《船舶管理》-第七章 第四节 任务一

第七章船用工具及测量仪表第四节管路装配任务一密封剂及密封垫片一、密封剂的种类及使用方法密封剂，亦称密封胶，是一种应用于机械产品静密封部位的新型高分子密封材料，常被称作液态垫片。该密封剂能轻松填充于法兰、阀门、弯头、接头、插口、筒体以及螺纹连接等复杂结合面的间隙中，形成均匀、连续且稳定的可剥离性或黏性、黏弹性薄膜，有效阻止流体介质的泄漏，发挥密封垫片的功效。密封胶既不同于涂料那样涂覆于机械表面以提供保护，也不同于黏合剂那样依赖胶粘合力将设备各部分牢固连接，而是作为一种密封填料，施加于设备各部件的接合面之间，发挥密封功能。密封胶具备良好的流动性，通常呈现液态或膏状，不仅拥有出色的密封性能，还具备优异的耐热、耐压、耐油及耐化学试剂特性，使用便捷且价格经济，因而在机械行业中得到广泛应用。1．密封剂的分类密封剂主要分为两大类：液态密封剂和厌氧密封剂。密封剂的分类通常依据其化学成分、应用范围、固化特性、强度以及涂膜特性进行划分。（1）按化学成分分类按基料所用的高分子材料分类：①树脂类，如环氧树脂、聚氨酯等；②橡胶类，如丁腈橡胶、聚硫橡胶等；③混合类，如聚硫橡胶和酚醛树脂、氯丁橡胶和醇酸树脂等；④天然高分子类，如虫胶、阿拉伯胶等。（2）按应用范围分类按应用范围可分为耐热类、耐寒类、耐压类、耐油类及耐化学腐蚀类等。（3）按固性特性分类根据固化特性，密封胶可分为固化密封胶、非固化密封胶和厌氧型密封胶。（4）按强度分类按强度可分为结构类和非结构类两大类。（5）按涂膜特性分类按涂膜特性，密封胶可分为不干性粘接型、半干性黏弹型、干性固化型和干性剥离型四类。2．密封剂及液力密封的使用（1）密封剂的使用方法①预处理：预处理的目的是清除密封面上的油污、漆皮、铁锈及灰尘等杂质。柴油和汽油是常用的清洗液。对于精密或小面积的机械零件，可以使用丙酮、乙酸乙酯及香蕉水等溶剂进行洗刷。而大面积的密封面则通常采用氢氧化钠、碳酸钠、偏硅酸钠等碱溶液进行清洗。比较理想的方法是利用三氯乙烯蒸气进行处理。漆皮可用火焰喷灯烧焦后再用除锈剂或上述方法洗涤。②机械处理：密封面上的金属氧化物皮层可以通过机械处理方法去除。其中，喷砂处理效果最为显著。沙砾材质的选择应根据被处理材料的软硬程度进行合理搭配，硬金属可使用铁砂，而铝类软金属则适宜选用砂子或氧化铝。③化学处理：化学处理的主要目的是去除氧化膜。经过化学处理后的密封面，会形成一层致密且均匀的新氧化膜，这不仅有助于胶液的浸润，而且由于表面极性的增加，黏附力也会显著提升。密封面在化学处理后，需要进行烘干处理。在此过程中，必须严格控制烘干温度和时间，避免长时间放置。烘干完成后，应立即进行涂胶操作。④预装：为了确保预处理后的密封件未发生变形，从而不影响装配效果，需进行预装检查。对于出现变形的密封面，应进行修锉处理，确保密封间隙均匀一致，最佳间隙范围为0.1～0.2mm，最大不得超过0.8mm，以满足密封装配的严格要求。⑤调胶：严格按照配方及操作顺序进行，调和要均匀。⑥涂胶：在预处理后应立即进行涂胶，务必确保涂覆均匀。常用的涂胶方法包括手涂、喷涂、滚涂、压注、压力浸胶和真空浸胶等。对于单件或少量涂胶，通常采用手工方式，使用各种形状的毛刷、刮勺和滚轮。大面积涂敷时，推荐使用喷枪，但需注意胶液应适当稀释。对于高黏稠胶修补缝隙的情况，压注法更为适用。而对于大批量铸铁件的涂胶，则可采用压力或真空浸胶法。⑦固化：在胶层固化过程中，温度和时间扮演着关键角色，同时还需要施加适当的压紧力。加热温度的选择取决于胶的固化特性。室温固化胶通常需要放置24小时，以获得理想的性能；热固化胶的固化时间则一般为1至3小时；而厌氧型胶需在隔绝空气的条件下才能固化，室温固化同样需要24小时，但如果加入固化促进剂，数分钟即可完成固化。⑧检验：检查胶层涂敷是否均匀，厚度是否一致，固化是否彻底。常用的检验方法包括超声波检测、声发射检测、X射线辐照、红外线检测以及全息摄影等。⑨修整：修整是为了除去加压固化后挤出多余胶边，提升外观质量，修整时勿使胶层剥离。（2）液力密封的使用方法及注意事项使用方法如下：①表面处理：使用前先将密封面上的油污、漆皮、铁锈、灰尘等清除。②涂胶：将胶均匀地涂抹于密封面或螺纹上，常用的涂胶方法包括手涂、压注、压力浸胶以及真空浸胶等。③固化：待胶膜略干且不粘手时，即可进行连接紧固。在胶层固化过程中，温度和时间扮演着关键角色，同时还需要施加一定的压力，通常需静置24小时。④修整：除去加压固化后挤出的多余胶边，提升外观质量，修整时注意不要使胶层剥离。注意事项：①结合面间隙不可过大，若间隙大于0.2mm，可与固体垫片连用；②控制胶层厚度，保证均匀；③密封胶应避免与接触介质相溶。对于不明确的材料，使用前需进行试用。胶条干燥后，应进行耐介质性测试。若出现胶条溶解等现象，则不宜继续使用。④注意使用方法及贮存时间、贮存环境（最佳贮存温度不超过35℃）；⑤在振动大的地方，不宜进行涂胶工艺；⑥使用的温度和压力不应超过密封胶的使用范围。二、密封垫片的种类及使用方法流体工程装置由众多组件构成。为防止组件连接处发生泄漏，通常在接触面间置入片状密封件，并施加适当的压紧力，利用密封件的弹性或塑性变形，使其与被连接件紧密贴合，从而有效防止流体泄漏。这种密封件被称为密封垫片或密封环。密封垫片根据其材质、形状、适用的压力、温度、介质性质等工况条件，以及密封部位的结构特点，存在多种分类方式。根据材质差异，密封垫片可分为非金属密封垫片（亦称软质密封垫片）、金属密封垫片（亦称硬质密封垫片）以及金属与非金属复合垫片（又称半金属密封垫片）。1．非金属密封垫片非金属密封垫片，亦称软质密封垫片，主要由非金属材料构成，具备质地柔软、弹性优良的特性。在应用过程中，无需施加过大的预紧压力，即可有效防止流体泄漏。此类密封垫片通常适用于流体压力不超过5MPa、温度不高于300℃的工况环境。常见的非金属密封垫片类型包括软木质密封垫片、石棉橡胶板密封垫片、纤维质密封垫片、橡胶质密封垫片、石棉质密封垫片、聚四氟乙烯及其他塑料密封垫片等。（1）安装使用要求①密封垫片与法兰密封面应清洗干净，不得有任何影响连接密封性能的划痕、斑点等缺陷存在；②密封垫片的外径应小于法兰密封面的外径，而其内径则应略大于管道的内径。通常，两内径之间的差值取密封垫片厚度的2倍，以确保压紧后，密封垫片的内缘不会伸入容器或管道内部，从而避免影响容器或管道中流体的正常流动。③密封垫片预紧力不应超过设计规定，以免密封垫片过度压缩而丧失回弹能力；④在压紧密封垫片时，建议使用扭矩扳手。对于大型螺栓和高强度螺栓，则更适宜采用液压上紧器。拧紧力矩应根据密封垫片的压紧要求，通过计算来确定。同样，液压上紧器的油压大小也应经过精确计算来设定。⑤安装密封垫片时，应按顺序依次拧紧螺母，但不应拧一次就达到设计值，一般至少应循环2～3次，以便密封垫片应力分布均匀；⑥在更换易燃、易爆介质压力容器和管道的密封垫片时，务必使用安全工具，以防工具与法兰或螺栓接触时产生火花，从而引发火灾或爆炸事故。⑦管道如有泄漏，必须降压处理后再更换或调整安装密封垫片，严禁带压操作。（2）使用注意事项①采用增强布提升强度的橡胶板密封垫片，易引发增强布间的渗透泄漏问题；为防止此类渗透泄漏，通常会选择其他类型的密封垫片。②因流体的不同，密封垫片有可能会产生膨润、溶解，因此必须选择适合该流体的材质。③如果用较大紧固力紧固，密封垫片会从螺栓与螺栓之间挤出，需注意不要过度紧固。④全平面密封垫片用于Class150／PN2.0以下法兰密封。⑤如果密封垫片较为柔软，则难以平滑地安装在法兰上。因此，对于特定类型的法兰，通常建议使用厚度为4.0mm以上的垫片。2．金属与非金属复合垫片金属复合垫片，亦称半金属密封垫片，兼具非金属材料的柔软性、压缩性及低螺栓载荷需求等优势，同时拥有金属材料的强度高、回弹性好、耐高温等特性。金属复合垫片种类繁多，包括缠绕式垫片、金属包覆垫片、金属冲齿板柔性石墨复合垫片以及柔性石墨金属波齿复合垫片等。（1）使用方法①拧紧螺栓时，要使垫片受力均匀，对称把紧。②选择适宜的垫片压缩量，通常以0.6～1.2mm为最佳范围。若压缩量过大，将降低垫片的回弹性能，导致其丧失类似弹簧般有效吸收振动的特性。③DN500以上的管道垫片安装，可采取短管法兰平面装配，而后对接管道的方法。④螺栓拧紧顺序如图7-26所示图7-26螺栓拧紧顺序（2）使用注意事项①垫片密封元件的宽度应小于非金属软垫片的宽度。在制作适用于凹凸面、平面及突面法兰的垫片时，切勿随意以非金属软垫片的宽度尺寸替代半金属垫片密封元件的宽度尺寸。这是因为半金属垫片需在压紧应力达到约70MPa时，方能实现理想的压缩变形，进而产生优良的密封效果。若随意增加垫片本体密封面的宽度，必将导致压紧力下降，使垫片无法达到标准的压缩变形量，从而无法形成良好的密封效果。而若超限加大压紧力，则必然会引起法兰和螺栓的过度变形，最终导致泄漏问题。②基本型垫片最好不要用于凹凸面法兰。这是因为基本型垫片在法兰轴向压紧力的作用下，垫片内圈的焊点容易开焊，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。③在高温、深冷、频繁冷热交变、剧烈振动以及强腐蚀介质等恶劣环境下，用于平面和突面法兰的垫片宜配备适当材料的内环，以提升其密封性能和耐久性。④绝不能用低材质垫片取代高材质垫片。3．金属密封垫片金属密封垫片，亦称硬质密封垫片。鉴于金属材料所具备的独特特性，在面临高温、高压以及载荷频繁变化等严苛的操作环境时，金属材料制成的密封垫片往往是首选。常见的金属密封垫片主要包括金属环形垫片、金属齿形垫片和金属透镜垫片。作为分隔两种紧固件使用的部件，密封垫片还可用于分散负荷至螺纹紧固件，其安装使用需遵循特定要求。若操作不当，将直接影响紧固件连接两物体间的效能，甚至可能导致紧固件提前损坏。安装使用方法如下：①密封垫片的表面要保持清洁，不允许黏附泥沙杂质或机械损伤，法兰密封面应清洗干净。②密封垫片的尺寸：通常，密封垫片的外径应略小于法兰密封面的外径，而其内径则应稍大于管道的内径。两外径或两内径之间的差值一般取密封垫片厚度的2倍，以确保压紧后不会因垫片的变形或延伸而影响流体的顺畅流通。③在精确掌握法兰密封面尺寸的前提下，应使用专用工具裁切密封垫片材料，严禁通过敲砸法兰棱缘的方式来获取垫片。对于成批生产特定几何形状的密封垫片，建议采用模具冲压工艺；而对于批量较小的生产，则可采用在法兰密封面涂抹颜料并进行贴印的方法进行剪裁制造。④在预紧密封垫片之前，必须掌握垫片的预紧密封比压值。进行预紧操作时，应使用扭矩测力