现代密封技术应用使用维修方法与案例六

现代密封技术应用

——使用、维修方法与案例（六）

第二章垫片密封的使用维修

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2.1垫片密封概述

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1.垫片密封的原理

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2.垫片密封的结构

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2.1.2垫片的种类

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2.2垫片密封使用维修方法

2.2.1垫片的选择

垫片的选择应根据工作系统的温度、压力以及被密封介质种类、化学性能（如腐蚀性、毒性、易燃易爆性、污染性等）、物理性能（密度、粘度等）和密封面的形状等考虑。一般要求垫片材料不污染工作介质，具有良好的变形能力和回弹性；垫片的耐用温度应高于工作温度；要有一定的机械强度和适当的柔软性；在工作温度下不易变质硬化或软化。同时，应考虑介质的放射性、热应力以及外力等对法兰变形的附加影响；检修更换垫片是否容易；垫片现场加工是否可能；经济性以及材料来源等。

在垫片的使用中，压力和温度二者是相互制约的，随着温度的升高，在设备运转一段时间后，垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象，机械强度也会下降，密封的压力随之降低，反之亦然。

1.垫片材料的选择

选择垫片材料要考虑以下因素：

1）考虑易挥发有机物的逸出要求。从健康和环境保护的角度出发，严格控制易挥发有机物的逸出，减少来自法兰接头的泄漏是优先考虑的因素。因此，出现了多种密封性能更好的材料，包括无石棉材料的垫片。由于它们具有不同的性能和局限性，正确选择、安装、使用和维护这类垫片以得到最佳的性能变得尤其重要。

2）密封介质。垫片应在全程工作条件下不受密封介质的影响，包括抗高温氧化性、抗化学腐蚀性、抗溶剂性、抗渗透性等，显然垫片材料对介质的化学耐蚀性是选择垫片的首要考虑因素。

3）温度范围。所选用垫片应在最高和最低的工作温度下有合理的使用寿命。为了在工作条件下保持密封，垫片材料应能耐受蠕变，以降低垫片的应力松弛。室温下，大多数垫片材料没有大的蠕变，不影响密封性能，但随着温度的升高（超过℃）蠕变变的严重。因此最容易区分垫片质量的优劣是垫片在不同温度下的蠕变松弛性能。除了短期能耐受最高或最低的工作温度外，还应考虑允许连续工作温度的影响，通常该温度低于最高工作温度而高于最低工作温度。

4）工作压力。垫片必须能承受最大的工作压力。这种最大工作压力可能是试验压力，因为它可能是最大工作压力的1.25～1.5倍。对于非金属材料的垫片，在选择其最大工作压力的同时，要考虑垫片所能承受的最高工作温度，尤其如密封包和水蒸气，因其蒸汽压力越高，其蒸汽的温度也越高。用于真空操作的垫片也需作特殊考虑，如一般真空度可采用橡胶粘结纤维压缩垫片；对于较高真空度可采用橡胶O形环或矩形模压密封条；对于高真空度需采用特殊的密封材料和结构形式。

5）法兰密封面表面粗糙度。法兰密封面表面粗糙度是影响密封性能的重要因素之一，但不同形式的垫片和应用场合对表面粗糙度有不同的要求，应具体情况具体分析。

6）其他考虑。还有许多影响选择垫片材料和结构形式的因素如下：①循环载荷。若温度或压力存在频繁波动，则必须选择有足够的回弹能力的垫片。②振动。若管线有振动，则垫片必须能经受反复的高循环应力作用。③污染介质。如密封介质是饮用水、血浆、药品、食品、啤酒等，要考虑垫片材料本身的化学物质是否会对介质造成污染，这时应采用符合食品和医药卫生要求的聚四氟乙烯或橡胶等材料。④磨损。某些含悬浮颗粒的介质会磨损垫片，导致缩短垫片的使用寿命。⑤法兰腐蚀。某些金属（如奥氏体不锈钢）有应力腐蚀的倾向，应保证垫片材料不含会引起各种腐蚀的超量杂质，如核电站不锈钢耐酸法兰用的柔性石墨垫片中的氯离子含量要求不超过50×10-4%。⑥安全性。如密封高度毒性的化学品，则要求垫片具有更大的安全性，如对缠绕垫片要选用带外环形式，使之具有很高的抗吹出能力等；此外，对石油炼厂，还有防火的要求。⑦经济性。虽然垫片材料相对比较便宜，但决定垫片的品质、类型和材料时，应计算到泄漏造成的物料流失、停工损失以致发生重大破坏造成的经济后果，所以应综合考虑垫片的性能与价格比。

常用密封垫片的使用范围和经济性能如表2-1所示。

密封垫片类型

适用范围

经济性能

无石棉橡胶垫（替代石棉橡胶垫）

最高使用压力5.0MPa，最高使用温度由垫片材质决定，最低使用温度-50℃

耐温低价格低

聚四氟乙烯包覆垫

适用于耐腐蚀、防粘结和要求清洁度高的管道密封，最高使用压力5.0MPa，最高使用温度为℃

一般

金属缠绕垫

石棉缠绕垫：最高使用压力25.0MPa；使用温度：-50～℃

一般

石墨缠绕垫：最高使用压力25.0MPa；使用温度：-～℃

聚四氟乙烯缠绕垫：最高使用压力10.0MPa；使用温度：-～℃

金属包覆垫

最高使用压力6.4MPa；使用温度：～℃

一般

柔性石墨复合垫

最高使用压力6.3MPa；最高工作温度取决于金属芯板材料，低碳钢为℃，不锈钢为℃（用于氧化性介质时为℃）

一般

金属齿形垫

主要应用于中、高压管道法兰的密封

较贵

波齿复合垫

主要用于温度或压力波动较大的场合，最高使用压力为25.0MPa

贵

金属环垫

多用于高温、高压的法兰密封，最高使用温度取决于所用金属材料

贵

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