密封与泄漏及密封材料选用

1、常用密封知识及材料的性质和选用,目 录,密封与泄漏初步认识 常用密封材料的种类 常用密封材料的特性及应用 静密封材料的选用 实例分析 动密封材料的选用 实例分析 二套甲醇常用密封件类型 密封点泄漏原因,泄露是机械设备常见的故障之一，造成泄漏的原因主要有两个方面：一是机械加工存在问题，机械产品的表面存在各种缺陷及形状、尺寸的偏差。因此，在机械零件连接处不可避免的会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。消除或减少任何一因素都可以阻止泄漏。,密封技术基本知识,密封的作用就是将结合面间的间隙封住、隔离或切断泄露通道，增加泄露通道的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄漏介质造

2、成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。 一般来讲，静密封可能达到“零泄漏” ，但对于动密封，由于接触密封的任何相对位移都会给接合表面上粗糙处泄漏介质创造条件，要达到零泄漏是特别困难的。,密封的作用,可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面的动密封。 静密封主要有垫片密封、胶密封和直接接触密封。 动密封可以分为旋转密封和往复密封两种类型。,密封的分类,按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、 自紧式密封和半自紧式密封三类。 强制型密封：完全靠外力(如螺栓)对垫片施加载荷； 自紧式密封：主要利用介质的压力对垫片施加载荷； 半自紧式密封：上述两种方法兼而有之。 按操作压

3、力：中、低压和高压密封。 低压密封：P100MPa,垫片密封的分类,垫片密封的结构及原理,图2-1 垫片密封的结构1螺母，2螺栓，3垫片，4法兰,垫片密封广泛应用在我们装置当中，因此我重点讲垫片密封，不管动设备还是静设备上，都用到垫片密封,垫片密封的结构及原理,在两片法兰间放入垫片并拧紧螺栓后，法兰将垫片压紧。当通入介质后，泄露的途径有两条: 一是通过垫片内部渗漏，称为渗透泄露； 二是通过垫片与两法兰之间泄漏，称为界面泄露。 界面泄露与法兰密封面的选择、加工精度、垫片的尺寸、材料性能、紧固方法和压缩程度等因素紧密相关。,垫片泄漏的方式,两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。,P,O,渗漏,穿漏,(

4、a) 全平面型压紧面（Flat Face）：柔软材料垫片，或铸铁、搪瓷、塑料等低压法兰场合。 (b) 突出平面型压紧面（Raised Face）：p2.5MPa，加三、四道周向沟槽后，可以提高密封压力。简单但不易对中，螺栓力大。 (c) 凹凸型压紧面（MaleFemale Face）：便于对中，垫片不易被挤出和吹出，p6.4MPa (d) 榫槽型压紧面（TongueGroove Face）：垫片窄，螺栓力小，安装简单，不会偏，且少受冲刷和腐蚀。但是结构复杂，更换垫片困难（有小技巧：安装时在密封垫上涂石墨），适用于易燃易爆和高度或极度危害等重要场合。 (e) 梯形压紧面（Trapezium Fa

5、ce），：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金属垫圈 八角垫、椭圆垫,亦叫环链接面（RJ）。,垫片密封形式,垫片密封形式,平面型密封,平面型的密封面是一光滑平面，有时也在密封面上开有数条截面为三角形的同心圆沟槽（也称水纹线），有全平面和突出平面之分。 适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫片、金属包垫、缠绕式垫片(可同时带内环或外环或内外环)。 特点：结构简单，加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公称压力P2.5MPa时使用。在0.6MPa压力以下、温度不高的场所尤为适宜。 但与密封垫片的接触面积较大(特别是管道用宽面法兰)，密封所需的压紧力大，安装时垫片不易定位预紧后，垫片易在半径方

6、向变形移动。对聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜使用该种密封面。另外，当垫片要重复利用时(如缠绕垫)，密封面上不加工沟槽。,垫片密封形式,凹凸型密封,所谓凹凸型，就是由一个凹面和一个凸面组合而成，垫片放置在凹面内。 适用垫片：各种非金属平垫片、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片(基本型或带内环)、金属波形垫、金属平垫、金属齿形垫。 特点：垫片不易被挤出(外侧约束、内侧受压)，装配时便于对中，故工作压力范围比平面法兰宽，用于密封要求较严的场合， 由于内侧无约束，对操作温度高、封口直径大的设备，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。垫片内侧变形使垫片压紧应力减小，会导致密封失效。,垫片密封形式,榫槽

7、面型密封,榫槽面型由一个榫面和一槽面组成，垫片置于槽面。 适用垫片：金属和非金属平垫、金属包垫、缠绕垫(基本型)等。垫片在槽内各个方向被约束，不会被挤出变形，压紧应力变化小，垫片宽度可小一些，从而压紧面积最小(只是平面和凹凸面法兰的52一68)，垫片受力均匀，密封性很好。 可用于高压、易燃、易爆、有毒介质等密封要求严格的场合。这种密封面垫片安装时对中性好，但密封面加工和更换垫片较为困难。,垫片密封形式,梯形型密封,梯形型，就是由二个相同的梯形（环连接面）型面组合而成，垫片放置在梯形槽内。 适用垫片：O形圈、金属垫圈 八角垫、椭圆垫。 特点：垫片不易被挤出，适用于高温高压、密封要求较严格的场合。

8、 该种密封型对梯形槽的加工精度要求很高，清洁度要求高，因为对于椭圆垫来说，相当于线密封，且是硬对硬的密封；而八角垫，相当于面密封，但同样是硬密封，所以对于金属密封材料来说，一般选用与母体材质稍低或一致材料更易获得良好的密封。,其它密封形式,阀杆填料型密封,阀杆填料型由一个填料套、填料、压盖及紧固螺栓组成，密封填料置于杆套内。 密封材料：主要密封材料为成型石墨、石墨盘根（编制石墨绳）、成型四氟。 可用于高、中、低压各种介质阀杆密封， 1.填料套、2.密封填料、3.填料压盖、4、压盖螺栓,1,2,3,4,常用密封材料有2大类，金属材料和非金属材料。 一、非金属材料通常有: 1.聚四氟乙烯 （PTF

9、E ）； 6.尼龙（PA）； 2.氟橡胶（FKM）； 7.聚甲醛（POM）； 3.全氟橡胶（KALRER） 8.石墨（GRA）； 3.丁腈橡胶 （NBR）; 9.碳化硅陶瓷（SiC）; 4.聚氨酯橡胶（PU）； 10.石棉橡胶。 5.硅橡胶（MVQ）；,常用密封材料的种类,常用密封材料有2大类，非金属材料和金属材料。 二、金属密封材料通常有: 1.碳钢（10#）； 2.镍基硬质合金 （304、304H、316H等）； 3.钴基硬质合金 （YG6、YG8）； 4.铜（Cu）； 5.其它合金（Cr-Mo钢、铸铁、45#等）,常用密封材料的种类,优点: 耐高低温性能好（-55 260）； 耐多种油类

10、及化学物质，优异的耐酸碱、耐 溶剂性； 自润滑性能好； 耐磨性能好；机械强度强，抗压能力强。,常用密封材料的特性及应用,聚四氟乙烯,缺点： 硬度低。,应用： 用于耐酸碱环境中做密封环，也常用作辅助密封件。,常用密封材料的特性及应用,氟橡胶,优点：耐温度性能好（ -20 200 ）； 耐油性好，适用于所有润滑油、汽油、液压油、合成油 ； 耐酸碱及其它多种介质（乙二醇类）； 常用于高温或特殊介质条件下的密封材料；,缺点：机械强度中等,应用：用于制造耐高温、化学药品、耐燃液压油的密封件，广泛用于冶金、石化、电力等行业。,优点: 广泛地耐化学性，机械强度好，耐高温。,常用密封材料的特性及应用,全氟橡胶

11、,应用： 化学工程，高温设备用密封件。,常用密封材料的特性及应用,优点： 耐温度性能好（ -40 100 ）； 具有优良的弹性，耐磨性，热稳定性和机械性能，耐油性好 ； 通用性强，实用性广。,缺点：不适用于磷酸脂系列和含极性添加剂的齿轮油。,丁晴橡胶,应用：用于制作“O”圈、油封、皮碗，适用于液压、气动系统中作静密封或动密封用。,优点: 优良的耐酸碱性和耐溶剂性,可在酸碱交替的介质中使用,有很高的机械强度,硬度高,耐磨性和自润滑性好，温度小于等于220。,常用密封材料的特性及应用,缺点：脆性大,加工困难， 对介质有一定的污染性。,石墨,应用： 广泛用于耐酸碱、油、水、醇、溶剂中做密封环。,常用

12、密封材料的特性及应用,优点：具有较低硬度，较高的弹性，能在较高的压力下，温度为-35+60C的空气中工作。具低温下耐酸碱。能够冲压成各种形状的密封件。,缺点：易粘连密封面，不易清理。,石棉橡胶,应用：适用于水、空气、蒸汽、煤气、碱液等管道介质密封垫。,用在高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体等工况条件下。 金属垫片的种类很多，常用的有中空O型环，金属环及金属波形、平形、齿形密封垫片等。 常用的材料有软钢、铜、铝、银、不锈钢、铬钢、蒙乃尔合金等。 金属垫片密封要求较大的密封比压，法兰面应具有足够的硬度和表面光洁度。,金属密封材料的特性及应用,金属密封材料,金属平垫不适用于温度、压力波

13、动较大的场合。,应用： 高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体等工况条件下。,金属密封材料的特性及应用,金属密封材料,高压：压力800LB级以上密封；,高温：温度300以上密封；,强腐蚀：管道介质强酸强碱；,放射性流体：放射性物质,常见金属密封形式种类,金属椭圆垫,金属八角垫,常见金属密封形式种类,金属齿形垫,常见金属密封形式种类,金属波齿垫,静密封定义,所谓静密封就是相对静止的两个部件之间的密封，没有往复、旋转或螺旋的交变载荷变化。 请学员们举例说说我们装置现有哪些静密封？,静密封材料的选用,植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可用作静密封材料。 最常用的有橡胶、石棉、非石棉纤

14、维、聚四氟乙烯、柔性石墨以及诸多种类的金属和合金。,静密封材料的选用原则,我们常见的静密封基本上是法兰之间、阀门填料、泵体连接等之间的密封，所以密封垫片的选择应遵循以下原则： 1.密封面形式和尺寸； 2.法兰公称直径和压力； 3.介质温度和特性。,静密封材料的选用原则,选用密封材料应考虑的因素: 1.有良好的压缩回弹性能，能适应温度及压力的波动； 2.有很好的塑性，能与密封面紧密贴合； 3.不污染工艺介质； 4.有足够的强度，不因工作介质压力和预紧力而破碎； 5.低温时不易硬化，高温时不易老化； 6.加工性能好，安装方便； 7.不粘连密封面，易拆卸。,实例分析,1.甲醇介质： 金属石墨缠绕垫（

15、GRA），主要用于法兰之间密封； 成型石墨填料、石墨盘根（ GRA ），主要用于阀杆密封； 石墨垫（GRA）、石棉橡胶（XB350），主要用于低压、低温环境。 2.中低压蒸汽介质： 金属石墨缠绕垫（GRA），主要用于中低压法兰之间密封； 石墨垫（GRA），主要用于低压法兰之间密封。,实例分析,3.公用工程介质： 金属石墨缠绕垫（GRA），主要用于法兰之间密封； 石墨垫（GRA）、石棉橡胶（XB350），主要用于低压、低温环境。 4.高温、高压蒸汽、高压工艺气介质： 金属椭圆垫（10#、304、304H、316H）、金属缠绕垫（304+GRA） 5.水介质：丁晴橡胶垫（视镜密封）。,实例分析,6

16、.举例： TV1415B，介质为高压蒸汽、设计法兰材质为A105，密封面形式为梯形（环连接面）型。请选择法兰密封垫类型及其材料。 环连接面，说明肯定要选用金属椭圆或金属八角垫；法兰材质为A105；说明要选接近的材质：10#； 合成气压缩机透平入口高压蒸汽连接法兰，材质为A105，密封面形式为突出平面型，压力11.0MP。温度300以上，请选择密封垫类型及材料。 突出平面型，肯定要选平面型垫片，高温高压，必须选耐高温高压材料：GRA，高压还要考虑承受压紧力，密封件必须内外侧有制约，综合上述，应该选内外环金属石墨缠绕垫，材料：2222或1222.,动密封材料的选用,定义 动密封：就是两个相对运动的

17、密封面之间的密封。 从定义上看，动密封比静密封相对来说要复杂一些，实现起来也相对要难一些。 动密封主要有往复密封和旋转密封，请学员们举例说一下我们2套甲醇装置里面有哪些动密封？,动密封材料的选用,1.机械密封结构及组成,动密封材料的选用,2.机械密封原理,机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。如图所示，当轴转动时，带动了弹簧座、弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转，而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接触的环形密封面阻止了介质的泄漏。,动密封材料的选用,A,B,C,D,机械密封一般有四个密封点：,A、动环与

18、静环之间的密封动密封,B、动环与轴或轴套之间的密封相对静密封,C、静环与静环座之间的密封静密封,D、静环座（压盖）与设备之间的密封静密封,机械密封的主要特点主是密封面为垂直于旋转轴线的端面。,动密封材料的选用,机械密封材料选择原则： 较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小） 良好的导热性，把摩擦热及时传出 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗透。 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。 一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。,机械密封材料的