墊片的相關(guān)知識(shí)及選型

1、一、墊片的結(jié)構(gòu)型式和種類一、墊片的結(jié)構(gòu)型式和種類1、墊片的結(jié)構(gòu)型式 工業(yè)上使用的平墊片一般由密封元件及內(nèi)、外加強(qiáng)環(huán)組成，密封元件或稱墊片本體是阻止泄漏的關(guān)鍵部分。 其常用的材料有非金屬材料，如柔性石墨、聚四氟乙烯、纖維增強(qiáng)橡膠基復(fù)合板等。 此外，密封元件材料也可以是剛性或柔性的金屬，通常用于壓力和溫度較高的場(chǎng)合。 對(duì)于非金屬材料的密封元件，通常插入金屬材料予以增強(qiáng)，同時(shí)也方便了如石墨等易破碎材料密封元件的制造加工1 增強(qiáng)材料可以是金屬薄板或絲網(wǎng),金屬薄板常常采用沖刺孔的方式以提高增強(qiáng)效果和增加彈性，并通過粘結(jié)劑和輥壓將它們貼合在一起。密封元件也可以可設(shè)一表面層或抗粘結(jié)處理層來增加密封效果和防止

2、法蘭密封面粘結(jié)。 外加強(qiáng)環(huán)或外環(huán)材料均為實(shí)體金屬，其作用是：對(duì)墊片本體的補(bǔ)強(qiáng)和正確定位，防止過緊壓縮失去墊片的回彈能力并能夠防止墊片松散。外加強(qiáng)環(huán)不與密封介質(zhì)接觸，因此不要求耐介質(zhì)腐蝕，故常常由碳鋼材料制成。外加強(qiáng)環(huán)還可以與密封元件制成一體，例如金屬齒形墊片、波齒復(fù)合墊片。 2 內(nèi)加強(qiáng)環(huán)或內(nèi)環(huán)接觸流體，其材料應(yīng)能抵御密封介質(zhì)的腐蝕。內(nèi)加強(qiáng)環(huán)的作用是：防止密封元件與容器或管道法蘭之間的空隙，以避免此空隙干擾流體的流動(dòng)以及由此引起的流體對(duì)墊片的沖蝕。在內(nèi)部流體壓力和溫度高，內(nèi)部流體腐蝕和磨蝕激烈，防止流體滯留在法蘭間隙，墊片尺寸大或使用凸凹式法蘭等場(chǎng)合，則設(shè)置內(nèi)環(huán)。3 2、墊片的種類4金屬墊片金屬

3、復(fù)合墊片非金屬軟墊片法蘭用密封墊片非金屬軟墊片聚四氟乙烯墊片聚四氟乙烯包覆墊片橡膠墊片石棉橡膠墊片非石棉纖維橡膠墊片金屬纏繞式墊片金屬?zèng)_齒板柔性石墨復(fù)合墊片金屬波齒復(fù)合墊片金屬齒型復(fù)合墊片金屬包履墊片金屬平墊片金屬波紋形墊片金屬齒形墊片金屬環(huán)形墊片金屬透鏡墊片八角形環(huán)墊橢圓形環(huán)墊RX型及BX型自緊密封環(huán)墊二、非金屬墊片二、非金屬墊片51.石棉墊片：國產(chǎn)石棉橡膠板使用范圍和性能名稱牌號(hào)表面顏色橫向抗拉強(qiáng)度/MPa適用條件標(biāo)準(zhǔn)壓力p/MPa溫度t/石棉橡膠板XB450紫色19.06.0450GB/T3985-1995XB350紅色12.04.0350XB200灰色6.01.5200耐油石棉橡膠板N

4、Y200石墨色26.04.0400GB/T539-1995NY250淺藍(lán)色9.02.5250NY150灰白色8.01.5150 石棉墊片材料是由石棉纖維和橡膠、硫磺混合物等組成并為提高強(qiáng)度而混合硫化劑、填充劑、增強(qiáng)劑等，用加熱軋錕壓縮成型。根據(jù)使用目的確定長(zhǎng)纖維和短纖維的混合比例、橡膠的類型及其含量。 通常用于100以下的液體液封時(shí)，其壓力在4.9MPa以下是合適的。 耐酸石棉在使用前要進(jìn)行浸漬，浸漬液通常可用以下四種：（1）石油瀝青75%，煤焦油15%，石蠟10%；（2）變壓器油75%，石蠟25%；（3）煤焦油80-90%，瀝青10-20%；（4）水玻璃62.橡膠墊片： 在使用條件不十分苛刻

5、條件下，一般可用合成橡膠墊片。可是在法蘭上應(yīng)有“水線（溝槽）”。石油橡膠墊片的使用基準(zhǔn)分為最適宜使用范圍和可能適用范圍兩種。前者使用在絕對(duì)不允許泄露及在最高溫度、壓力下須長(zhǎng)時(shí)間（約一年）的場(chǎng)所；后者是指即使發(fā)生泄露也沒有危險(xiǎn)和不妨礙生產(chǎn)的場(chǎng)所及在使用溫度、壓力下可耐較短時(shí)間（約半年）的使用范圍(日本石油學(xué)會(huì)JPI-7S-4-60的規(guī)定)。 僅蒸汽用墊片為石棉加天然橡膠，而油品用墊片則盡可能用石棉加合成橡膠墊片。 橡膠石棉墊片用于水管及壓縮空氣管道法蘭時(shí)應(yīng)涂以魚油與石墨粉的拌合物，用于蒸汽管道法蘭時(shí)，應(yīng)涂以機(jī)油與石墨粉的拌合物。73、聚四氟乙烯類墊片 在可能的使用溫度范圍內(nèi)（-180250）內(nèi)幾

6、乎不能被化學(xué)藥劑和溶劑侵蝕，同時(shí)，又可做防電化腐蝕配管的絕緣墊片。（1）聚四氟乙烯平墊片：一般適用于凸凹面法蘭和帶水線的法蘭，不適用于寬面法蘭。多用于耐腐蝕的場(chǎng)合。為了達(dá)到良好的密封效果，可在墊片上涂聚四氟乙烯膏。（2）聚四氟乙烯氈墊片：其化學(xué)性質(zhì)與聚四氟乙烯平墊片相同。但耐泄露性能、耐壓縮性比聚四氟乙烯平墊片優(yōu)越，可用于寬面法蘭。其密封的最小預(yù)緊比壓y為11.77-19.6MPa，使用溫度200、壓力為0.98MPa左右。 (墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)的窄面法蘭墊片的接觸面分布在法蘭螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的寬面法蘭)8（3）聚四氟乙烯石棉墊片：具有耐藥性、耐溶劑性、非污染性等化學(xué)

7、特性的材料，適用于極低溫度的液氧、液態(tài)空氣等。（4）聚四氟乙烯緩沖墊片：用于溫度200250 、壓力1.96-2.94MPa的場(chǎng)合。9三、半金屬墊片三、半金屬墊片 、金屬纏繞式墊片 金屬纏繞式墊片是由金屬帶和非金屬帶螺旋復(fù)合繞制而成的一種半金屬平墊片。其特性是：壓縮、回彈性能好；具有多道密封和一定的自緊功能；對(duì)于法蘭壓緊面的表面缺陷不太敏感，不粘接法蘭密封面，容易對(duì)中，因而拆卸便捷；可部分消除壓力、溫度變化和機(jī)械振動(dòng)的影響；能在高溫、低壓、高真空、沖擊振動(dòng)等循環(huán)交變的各種苛刻條件下，保持其優(yōu)良的密封性能。為了加強(qiáng)墊片主體和準(zhǔn)確定位，設(shè)有金屬制內(nèi)環(huán)和外環(huán)。 10 纏繞式墊片按其結(jié)構(gòu)不同可分為四種

8、型式：基本型、帶內(nèi)環(huán)型、帶定位環(huán)型、帶內(nèi)環(huán)和定位環(huán)型。 纏繞式墊片的選擇和使用方法： a、基本型墊片適用于榫槽面法蘭 b、內(nèi)環(huán)型墊片適用于凹凸面法蘭 c、定位環(huán)型墊片適用于平面和突面法蘭 d、內(nèi)環(huán)和定位環(huán)型墊片適用于平面和突面法蘭11填充帶金屬帶基本型2、金屬包石棉墊片（1）平行金屬包石棉墊片：適用于不超過450的蒸汽、空氣、氣體、油等管線。（2）波形金屬包石棉墊片：適用于不超過450的蒸汽管線。（3）半金屬包石棉墊片：適用于450的蒸汽、空氣、氣體、油。（4）特殊金屬包石棉墊片：主要用于蒸汽、油等長(zhǎng)輸管線。（5）平行雙金屬包石棉墊片：主要用于高溫耐油場(chǎng)合。12四、金屬墊片四、金屬墊片 金屬墊

9、片就是由金屬材質(zhì)鑄成的墊片，它主要用于高溫高壓管系。例如：合成氨廠合成工段氨合成塔、廢熱鍋爐、循環(huán)氣預(yù)熱器之間管系 。 金屬墊片的分類：13金屬墊片金屬平行墊片金屬波紋型墊片金屬環(huán)形墊片金屬齒形墊片金屬透鏡墊片八角形環(huán)墊橢圓形環(huán)墊RX型和BX型自緊密封墊片141、金屬環(huán)形墊片 金屬環(huán)形墊片是用金屬材料加工成截面為八角形或橢圓形的實(shí)體金屬墊片，具有徑向自緊密封作用。故金屬環(huán)形墊片是靠與法蘭梯槽的內(nèi)外側(cè)面（主要是外側(cè)面）接觸，并通過壓緊而形成密封的。 橢圓形和八角形墊圈端面為橢圓或者八角形墊圈。由于橢圓形墊是在曲面上線接觸，比八角形的面接觸密封性能優(yōu)良。但橢圓形墊片的加工精度高，對(duì)嚴(yán)困難，價(jià)格也比

10、八角形的高。且不可重復(fù)使用。 金屬環(huán)墊適用的公稱壓力為2.042.0MPa。152、金屬齒形墊片 金屬齒形墊片密封表面接觸區(qū)的V形筋形成許多具有壓差的空間線接觸，所以密封可靠，使用周期長(zhǎng)。缺點(diǎn)是在每次更換墊片時(shí)，都要對(duì)兩法蘭密封面進(jìn)行加工，因而費(fèi)時(shí)費(fèi)力。另外，墊片使用后容易在法蘭密封面上留下壓痕，故一般用于較少拆卸的部位。 金屬齒形墊片適用的公稱壓力為1.625.0MPa。163、“O”型墊片“o”型空心金屬環(huán)墊用于高溫、高壓、超真空、超低溫的場(chǎng)合和不能使用金屬材料的場(chǎng)合。 “o”型金屬環(huán)墊的種類有單純型、開孔型、充壓型。 除了上述的墊片之外，還有平形、波形、透鏡形等金屬墊片，平時(shí)少見不一一介

11、紹。17金屬纏繞墊片（spiral wound gasket）18石棉橡膠墊片聚四氟乙烯墊片金屬橢圓墊片金屬橢圓墊片金屬八角墊片金屬八角墊片金屬齒形墊片金屬齒形墊片金屬包覆墊片金屬包覆墊片五、相關(guān)法蘭知識(shí)五、相關(guān)法蘭知識(shí)19 聯(lián)接件強(qiáng)度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。設(shè)計(jì)中要防止介質(zhì)泄漏。法蘭密封的原理：（法蘭計(jì)算見GB150-1998鋼制壓力容器）1、預(yù)緊力壓緊墊片。2、壓緊應(yīng)力（墊片密封比壓力）到一定數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。3、墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預(yù)緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大，所以墊片不應(yīng)過寬，更不應(yīng)該把整

12、個(gè)法蘭面都鋪滿墊片。4、工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應(yīng)力。墊片有足夠回彈，補(bǔ)償變形，預(yù)緊密封比壓值不小于某一值(工作密封比壓)，保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須有足夠大的強(qiáng)度和剛度，不發(fā)生過大的變形。 y=P/A 式中 P-墊片的有效壓緊力; A-墊片有效面積m=p/p1 式中 P-墊片的有效壓緊力 ；P1-管系的工作壓力20墊片系數(shù)m和預(yù)緊比壓力y見 GB150-1998鋼制壓力容器表9-22122對(duì)焊法蘭對(duì)焊法蘭松式法蘭松式法蘭23壓力容器和管道中常用的法蘭密封面型式和特點(diǎn)：1、突面（RF） 光滑平面，可車制

13、密紋水線。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，便于進(jìn)行防腐襯里。 接觸面積大，預(yù)緊時(shí)墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。242、凹凸面（MFM） 凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。253、榫槽面(TG) 槽中墊片不被擠動(dòng)。 螺栓力較小。獲得良好的密封效果。 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更換墊片較困難。 榫面容易損壞， 適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。 壓力不大時(shí)，即使直徑較大，也能很好密封。264、全平面（FF）與環(huán)連接面（RJ） 全平面密封適合于壓力較小的場(chǎng)合（PN1.6MPa）； 環(huán)連接面主要用在帶頸對(duì)焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為（6.3MPaPN25.0MPa）275、其他類型密封面

14、高壓容器和高壓管道用 球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片28六、墊片選型六、墊片選型 選用適當(dāng)類型的墊片是保證良好密封效果的前提。 墊片的選型主要是依據(jù)操作條件(溫度、壓力)及該條件下被密封介質(zhì)的性質(zhì)。首先， （1）所選墊片的密封壓力必須能滿足使用壓力的要求； （2）所選墊片材料的物理化學(xué)性能要適應(yīng)被密封介質(zhì)的性質(zhì)，滿足可壓縮性、回彈性、抗腐蝕性和抗氧化性等要求； （3）所選墊片要和法蘭密封面的型式相匹配； （4）還需要符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，參考同行業(yè)的使用經(jīng)驗(yàn)，考慮墊片的經(jīng)濟(jì)性等。2930常用密封墊片的適用范圍及經(jīng)濟(jì)性能3132七、結(jié)論七、結(jié)論1.中低壓場(chǎng)合采用金屬纏繞墊 在某些溫度、壓

15、力不高的管道上，現(xiàn)在還在使用石棉橡膠墊。由于石棉橡膠墊易產(chǎn)生勃結(jié)法蘭、溶脹、填充劑碳化、氯離子和硫化物腐蝕等問題，故在油品介質(zhì)中不宜使用。而且，石棉制品不符合國際環(huán)保公約，已在很多國家、地區(qū)被禁用。 中低壓場(chǎng)合可以考慮采用金屬纏繞墊替換現(xiàn)用的石棉橡膠墊。與石棉橡膠墊相比，金屬纏繞墊不易勃固在法蘭上，易于更換，而且密封可靠；與其他半金屬墊片(如柔性石墨復(fù)合墊、金屬包覆墊)相比，金屬纏繞墊的材料利用率高，價(jià)格比較便宜。33 通過改變金屬帶、非金屬帶、內(nèi)外環(huán)的材質(zhì)，金屬纏繞墊可適用于各種極度危害介質(zhì)、高度危害介質(zhì)、可燃介質(zhì)或溫度高、溫差大、極低溫環(huán)境，是一種密封性能良好的中壓墊片，可廣泛應(yīng)用于各種中

16、低壓設(shè)備和管法蘭密封。 金屬纏繞墊的選用目前，金屬纏繞墊，尤其是石墨纏繞墊在煉油廠應(yīng)用最為普遍，約占常用密封墊片的80%以上。 金屬纏繞墊的選材主要由墊片的使用環(huán)境，特別是由被密封介質(zhì)的腐蝕性和潔凈性決定的。目前，我國常用的金屬帶為0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2；非金屬帶為柔性石墨、聚四氟乙烯或特制石棉；外環(huán)材料一般為碳鋼；內(nèi)環(huán)材料多與金屬帶材料相同。纏繞墊的形式需要與法蘭密封面的形式匹配（見前面纏繞墊說明P13）。34警告:根據(jù)法律要求，含石棉成分的材料在處理時(shí)應(yīng)采取防范措施，確保它們對(duì)人體健康不構(gòu)成危害。35（1）石棉墊片雖然適用范圍比較廣（國外產(chǎn)品適用溫度可到550 ，壓力可到25MPa)，密封性能好，切割安裝方便且價(jià)格便宜，但因其對(duì)人體健康有害，歐美國家開始禁止生產(chǎn)和使用石棉產(chǎn)品。但是國內(nèi)沒有禁止，耐酸石棉在使用前要進(jìn)行浸漬，橡膠石棉墊片用于水管及壓縮空氣管道法蘭時(shí)應(yīng)涂以魚油與石墨粉的拌合物，用于蒸汽管道法蘭時(shí)，應(yīng)涂以機(jī)油與石墨粉的拌合物。（2）中低壓場(chǎng)合采用金屬纏繞墊，溫度不超過300時(shí)采用金屬帶+非石棉纖維帶的纏繞墊；溫度不超過800（氧化介質(zhì)不高于600）時(shí)采用金屬帶+柔性石墨帶的纏繞墊。362.溫度和壓力波動(dòng)較大的場(chǎng)合采用波齒復(fù)合墊 波齒復(fù)合墊是由上下表面開有特殊形狀同心溝槽的金屬骨架與膨脹石墨材料復(fù)合而成。