金属缠绕式垫片制造工艺及质量控制.docx

文章编号 : 100027466 (2001) 增20080203金属缠绕式垫片制造工艺及质量控制陆晓峰 , 顾伯勤(南京化工大学 , 江苏 南京 210009)摘要 : 介绍了金属缠绕式垫片的切带 、成型 、缠绕 、点焊和装环的制造工艺过程 ,从原材料选择 、结构参数确定 、工艺参数调节及尺寸等诸方面阐述了对缠绕式垫片质量的控制 。关键词 : 缠绕式垫片 ;制造工艺 ;质量控制中图分类号 : tb 42 ; tq 05016文献标识码 : bmanufacturing process and quality control f or spiral wound ga sketslu xiao2feng , gu bo2qin(nanjing university of chemical technology , nanjing 210009 , china)abstract : the manufacturing process of spiral wound gaskets ,which includes cutting ,shaping ,winding ,spot welding and assem2bling ,is introduced. the main method of quality control is elaborated on aspects of raw material choice ,structural parameter dete2r mination ,process parameters adjustment ,size measurement and so on.key words : spiral wound gasket ;manufacturing process ; quality control金属缠绕式垫片以其优良的性能在石化 、电力等部门中的应用已十分普遍 。gb 462212 93管法 兰缠绕式垫片尺寸系列中公称通径 dn 600 的垫 片 ,压力等级可达 25 mpa 1 ; gb/ t 13403 92大直 径碳钢管法兰用垫片中公称通径 dn1 200 的垫片 , 压力等级可达 15 mpa ;dn1 500 的垫片 ,压力等级可 达 10 mpa 2 。但是 ,由于国内大部分制造厂家生产 设备陈旧 、工艺落后或不尽合理 ,有的甚至仍停留在 手工 、半手工阶段 , 使生产出的缠绕式垫片档次不 高 、质量不稳 ,从而限制了缠绕式垫片的应用 。据初 步统计 ,国内石化 、电力行业公称通径不大于 600 的 缠绕式垫片 ,一般用在 10 mpa 以下 ; 公称通径大于800 的缠绕式垫片 ,较多地使用在 510 mpa 甚至更低 压力的场合 ,从而使缠绕式垫片适用于高温 、高压 、 低温 、高真空及温度压力剧烈波动工况的特点没有得到充分发挥 。因此 ,掌握先进的缠绕式垫片制造 工艺 ,了解其生产中质量控制的关键点 ,对提高产品质量 ,扩大使用范围 ,增强国内 、国际市场的竞争力 ,具有重要意义 。1 制造工艺缠绕式垫片本体的制造一般经切带、成型 、缠绕 和点焊 4 个工艺步骤 ,对带加强环型缠绕式垫片需增加环的制作和装配两道工序 。1. 1 切带在金属开带机上进行金属切带 ,金属带原材料 置于带轴的支架上 ,经开带机上的导向装置 (其宽度 可调) 使钢带平直进入开带机上下两组滚刀间 ,滚刀 应能保证对金属带进行纯剪切 ,并顺利出带 。切出的金属带切口应光滑 ,不应有毛刺 、非边 、撕裂和扭曲现象 ,然后将其收卷于钢带盘上待用 。手工收卷 既费时又不安全 ,钢带质量不易保证 。而自动收卷 装置因钢带拉紧力可调 ,能保证收卷时钢带平直 。112 成型经开带机切出的金属平带需在专用成型机上滚收稿日期 : 2000209216作者简介 : 陆晓峰 (19662) ,男 (汉族) ,江苏张家港人 ,副研究员 ,硕士学位 ,主要从事密封技术的研究与开发工作 。制造技术增刊陆晓峰 ,等 :金属缠绕式垫片制造工艺及质量控制81 压成型 。金属平带经由导向轮进入一对成型轮 ,成型轮的结构按钢带最佳结构参数设计 ,保证成型后 的钢带光滑 、对称 、不扭曲并符合所要求宽度 。通过 调节专用直流稳压器提供给轴端电磁离合器激磁电 压 ,实现成型后钢带在卷带芯片上自动收卷 。113 缠绕缠绕式垫片的本体是在专用的缠绕机上由成型 金属带和非金属带螺旋相间绕制而成。缠绕过程须 在胎具上进行 ,而标准不同 ,规格不一 ,胎具尺寸必 需改变 ,由于单胎芯片相对简单 ,故应用较为普遍 。缠绕垫片时 ,应使成型金属带盘 、填料带盘 ( 长带) 、 导向轮和添带轮组成的轮系与芯片 、压紧轮位于同 一中心平面内 ,压紧轮轮槽宽度和深度要选择恰当 , 以保证垫片的平整度 。钢带需有拉紧力和压紧力 ,这是两个关键的工艺参数 ,对垫片的力学性能有很大影响 。 垫片本体初绕和终绕应有 24 圈金属带间不填入非金属带 ( 俗称空圈) ,公称直径大于 1 500 mm 的垫片其空圈数可适当增加 。带外加强环的垫片 , 在本体末端点焊后应继续缠绕金属带 24 圈 ,以便装配外环时调整间隙和定位 ,这几圈金属带不计入 垫片外径3 。114 点焊缠绕式垫片的点焊应采用专门设计的高频脉冲 点焊机 ,要求焊机性能稳定 、安全可靠 、焊接速度快 、焊点质量好 ,可保证焊点大小相等 、间距均匀 、无糊 斑 、钢带不烧通 ,并有较好的焊接强度 。115 加强环制作内外加强环可由整块板材冲剪后再车制 ,冲剪 直径由冲床吨位决定 。对直径较大的加强环 ,可经拼焊 、围焊后再行车制 ,或将板材裁剪成条状 ,在专 用的弯环机上弯制 、焊接而成 。环平面应平整 ,其平 面度允差应小于 1 % 。内环外圆的倒角和外环内径 处的环槽应与它们的内外圆同心 , 与两端面对称 。 倒角和环槽的角度应与钢带成型角度相匹配3 。116 装环由于内环型缠绕垫片绝大部分是直接在内环上 绕制的 ,因此加强环的装配主要是指外环与垫片本 体的装配 。国内的工艺都是手工装环 ,将垫片本体 挤向环槽一侧 ,并沿环槽向一个方向旋转 ,使空圈逐渐旋入槽内 ,直至环槽间隙被填满 ,本体旋转不动 , 然后剪断多余钢带 ,将钢带末端压入环槽 。装配完 毕 ,垫片本体应可在环槽中适当浮动 ,密封面不要被 钢带划伤 ,以免影响表面质量 。2 质量控制211 原材料选用原材料是保证垫片质量的基础 ,不同材质的金 属带与非金属带匹配可生产出适应不同工况条件的 缠绕式垫片 ,垫片材质一般由用户指定 ,也可由户提供使用工况 (包括介质 、温度和压力等) ,制造厂帮助 选定 。金属带材料采用厚度为 01150 . 25 mm 、幅面宽 度80100 mm 的不锈钢冷轧带 ,硬度按 gb 4340 检 验 ,其 hv 200 ( 最好在 160 180) , 表面应光滑平整 ,不允许有裂纹 、划伤和锈斑等缺陷 。目前市购的 有进口 、国产和国产再生 3 种材质 ,价格相差悬殊 , 购买时应要求制造厂附质保书 ,必要时应进行复检 。非金属填充带材料常用的为特制石棉 、柔性石 墨和聚四氟乙烯 ,厚度为 0130 . 8 mm ,其化学成分和物理性力学能应符合有关标准或规范 。特制石棉 在制造过程中添加了少量的低分子聚合物 ,填充了 内部的毛细孔 ,强度比普通石棉纸高 ,手感有油性 , 抗渗透能力强 。柔性石墨要求纯度高 , 含碳量达9919 % ,特殊工况应对硫离子和氯离子的含量严格限制 。聚四氟乙烯一般采用生料 ,并且以进口原料 生产的带材为最佳 。加强环一般用冷轧板制作 ,内加强环材质与金 属带材质相同 ,外加强环材质采用 q235 并经防锈处 理 ,也可由用户指定材质 。212 几何结构参数钢带的几何结构参数主要指金属和非金属平带 的厚度和开带宽度 ,成型钢带的宽度 、角度和高度 , 平带宽度 、成型带宽度和角度的不同匹配对垫片的 性能有很大影响 。厚度为 415 mm 规格系列的缠绕式垫片 ,结构参数控制的经验值如下 :金属 平 带 的 厚 度 常 用 012 mm , dn40 以 下 为0115 mm 。宽度一般在 5105 . 3 mm 。非金属带厚度 :特制石棉 015 mm 、dn1 000 以上 可用 018 mm ,柔性石墨 015 mm ,聚四氟乙烯 015 mm 。非金属带的宽度 :特制石棉 6106 . 5 mm ,柔性石墨5 . 56 . 0 mm ,聚四氟乙烯5155 . 8 mm 。 金属成型带宽度 3 . 94 . 3 mm ,角度 7690,高度 1141 . 6 mm 。213 工艺参数缠绕式垫片制造的工艺参数主要是绕制时的钢 带拉紧力和压紧力 ,此两参数直接影响垫片缠绕的 密度和均匀性 。目前 ,先进缠绕设备工作时 ,钢带的 拉紧力和压紧力可连续调节 ,特别对大直径 、宽密封 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 82 石 油化 工 设 备2001 年面的垫片 ,为了防止制造过程中垫片不崩散 ,还要求此两参数可均匀衰减 。生产中发现 ,通过调整钢带 拉紧力和压紧力 ,可制造出适合不同压力等级和温 度等级的垫片 (必须与材料相配合) ,其经验控制范 围为压紧力 200450 n ,拉紧力 1030 n4 。214 尺寸缠绕式垫片的尺寸 (包括厚度和直径) 应严格控 制在标准规定的公差范围内3 。对于平面和凸面法 兰 ,垫片厚度对安装无影响 ;但对凹凸面和榫槽面法 兰 ,如果厚度超过凹槽深度 ,法兰就无法定位 。垫片 的厚度是通过缠绕时压紧轮轮槽的宽度来控制的 , 与压紧轮的结构设计有关 。以位移传感器来测量垫 片直径 ,可保证每片垫片具有相同的直径公差 ,并能 控制钢带的空圈数 ,使同规格带环垫片的松紧度一 样 。采用测量位移的反馈信号还能控制何时添料 、 剪带和点焊 ,从而实现垫片绕制过程的自动化 。215 表面质量缠绕式垫片制造过程中本体表面不允许裸露金 属带 ,非金属填料带应均匀高出 、纹理清晰 ,焊点应 间距均匀 、美观 、牢固 。装环后表面不许划伤 ,密封 面与加强环面应对称 ,内加强环与垫片本体紧密固检验分为出厂检验和型式检验 ,前者主要检验尺寸和外观质量 ,后者除检验尺寸和外观质量外 ,应 包括压缩回弹性能 、应力松驰性能和氮气密封性能 。 故生产厂家应定期将产品送质量监督部门检验 ,发 现问题 ,应及时分析原因 ,改变相应参数和工艺 ,从 而使产品质量得以改进和提高 。3结语现代石油化工设备的大型化和高参数对金属缠 绕式垫片的质量要求愈来愈高 ,垫片的制造工艺是 其质量的保证 。质量不好的垫片用于装置上 ,轻者 造成泄漏 ,污染环境 ,重者引起爆炸和人员伤亡 ,故 生产和使用者必须予以足够重视 。采用先进的专用 生产装备 ,将缠绕式垫片的质量控制于每一工艺步 骤之中 ,才能够生产出符合要求的缠绕式垫片 ,保证 石化 、电力等企业高效 、长周期运转 。参考文献 :gb 462212 93 ,管法