.1.2 RF-E型适用于突面法兰，带内包边。303.1.3 MFM型适用于凹凸面法兰。303.1.4 TG型适用于榫槽面法兰。303.2 常用标准303.3 材料及性能303.3.1 材料303.3.2 性能314.金属齿形组合垫片324.1 型式结构324.1.2 MFM型适用于凹凸面法兰。型式结构同图2-11334.2 常用标准：334.3 材料及性能335.金属波齿复合垫片345.1 型式结构345.1.1 A型基本型，适用于榫槽面法兰、凹凸面法兰。型式结构见图2-13。345.1.2 B型带定位环型，适用于平面法兰、突面法兰。型式结构见图2-14。355.1.3 C型带隔条型，A型、B型的增强型。型式结构见图2-15。355.2 常用标准355.3 材料及性能355.3.1 材料355.3.2 性能36第三章金属垫片1.金属环形垫381.1 型式结构381.1.1 RB型椭圆形金属环垫。型式结构见图3-1。381.1.2 RH型八角形金属环垫391.1.3 RX型RX型压力自紧金属环垫。391.1.4 BX型BX型压力自紧金属环垫401.2 常用标准411.3 材料及性能412.金属齿形垫412.1 结构形式422.1.1 A型基本型，适用于TG型榫槽面法兰、MF凹凸面法兰。型式结构见图6-5。422.1.2 B型带加强环（内环）型，适用于MF凹凸面法兰；422.1.3 C型带定位环（外环）型，适用于FF平面、RF突面法兰；422.1.3 D型带加强环和定位环型，适用于FF平面、RF突面法兰。422.2 常用标准422.3 材料及性能433.金属透镜垫433.1 型式结构433.2 常用标准443.3 材料和性能44第四章垫片的安装方法45第五章影响垫片密封连接，导致泄漏的主要因素5.1 被密封介质物理性能的影响465.2 工况的影响465.3 法兰表面粗糙度的影晌465.4 垫片压紧应力的影响475.5 垫片几何尺寸的影响475.5.1 垫片厚度的影响475.5.2 垫片宽度的影响47第六章垫片的选用6.1 选用垫片的基本原则486.1.1 选用或订购垫片时应了解以下数据：486.1.2 选用垫片时还应考虑以下因素：486.1.3 垫片产品选择的指导和建议（STAMP原则）496.2 垫片使用失败的原因516.3 标准垫片选用51第一章非金属平垫片非金属材料制成的平垫片，在垫片品种中占有很大地位。按照构成非金属垫片材质的基本组份（基质）可分为一下七类：a) 植物质：如纸、棉、软木等；b) 动物质：如皮革、羊毛毡等；c) 矿物质：如石棉、玻璃、陶瓷等纤维；d) 橡胶质：如天然橡胶及各种合成橡胶，诸如丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、氟橡胶、硅胶等；e) 合成树脂质：如纯聚四氟乙烯（PTFE）、膨胀聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯、尼龙等；f) 石墨质：如柔性石墨、碳纤维和石墨纤维等；g) 短纤维增强弹性体（橡胶）：如石棉、矿棉等无机纤维、有机纤维、碳或石墨纤维增强弹性体等。按照目前工业上常用的垫片（板材）品种，我公司在产品目录中把非金属平垫分为以下七类：a) 柔性石墨垫片：b) 采用纯柔性石墨板材制成，通常用于高温介质的条件下；c) 聚四氟乙烯垫片：d) 包括纯聚四氟乙烯、膨胀聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯垫片等，一般用于腐蚀性介质条件下；e) 聚四氟乙烯包覆垫片：f) 包括聚四氟乙烯包覆的橡胶或石棉橡胶或非石棉纤维橡胶垫片；a) 石棉橡胶垫片；b) 非石棉纤维橡胶垫片; c) 尼龙垫片；d) 橡胶垫片（弹性体板）。按照垫片适用于法兰的基本型式，我们又将非金属垫片分为：a) 非金属软垫片：通常，柔性石墨垫片、聚四氟乙烯垫片、石棉橡胶垫片、非石棉纤维橡胶垫片、尼龙垫片、橡胶垫片适用于相同的非金属平垫片尺寸标准，我们将它们归为一类；b) 聚四氟乙烯包覆垫片：该类垫片具有独立的产品型式和尺寸，我们另归一类。本章，我们就按照此分类对我公司的非金属垫片进行介绍。1. 非金属软垫片非金属软垫片是指用非金属密封材料加工制作的垫片。非金属材料中有石棉橡胶密封板、聚四氟乙烯、橡胶等。近几年来又出现了非石棉纤维橡胶密封板作为垫片的材料。就管法兰用非金属软垫片而言，石棉橡胶板垫片的用量占太多数。石棉橡胶密封板，简称LAF（Compressed asbestos fibre），由于其主要成分石棉纤维对人体有危害，并且在生产使用过程中的石棉粉尘也会对环境造成污染导致对人体的毒害，因此国外发达国家从20世纪80年代就已禁止石棉制品的生产和使用。随着我国经济建设的发展与进步，对环境保护以及人民生命安全的重视，石棉制品生产和使用被严加控制。聚四氟乙烯垫片一般用在腐蚀性介质条件下；而橡胶做的管法兰垫片则适用于法兰螺栓预紧力较小的场合，例如：玻璃管道法兰或其他低强度管道法兰，使其在较小螺栓预紧力下，垫片仍可产生较大的压缩变形以紧贴法兰。橡胶垫片只能在较低的介质压力和温度不太高的条件下使用。石棉橡胶密封板以石棉纤维为骨架材料以橡胶为粘结剂，辅以无机硅酸盐填充物制成。如果不用石棉纤维而用其他纤维代替石棉生产的密封材料即构成非石棉橡胶密封板。代替石棉的纤维有有机纤维和无机纤维两大类，有机纤维中应用最多、且性能最好的首推芳纶（Kevlar）纤维，其他还有碳纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维等。无机纤维则有硅酸铝纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、岩棉等。非石棉橡胶密封垫片的开发和应用为时不长，因此国内外现今没有统一的国家标准和行业标准。非石棉橡胶密封板在我国少数密封材料生产企业已经批量生产，可用于裁制管法兰用垫片。另外除了LAF生产工艺的材料外，我国还有一种用造纸法生产的非石棉胶乳抄取板，也部分地用于管法兰垫片。1.1 型式结构1.1.1 FF型适用于FF型全平面法兰PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6和PN2.0 MPa的全平面密封面（代号为FF）管法兰用非金属平垫片的型式结构见图1-1。图1-1 FF型全平面密封面法兰用垫片1.1.2 RF型适用于RF型突面法兰PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.0、PN4.0和PN5.0 MPa的突面密封面（代号为RF）管法兰用非金属平垫片的型式结构见图1-2。注：RF型非金属软垫片又可分为I型和II型：I型垫片用于通用型法兰密封面；II型垫片用于窄型法兰密封面。图1-2 RF型、MF型、T型、G型密封面法兰用垫片1.1.3 MF型MF型凹凸面法兰PN1.6、PN2.5、PN4.0和PN5.0 MPa的凹凸密封面（代号为MF）管法兰用非金属平垫片的型式结构同图1-2。1.1.4 TG型适用于T型榫面法兰和G型槽面法兰PN1.6、PN2.5、PN4.0和PN5.0MPa的榫式密封面、槽式密封面（代号为T、G）管法兰用非金属平垫片的型式结构同图1-2。1.1.5 CM型适用于平密封面、凹凸密封面中、衬环平密封面和衬环凹凸密封面法兰平密封面、凹凸密封面、衬环平密封面和衬环凹凸密封面压力容器法兰用非金属软垫片型式见图1-3。图1-3 平密封面、凹凸密封面、衬环平密封面和衬环凹凸密封面法兰用垫片1.2 常用标准GB/T 9126-2003，管法兰用非金属平垫片；JB/T 87-1994，管路法兰用石棉橡胶垫片；JB/T 4704-2000，非金属软垫片；JB/T 4720-1992，管壳式换热器用非金属垫片；HG 20606-1997，钢制管法兰用非金属平垫片-欧洲体系；HG 20627-1997，钢制管法兰用非金属平垫片-美洲体系；SH 3401-1996，管法兰用石棉橡胶板垫片。1.3 材料及性能非金属软垫片材料可为石棉橡胶板、非石棉纤维橡胶板、聚四氟乙烯和橡胶。但生产和使用石棉材料的板材时，应采取措施，以确保不会对健康造成损害。1.3.1 石棉橡胶板由石棉橡胶板裁制的垫片，其材料性能及适用范围随石棉橡胶板材而定。国产石棉橡胶板使用范围和性能见表1-1。表1-1 国产石棉橡胶板适用范围和性能名称牌号表面颜色横向抗拉强度/MPa适用条件标准压力/MPa温度t/石棉橡胶板XB200灰色6.01.5200GB/T 3985-1995XB350红色12.04.0350XB450紫色19.06.0450耐油石棉橡胶板NY150灰白色8.01.5150GB/T 539-1995NY250浅蓝色9.02.5250NY400石墨色26.04.04001.3.2 非石棉纤维橡胶板非石棉密封材料在我国起步较晚，目前尚无国家标准和行业标准，国内生产厂家不多，应用也未普及，但部分厂家能用辊压法工艺，即生产CAF（Compressed asbestos fibre）材料的生产工艺制作非石棉橡胶密封板和用抄取法工艺制作非石棉橡胶密封板。用这两种生产工艺制作的非石棉橡胶密封板，都可以被用来裁制管法兰用非金属软垫片。抄取法工艺制作的非石棉橡胶板材作为管法兰垫片使用为数不多，但材料具有较大的压缩率（一般在1218之间），同时还能保持较大的回弹率（一般在45以上）。由于其具有较大压缩率的性能特点，所以法兰预紧力较小。1.3.2.1 250无石棉密封衬垫板250无石棉密封衬垫板适用于以优质合成纤维和优质无机纤维为主要材料制成的、以特种橡胶为粘合剂，压力为3.0MPa，温度在250以下的水、水蒸气、制冷液、弱碱液、化学试剂、热油为介质的法兰、阀门等连接处的密封。企业标准规定250无石棉密封衬垫板的物理性能见表1-2。表1-2 250无石棉密封衬垫板的物理性能项目指标横向拉伸强度13.5 MPa密度1.60.2 g/cm3压缩率175%回弹率50%柔软性无裂纹应力松弛率30%油密封性（温度1530，压力10Mpa，3号喷气燃料介质，时间30秒）完全密封腐蚀性（恒温箱60，蒸馏水，对硬铝板、低碳钢板，24h）无腐蚀耐油性温度1502，介质为20号航空润滑油，时间为5h浸油拉伸强度减少率30%吸油率20%浸油增厚率5%30%温度1530，在3号喷气燃料中浸泡5h后取出，放置5min吸油率20%浸油增厚率20%注：1厚度大于3.0mm不做拉伸强度试验。2厚度大于等于2.5mm不做柔软性试验。1.3.2.2 无石棉橡胶板及无石棉耐油橡胶板无石棉橡胶板及无石棉耐油橡胶板主要适用于各类内燃机和化工管道法兰、阀门、泵的各类油、水、汽介质密封。这两种无石棉橡胶板的主要材料是以芳纶纤维为主体掺用其他有机或无机纤维以代替石棉纤维，而合成橡胶、填充料及生产工艺与石棉橡胶板的完全一致。无石棉橡胶板和无石棉耐油橡胶板的物理性能指标见表1-3及表1-4。表1-3 无石棉橡胶板物理性能指标项目指标WXB200WXB300拉伸强度6.0 MPa9.0 MPa老化系数0.9密度1.61.9 g/cm3压缩率12%5%回弹率40%45%应力松弛率45%表1-3 无石棉耐油橡胶板物理性能指标项目指标密度1.61.9 g/cm3横向抗拉伸强度10 MPa压缩率133%回弹率50%浸泡20油横向抗拉伸强度6.5 MPa吸油率15%增厚率10%浸泡75油横向抗拉伸强度6.0 MPa吸油率15%增厚率10%2. 聚四氟乙烯包覆垫片聚四氟乙烯包覆垫片是一种非金属复合型软垫片，一般由包覆层及夹嵌层两部分组成。包覆层主要起抗腐蚀作用，通常由聚四氟乙烯材料制成；夹嵌层（填料）为带或不带金属加强筋的非金属材料，通常由石棉橡胶板制成。在石油、化工、制药及食品工业中，为保证物料的清洁而不得不使用不锈钢法兰、阀门及法兰管件时，常常采用聚四氟乙烯包覆垫片进行密封。聚四氟乙烯包覆垫片主要适用于全平面型及突面型钢制管法兰连接，适用公称压力PN为0.65.0 MPa、工作温度为0150的腐蚀介质或对清洁度有较高要求的介质。2.1 型式结构2.1.1 S型剖切型剖切型包覆垫片是采用聚四氟乙烯筒料车削成0.81mm厚的环状薄片，从外侧厚度的中心切开，在切口中放入芯材。切口开至距内孔处约1.52mm。剖切型包覆垫片的型式结构见图1-4。图1-4 S型-剖切型聚四氟乙烯包覆垫片2.1.2 M型机加工型机加工型包覆垫片，其包封层内径可与法兰内径一致，以防止流体在法兰处产生涡流。由于机加工成矩形断面，芯材放入后的间隙比剖切型断面的小，故内部空气膨胀量也小，密封性能较好。剖切型包覆垫片的型式结构见图1-5。图1-5 M型-机加工型聚四氟乙烯包覆垫片2.1.3 F型折包型折包型包覆垫片，它是由厚度为0.40.8mm的带状聚四氟乙烯薄膜，用热密封方法将两端热合后包在环状的芯材外面呈U形状，制造简便，适用于尺寸较大的法兰密封。折包型包覆垫片的型式结构见图1-6。图1-6 F型-折包型聚四氟乙烯包覆垫片2.2 常用标准GB/T 13404-1992，管法兰用聚四氟乙烯包复垫片；HG 20607-1997，钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片-欧洲体系；HG 20628-1997，钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片-美洲体系；SH 3402-1996，管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片。2.3 材料及性能聚四氟乙烯包覆层材料为PTFE SM 031，其技术指标应复合HG/T 2902-1997模塑用聚四氟乙烯树脂对一等品的规定。夹嵌材料为石棉橡胶板或其他复合材料。聚四氟乙烯包覆垫片的各项力学性能及密封性能指标见表1-4。表1-4 聚四氟乙烯包覆垫片性能指标项目试验条件指标压缩率实验尺寸（外径内径厚度）：73 mm34 mm3 mm预紧压力：35MPa试验温度：2520%回弹率30%应力松弛率实验尺寸（外径内径厚度）mm：73343预紧压力：35MPa试验温度：150试验时间：16h45%允许泄露率实验尺寸（外径内径厚度）mm：73343预紧压力：35MPa介质压力：1.1倍的公称压力试验介质：99.9%的氮气试验温度：25110-3 cm3/s3、管法兰用非金属平垫片第二章金属复合垫片非金属材料制成的垫片虽具有很好的柔软性、压缩性和螺栓载荷低等优点，但耐高温、高压性能均不如金属垫片，所以结合金属材料强度高、回弹性好、能承受高温的特点，制成具有两者组合结构的垫片，即金属复合垫片或半金属垫片。金属复合垫片用途较广，其品种多种多样。典型金属复合垫片包括金属缠绕式垫片、金属包覆垫片、金属冲齿板柔性石墨复合垫片、金属齿形组合垫片及金属波齿复合垫片等五类。1. 金属缠绕式垫片金属缠绕式垫片是由金属带和非金属带螺旋复合绕制而成的一种半金属平垫片。其特性是：压缩、回弹性能好；具有多道密封和一定的自紧功能；对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感，不粘结法兰密封表面，容易对中，因而拆装便捷；可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响；能在高温、低温、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下，保持其优良的密封性能。金属缠绕式垫片广泛应用于石油炼制、石油化工、化工、热电、燃气、核能、航天、纺织、医药等诸多行业的设各、工艺管路静密封部位。1.1 型式结构1.1.1 A型基本型，适用于TG型榫槽面法兰A型金属缠绕是垫片又称为密封元件，型式结构见图2-1。图2-1 A型-基本型金属缠绕式垫片1.1.2 B型带加强环（内环）型，适用于MF凹凸面法兰由内侧加强环和密封元件的组合而成，型式结构见图2-2。图2-2 B型-带内环型金属缠绕式垫片1.1.3 C型带定位环（外环）型，适用于FF平面、RF突面法兰由外侧定位环和密封元件的组合而成，型式结构见图1-3。图2-3 C型-带定位环型金属缠绕式垫片1.1.4 D型带加强环和定位环型，适用于FF平面、RF突面法兰由内侧加强环、外侧定位环和密封元件的组合而成，型式结构见图2-4。图2-4 D型-带内环和定位环型金属缠绕式垫片1.2 常用标准GB/T 4622-2003，缠绕式垫片；GB/T 13403-1992，大直径碳钢管法兰用垫片；JB/T 90-1994，管路法兰用缠绕式垫片；JB/T 4719-1992，管壳式换热器用缠绕垫片；HG 20610-1997，钢制管法兰用缠绕式垫片-欧洲体系；HG 20631-1997，钢制管法兰用缠绕式垫片-美洲体系；SH 3407-1996，管法兰用缠绕式垫片。1.3 材料及性能1.3.1 材料垫片主体曲“”型金属带与非金属带相互重叠连续缠绕而成。金属带与非金属带应紧密贴合、层次均匀，无折皱、空隙等现象。根据需要，缠绕式垫片还可以内嵌加强化或者外置定位环。内加强环除供需双方另有协议外，材料应与金属带材料相同；定位环材料采用A3钢的，需经防锈处理。1.3.1.1 金属带A. 金属带材料采用厚度为0.50.25mm的08F、0Cr13、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2冷轧钢带，或由供需双方协商确定。B. 金属带表面应光滑、洁净，不允许有粗糙、不平、裂纹、划伤、凹坑及锈斑等缺陷。C. 除供需双方商定的材料另行规定其硬度要求外，不锈钢带的硬度按GB/T 4340.1金属维氏硬度试验 第1部分：试验方法检验，其硬度值HV应不大于200。1.3.1.2 非金属带A. 非金属带材料为特制石棉带、柔性石墨带和聚四氟乙烯带，或由供需双方协商确定。非金属带的厚度为0.31.0mm，其化学成分和物理机械性能应符合有关标准或规范的规定。其推荐适用温度范围见表2-2。表2-1 非金属带适用温度范围填充带材料适用温度特制石棉500聚四氟乙烯-200260柔性石墨600（非氧化性介质800）非石棉纤维350热陶纤维1000B. 特制石棉的烧失量按GB/T 541石棉橡胶板 试验方法检验，其烧失量应不大于25%。C. 用于不锈钢法兰连接的缠绕式垫片，其非金属带的氯离子含量按GB/T 6905.3锅炉用水和冷却水分析方法 氯比物的测定 汞盐滴定法检验，应小于10010-4，或由供需双方协商确定。1.3.1.3 加强环加强环除供需双方另有协议外，内环材料应与金属带材料相同；定位环材料采用A3钢，经防锈处理。内环、定位环可由整块板材冲压、车制，或经拼焊、围焊后车制而成，环面应平整；环槽与内外圆应同心，与两端面应对称。加强环上应明确标注产品的相关信息以供追溯。1.3.2 性能缠绕式垫片的各项力学性能及密封性能见表2-2表2-2 缠绕式垫片性能指标项目试验条件垫片品种指标压缩率/%试样:DN80带内环和定位环压紧应力：（70+1）MPa加载卸载速度：0.5MPa/s金属带+特制石棉带1830金属带+柔性石墨带金属带+聚四氟乙烯带回弹率/%金属带+特制石棉带19金属带+柔性石墨带17金属带+聚四氟乙烯带15应力松弛率/%试样:DN32带内环和定位环压紧应力：（70+1）MPa试验温度：（3005）试验时间：16h金属带+特制石棉带28金属带+柔性石墨带18试样:DN32带内环和定位环压紧应力：（70+1）MPa试验温度：（2005）试验时间：16h金属带+聚四氟乙烯带13允许泄漏率/(cm3/s)试样:DN80带内环试验温度：（205）试验介质：99.9%氮气预紧应力：（70+1）MPa试验压力：1.1公称压力/MPa所有垫片1.210-5（1级）1.210-4（2级）1.210-3（3级）1.210-2（4级）水压密封性试样:DN80带内环和定位环试验温度：（205）试验介质：水预紧应力：（70+1）MPa试验压力：1.3公称压力/MPa保压时间：10min所有垫片试样外缘在保压时间内无水珠出现允许泄漏率/(g/s)试样:DN80带内环和定位环试验温度*：300+12 0 （当公称压力不大于1.0MPa时）500+12 0 （当公称压力大于1.0MPa时）试验介质：水蒸汽预紧应力：（70+1）MPa试验压力：1.1公称压力/MPa保压时间：40min所有垫片1.010-3*填充带为聚四氟乙烯的缠绕式垫片的试验温度为2001.4 使用方法1.4.1 使用注意事项A. 缠绕式垫片的密封元件（即垫片本体或基本型垫片）宽度应比非金属软垫片的宽度小。在制作用于凹凸面、平面和突面法兰的缠绕垫片时”不能随便用非金属软垫片的宽度尺寸来代替缠绕式垫片密封元件的宽度尺寸。囚为缠绕式垫片是半金属垫片，标准规格垫片的压紧应力在70MPa左右时才达到合理的压缩变形，从而产生良好的密封效果；如果随意加大垫片本体密封面宽度，势必造成压紧力降低，垫片肯定不能达到标准的压缩变形量，因而不能产生良好的密封；如果超范围地加大压紧力，又必然会产生法兰和螺栓的大量变形，结果会导致泄漏。B. 基本型垫片最好不要用于凹凸面法兰上。这是因为基本型垫片在法兰轴向压紧力的作用下，垫片内圈焊点容易开焊。这样不但会引起泄漏，而且垫片软填料散落会污染物料和堵塞管道。C. 在高温、深冷或冷热频繁交变、振动较大、强腐蚀介质等恶劣工况条件下，用于平面和突面法兰的垫片最好加装合理材料的内环。D. 绝不能用低材质垫片取代高材质垫片。比如，大型石油化工裂解装置的废热锅炉入口，有的操作温度达到798，因而垫片的金属带和内环必须选用不低于0Cr25Ni20的材料，而不能用0Cr18Ni10Ti替代。定位环材料可用0Cr18Ni10Ti，但不可用0Cri8Ni9，因为可能产生高温蠕变。1.4.2 使用方法A. 拧紧螺栓时，要使垫片均匀受力，对称把紧。B. 选择合理的垫片压缩量，一般为0.61.2 mm为宜。过大压缩量，会降低垫片的回弹率，因而失去垫片像弹簧似的容易吸收振动的特性。C. DN500以上的管道垫片安装，可采取短管法兰平面装配，而后再对接管道的方法。D. 法兰螺栓拧紧的顺序见图2-A：图2-A 法兰螺栓拧紧顺序2. 金属包覆垫片金属包覆垫片是以非金属材料为芯材，切成所需的形状，列面包以厚度为0.250.5mm的金属薄板组成的一种复合垫片。根据包覆状态，般分为平面型包覆和波纹型包覆两种。金属薄板可根据材料的弹塑性、耐热性和耐腐蚀性选取，其材料主要有黄铜、铝、软钢、不锈钢、钛和蒙乃尔合金等；作为包覆垫片中的芯材，一般有石棉板或石棉橡胶板、聚四氟乙烯、柔性石墨板材以及碳纤维或陶瓷纤维等。金属包覆垫片的主要特点是：具有与包覆金属相同的耐腐蚀性和相近的耐热性，非金属柔性填充材料使垫片能在较低的压紧力下达到较好的密封效果。此外，这种垫片还能制成各种形式的异形垫片，例如椭圆形、方形、带筋形或更复杂的形状以满足各种热交换器管箱和非圆形压力容器密封的需要。与非金属软垫片相比，这种垫片在经常拆卸的条件下不易损坏、不沾污、不腐蚀法兰密封面，而且具有较高的强度。2.1 型式结构管法兰用金属包覆垫片型式结构分为平面型（F型）及波纹型（C型）两种；压力容器法兰用金属包覆垫片型式结构为平面型一种。2.1.1 F型平面型金属包覆垫片。型式结构见图2-5。图2-5 F型 - 平面型金属包覆垫片2.1.2 C型波纹型金属包覆垫片。型式结构见图2-6。图2-6 C型 波纹型金属包覆垫片2.2 常用标准GB/T 15601-1995，管法兰用金属包覆垫片；JB/T 8559-1997，金属包垫片；JB/T 4706-2000，压力容器法兰用平面型金属包覆垫片；JB/T 4718-1992，管壳式换热器用金属包垫片；HG 20609-1997，钢制管法兰用金属包覆垫片-欧洲体系；HG 20630-1997，钢制管法兰用金属包覆垫片-美洲体系。2.3 材料及性能2.3.1 材料2.3.1.1 包覆层金属材料包覆层金属材料一般为镀锡薄钢板、镀锌薄钢板、08F、铜T2或T3、铝L2或L3、0Cr13、0Cr18Ni9或0Cr19Ni9、00Cr19Ni11和00Cr17Ni14Mo2等，材料的机械性能及化学成分应符合相应标准的规定。包覆层金属材料的厚度：要求平面型不得小于0.2 5 mm，波纹型不得小于O.3 mm。包覆层金属材料及其硬度要求见表2-3。表2-3 包覆层金属材料及硬度包覆层金属材料硬度HBmax镀锡薄钢板90镀锌薄钢板9008F90T360L3400Cr19Ni9、00Cr19Ni11、 00Cr17Ni14Mo21872.3.1.2 填充非金属材料填充材料可以使用石棉，柔性石墨或其他非金属材料。2.3.2 性能金属包覆垫片的各项力学性能及密封性能见表2-4。表2-4 金属包覆垫片的性能指标项目试验条件指标压缩率/%试样尺寸:DN100预紧应力：63.3MPa加卸载速度：0.5MPa/s2630回弹率/%15应力松弛率/%试样尺寸:DN100预紧应力：63.3MPa试验温度：（3005）试验时间：16h20允许泄漏率/(mL/s)试样尺寸:DN100预紧应力：63.3MPa试验温度：20试验介质：99.9%氮气试验压力：1.1公称压力/MPa110-33. 石墨复合垫片石墨复合垫片又称柔性石墨金属增强复合垫片，它是由冲齿的金属齿板或冲孔金属芯板与柔性石墨粒子复合压成的一种密封垫片，它通常由柔性石墨复合增强板裁制而成。根据需要，柔性石墨金属增强复合垫片可制成带不锈钢或碳钢内包边或内外包边。这种垫片的主要特点是：有良好的耐高、低温，耐腐蚀，耐辐射等性能，强度较高，能在高压工况下使用。所需的预紧力比使用金属垫片或金属缠绕式垫片的小。由于柔性石墨具有可塑性和良好的充填性，使用这种垫片时对相配法兰密封面不需要进行精密加工，对法兰密封面上制有“水线”沟槽也能适应，相对来说比较经济。柔性石墨金属增强复合垫片主要用于各种管道、阀门、泵、压力容器、热交换器等法兰连接处的密封部位，可取代石棉橡胶垫片、铁包垫片。这种垫片使用温度范围在-200800；最高压力11MPa；最小预紧比压y30 MPa；垫片系数m=2。3.1 型式结构石墨复合垫片型式分为RF型、MFM型和TG型，分别适用于突面、凹凸面和榫槽面法兰。根据需要，RF型垫片可带不锈钢或碳钢内包边，即为RF-E型。3.1.1 RF型适用于突面法兰。适用于突面法兰的RF型石墨复合垫片，型式结构见图2-7。图2-7 RF型、MFM型、TG型柔性石墨金属增强复合垫片3.1.2 RF-E型适用于突面法兰，带内包边。适用于突面法兰的RF-E型石墨复合垫片，型式结构见图2-7。图2-8 RF-E型柔性石墨金属增强复合垫片3.1.3 MFM型适用于凹凸面法兰。型式结构同图2-7。3.1.4 TG型适用于榫槽面法兰。型式结构同图2-7。3.2 常用标准JB/T6628-1993，柔性石墨复合增强（板）垫；HG 20608-1997，钢制管法兰用柔性石墨复合垫片-欧洲体系；HG 20629-1997，钢制管法兰用柔性石墨复合垫片-欧洲体系。3.3 材料及性能3.3.1 材料柔性石墨金属增强复合垫片材料及其最高工作温度见表2-5。表2-5 垫片材料及最高工作温度芯板及包边材料名称*1（代号）标准最高工作温度/低碳钢（St）GB/T 25204500Cr19Ni9（304）GB/T 3280650*2*1：也可以采用其他芯板材料，但应在订货时说明；*2：用于氧化性介质是450。3.3.2 性能柔性石墨金属增强复合垫片的性能随JB/T 6628柔性石墨复合增强（板）垫而定。3.3.2.1 复合板材的柔性石墨层的各项物理机械性能见表2-6。表2-6 石墨层物理机械性能密度/（g/cm3）抗拉性能/MPa灰分/%热失量/%4504001.03.55.01.02.03.3.2.2 复合板材的压缩率、回弹率测定按JBT 914141999柔性石墨板材 压缩率、回弹率测定方法的规定，其压缩回弹性能指标见表2-7。表2-7 复合板材压缩回弹性能指标项目试验条件指标压缩率/%压头直径：（6.40.025）mm总负荷：1112N25回弹率/%204. 金属齿形组合垫片金属齿形组合垫片由金属齿形环和上下两面覆盖柔性石墨或聚四氟乙烯薄板等非金属平垫材料组合而成。金属齿形组合垫片既有金属的强度，又有齿形弹性，还兼具非金属密封性好的特点，最高温度650；最高压力可达42.0MPa，适用于公称压力42.0MPa以下的突面、凹凸面钢制管法兰、压力容器法兰、阀门及换热器等管道和设备的密封。金属齿形环的齿形面结构见图2-9。图2-9 齿形组合垫片齿形放大图4.1 型式结构金属齿形组合垫片的型式分为RF型和MFM型，分别适用于突面和凹凸面法兰。4.1.1 RF型适用于突面法兰。型式结构见图2-10。图2-10 RF型-突面法兰用金属齿形组合垫片4.1.2 MFM型适用于凹凸面法兰。型式结构同图2-11 图2-11 MFM型-凹凸面法兰用金属齿形组合垫片4.2 常用标准：HG 20611-1997，钢制管法兰用齿形组合垫-欧洲体系；HG 20632-1997，钢制管法兰用齿形组合垫-美洲体系。4.3 材料及性能齿形组合垫片的最高工作温度见表2-8。表2-8 齿形组合垫片的最高工作温度金属齿形环材料覆盖层材料最高工作温度名称标准代号名称标准代号08或10GB 71108或10柔性石墨ZB J22 019G4500Cr13GB 4237410柔性石墨540*0Cr18Ni9或0Cr17Ni12Mo2304或316柔性石墨650*聚四氟乙烯ZB G33 002F4200*注：用于氧化介质时450。5. 金属波齿复合垫片由柔性石墨做成的金属波齿复合垫片是在机械加工成波齿状的金属板两面覆盖上柔性石墨的一种复合垫片，这种垫片既有金属的强度，又有波纹弹性的特点，最高温度650；最高压力可达26.0MPa，适用于公称压力26.0MPa以下的突面、凹凸面及榫槽面带颈对焊钢制管法兰、压力容器法兰、阀门及换热器等管道和设备的密封。金属波齿复合的复合截面结构如图2-12。T-垫片复合主体厚度；T1-定位环厚度；t-金属骨架厚度； R-波齿圆弧半径；p-波齿距；h-波齿深度 图2-12 金属波齿复合的复合截面结构图5.1 型式结构柔性石墨金属波齿复合垫片按其结构的不同可分为基本型、带定位环型、带隔条型三种型式：5.1.1 A型基本型，适用于榫槽面法兰、凹凸面法兰。型式结构见图2-13。图2-13 基本型柔性石墨金属波齿复合垫片5.1.2 B型带定位环型，适用于平面法兰、突面法兰。型式结构见图2-14。图2-14 带定位环型柔性石墨金属波齿复合垫片5.1.3 C型带隔条型，A型、B型的增强型。型式结构见图2-15。图2-15 带隔条型柔性石墨金属波齿复合垫片5.2 常用标准GB/T 19066-2003，柔性石墨金属波齿复合垫片。5.3 材料及性能5.3.1 材料金属骨架材料及硬度要求见表2-9。材料的机械性能和化学成分应符合相应标准的规定。金属骨架一般使用整张金属板制作，若受材料宽度限制需拼接时，其拼接接头的数量应有所限制。对接切口应采用氩弧焊或电焊，对接焊缝必须打磨与母材齐平，焊缝处不应出现夹渣、气孔等影响焊接接头质量的缺陷。金属骨架的结构尺寸和参数由制造厂（商）设计确定，确保金属骨架两侧面波峰与波谷应错开12齿距，波齿距一致，波齿圆弧半径相等，所有齿尖应在一个平面内，骨架无明显翘曲变形。成形后的金属骨架任意两点厚度偏差在制作骨架的板材厚度偏差范围之内。定位环（包括定位耳环）厚度T1，通常为T1t-0.5，定位环可直接与波齿部分一起加工成一整体。定位环采用碳钢材料时，其表面应进行防锈处理。表2-9 金属骨架材料及硬度金属骨架材料硬度HB（不大于）08、10或类似低碳钢1370Cr13、1Cr131831Cr18Ni9Ti或类似奥氏体不锈钢1875.3.2 性能柔性石墨金属波齿复合垫片的各项力学性能及密封性能见表2-10。表2-10 柔性石墨金属波齿复合垫片性能指标项目试验条件指标备注压缩率/%试样规格/mm: 120.5843.0压缩应力/MPa: 451.0加卸载速度/(MPa/s):0.53510金属骨架材料为奥氏体不锈钢回弹率/%15应力松弛率/%试样规格/mm: 65.5 50.22.5压缩应力/MPa: 451.0试验温度/: 3005试验时间/h:1625允许泄漏率(mL/s)试样规格/mm: 120.5 843.0压缩应力/MPa: 451.0试验温度/: 205试验压力/MPa:1.11级1.010-41级1.010-3第三章金属垫片基于金属材料的特点，在高温、高压及载荷变化频繁等苛刻操作条件下，可以首选金属材料制成密封垫片。标准金属垫片主要包括金属环形垫片、金属齿形垫片及金属透镜垫片。金属环形垫片叉可细分为八角形环垫和椭圆形环垫以及RX型和BX型自紧环垫等。1. 金属环形垫金属环形垫片是用金属材料加工成截面形状为八角形或椭圆形的实体金属垫片，具有径向自紧密封作用。故金属环形垫片是靠垫片与法兰梯形槽的内外侧面（主要是外侧面）接触，并通过压紧而形成密封的。八角形环垫与法兰槽相配，主要表现为面接触。同椭圆形环垫相比，虽然不易与法兰槽达到密合，但却能再次使用，并且因截面是由直线构成，容易加工。椭圆形环垫与法兰槽是线接触，密封性较好，但加工精度要求高，因而增加了制造成本，同时椭圆形环垫不能重复使用。金属环垫最早来源于美国，在20世纪20年代首次使用在锅炉领域，用于人孔盖、高压釜及其他容器的密封，以后在石油生产和炼油工业中格外受到重视，随着蒸汽动力装置的温度和压力增加，金属环垫的用途就越来越广泛。常用金属环垫适用的公称压力为PN2.0PN42.0 MPa。我们按照环形垫的截面型式把金属环垫分为以下四种型式：1.1 型式结构1.1.1 RB型椭圆形金属环垫。型式结构见图3-1。RB型椭圆形金属环垫适用于公称通径DN15DN900，公称压力PN2.0MPaPN42.0MPa的环连接密封面。R=A/2图3-1 椭圆形金属环垫1.1.2 RH型八角形金属环垫RH型八角形金属环垫适用于公称通径DN15DN900，公称压力PN2.0MPaPN42.0MPa的环连接密封面。型式结构见图3-2。R1=1.6mm（A22.3mm）；R1=2.4mm（A22.3mm）图3-2 八角形金属环垫1.1.3 RX型RX型压力自紧金属环垫。RX型压力自紧金属环垫适用于公称压力PN13.8MPaPN138.0MPa，符合API（美国石油学会）标准的6B型整体法兰、螺纹法兰及对焊法兰以及扇形法兰。型式结构见图3-3。注：仅RX82RX91在环截面上有压力通孔，孔中心线位于尺寸C的中点，RX82RX85的孔径为1.5 mm，RX86和RX87的孔径为2.3 mm，RX88RX91的孔径为3.0 mm。a 如果任何环垫在整个圆周上的环宽或环高的尺寸变化量不超过0.1 0 mm，则环宽A和环高H才允许有0.20 mm的正偏差。图3-3 RX型压力自紧金属环垫及环槽1.1.4 BX型BX型压力自紧金属环垫RX型压力自紧金属环垫适用于公称压力PN13.8MPaPN138.0MPa，符合API标准的6BX型整体法兰、对焊法兰及言板法兰。型式结构见图3-4。注：圆角半径R应是环高H的8%12%。图3-4 BX型压力自紧金属环垫1.2 常用标准GB/T 9128-2003，钢制管法兰用金属环垫；JB/T 89-1994，管路法兰用金属环垫；HG 20612-1997，钢制管法兰用金属环垫-欧洲体系；HG 20633-1997，钢制管法兰用金属环垫-美洲体系；SH 3403-1996，管法兰用金属环垫；SY/T 5127-20