法兰密封垫片选型参考

1、法兰密封垫片选型参考法兰密封垫片选型参考一、垫片密封机理泄漏一一即介质从有限空间内部流到外部， 或从外部进入有限空间内部的人们不希望发生 的现象。介质流动通过内外空间的交界面即密封面 发生泄漏。造成泄漏的根本原因是由于接触面上 存在间隙，而接触面两侧的压力差、浓度差则是 泄漏的推动力。由于密封面的形式及加工精度等 因素的影响，密封面上存在间隙在所难免，这就 造成密封面不完全吻合，从而发生泄漏。要减少 泄漏，就必须使接触面最大程度地嵌合， 即减小 泄漏通道的截面积、增加泄漏阻力，并使之大于 泄漏推动力。对密封面施加压紧载荷，以产生压 紧拉力，可提高密封面的接触程度，当应力增大 到足以引起表面产生明显的塑性变形时， 就可填 补密封面的间隙，堵塞泄漏通道。使用垫片的目 的就是利用垫片材料在压紧载荷的作用下较容 易产生塑性变形的特性，使之填平法兰密封面的 微小凹凸不平，从而实现密封。二、垫片密封的泄漏形式1、界面泄漏2、渗透泄漏三、影响垫片密封连接，导致泄漏的主要因素1、气体的泄漏率大于液体的泄漏率，黏度 小，泄漏率大。2、工况的影响：介质的压力、温度等 介质两侧的压力差越大，介质就越易克 服

2、泄漏通道的阻力，泄漏就越容易； 垫片的弹、塑性变形量均随温度升高而 增大，而回弹性能随温度升高而下降， 蠕变量则 随温度的升高而增大。且随着温度的升高，垫片 的老化、失重、蠕变、松弛现象就会越来越严重。 此外，随着温度的升高，液体的黏度降低，而气 体的黏度增加。温度越高，泄漏越容易发生。3、法兰表面粗糙度的影响通常表面粗糙度越小，泄漏量越小。这主要 是由于粗糙度小的密封表面，其凹凸不平易被填 平，从而使得界面泄漏大为减少。4、垫片压紧应力的影响垫片上的压紧力越大，其变形量就越大。垫 片的变性一方面有效地填补了法兰表面的不平 度，使得界面泄漏大为减少；另一方面使得垫片 本身内部毛细孔被压缩，泄漏通道的截面减小， 泄漏阻力增加，从而泄漏率大大减小。但如果垫 片的压紧应力过大，则易将垫片压溃，从而失去 回弹能力，无法补偿由于温度、压力引起的法兰 面的分离，导致泄漏率急剧增大。因此要维持良 好的密封，必须使垫片的压紧应力保持在一定的 范围内o5、垫片几何尺寸的影响垫片厚度的影响在同样的压紧载荷、同样的介质压力作用 下，泄漏率随垫片厚度的增加而减小。 这是由于 在同样的轴向载荷作用下，厚垫片具有

3、较大的压 缩回弹量，在初始密封条件已经达到的情况下，弹性储备较大的厚垫片比薄垫片更能补偿由于 介质压力引起的密封面间的相对分离， 并使垫片 表面保留较大的残余压紧应力，从而使泄漏率减垫片宽度的影响在一定的范围内，随着垫片宽度的增加，泄 漏率呈线性递减。这是因为，在垫片有效宽度内 介质泄漏阻力与泄漏通道的长度（正比于垫片宽 度）成正比。但不能说垫片越宽越好，因为垫片 越宽，垫片的表面积就越大，这样要在垫片上产 生同样的压紧应力，宽垫片的螺栓力就要比窄垫 片大得多。垫片的性能和参数一、垫片的常温性能1、垫片的压缩性一一指压缩后垫片厚度的 变化量，它表征垫片刚性的大小。垫片的回弹性一一指压缩载荷卸除后垫 片厚度的回复量。无论哪种结构形式的垫片都有一定的塑性， 即在压缩过程中，当垫片的载荷超过一定限度， 垫片除产生弹性变形外，还会产生部分塑性变形 或永久变形。即使是弹性最好的橡胶垫片也会产 生大于5%10%的塑性变形。螺栓一法兰一垫片连接的密封，本质上是通 过垫片变形，减小法兰与垫片之间及垫片本体的 毛细孔截面积，增加流体泄漏阻力来实现密封2、应力松弛性能应力松弛一一对螺栓一法兰一垫片密封 连

4、接施加螺栓载荷时，作用在垫片上的压紧应力 会使垫片变薄，经运转一段时间后，垫片厚度将 继续减小，垫片上的应力也会逐渐减小，这种应 力减小的现象称为应力松弛。 蠕变松弛一一对螺栓一法兰一垫片连接 这样的预应力静不定系统，垫片应力是由螺栓伸 长转换成垫片应力的，因而垫片蠕变不发生在恒 应力下，垫片厚度的任何改变都会引起螺栓伸长 的变化，同时也改变了垫片应力，这种垫片与螺 栓的相互作用被称为垫片的蠕变松弛。3、密封性能垫片密封性能是指在某一特定的操作条件 下，垫片密封所能达到的泄漏率低于某一规定的 指标泄漏率。而泄漏率指在标准实验条件下，介 质流体每秒钟通过垫片的泄漏量。泄漏率和介质压力基本呈线性关系（即介质 压力越高，泄漏率越大）；泄漏率和残余预紧应 力成负指数关系（即残余预紧应力越大，泄漏率 越小）。二、垫片的高温性能高温工况下，密封元件材料的物理性能和力 学性能都将发生变化，如高温会降低垫片的回弹 能力；高温下垫片发生蠕变松弛导致垫片应力下 降；高温下垫片材质发生老化。因而，与常温密 封相比，高温密封要困难得多。1、高温压缩及回弹性能高温下材料的屈服限降低、塑性变形量增 大、蠕变加剧，

5、回弹性能下降。实际工况下，如 果垫片回弹量小到不足以补偿介质压力、 温度和 法兰附加载荷引起的密封面的分离时，可能导致 泄漏率的增大，甚至不能保证连接系统的紧密性 要求。2、高温密封性能试验表明，泄漏率和介质压力基本成线性关 系，具有黏性流体层流的一般特性；泄漏率和垫 片压紧应力成负指数关系，残余压紧应力越大， 泄漏率越小；泄漏率随温度的升高而增大，两者 成指数关系。I垫片密封面结构形式一、垫片密封面结构形式代号 FF 全平面密封面 RF 突面密封面 MF 凹凸密封面 TG 樟槽密封面A.基本型垫片适用于樟槽面法兰B.内环型垫片适用于凹凸面法兰C.定位环型垫片适用于平面和突面法兰二、金属缠绕式垫片1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。2、性能: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。 、使用注意事项：缠绕式垫片的密封元件（即垫片

6、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。因为缠绕式垫 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。 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 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。决不能用低材质垫片取代高材质垫片。4、使用方法：拧紧螺栓时，要使垫片均匀受力，对称 把紧。选择合理的垫片压缩量，一般为 0.61.2mm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。选用垫片的基本原

7、则一、选用或订购垫片时应了解的数据1、相配法兰的密封面型式和尺寸。2、法兰及垫片公称通径。3、法兰及垫片公称压力。4、流体介质的温度。5、流体介质的性质。二、选用垫片时还应考虑以下因素1、有良好的压缩及回弹性能，能适应温度 和压力的波动。2、有良好的可塑性，能与法兰密封面很好 的贴合。3、对有应力腐蚀开裂倾向的某些金属（如 奥氏体不锈耐酸钢）法兰，应保证垫片材料不含 会引起各种腐蚀的超量杂质，如控制垫片氯离子 含量以防对法兰腐蚀。4、不污染介质（指密封介质是饮用水、血 浆、药品、食品、啤酒等）。5、对密封高度毒性的化学品，要求垫片应 具有更大的安全性；对于输送易燃液体的管道系 统，要求垫片用于法兰上的最高使用压力和最高 使用温度在限制范围内。6、低温时不易硬化，收缩量小，高温时不 易软化，抗蠕变性能好。7、加工性能好，安装及压紧方便。8、不粘结法兰密封面，拆卸容易。标准垫片的选用垫片型式垫片材 料使用条件PN/MPat/C石棉橡胶 垫片XB2001.5200XB3504.0350P XB4506.0450耐油石棉 橡胶垫片NY1501.5 150NY2502.52501 NY4004.0400-2 -10 -

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