常用墊片材料特性及選用準則

1、常用墊片材料特性及選用準則第24卷第8期中國特種設備安全？49?石油化工生產所用的設備，管道，閥門和儀表，許多都是采用法蘭連接，由于墊片原因而導致泄漏又是很多工業(yè)生產過程中生產裝置最為常見的失效形式.據(jù)統(tǒng)計，在石油化工企業(yè)非計劃維修工作量有60%80%是用來維修密封裝置的，也就是說石油化工裝置中非計劃事故維修工作大部分是由于泄漏造成的.泄漏不僅造成生產損失，物料流失，能源浪費，環(huán)境污染,而且會造成人員的重大傷亡.因此，如何合理的選用墊片是使企業(yè)能“安全，穩(wěn)定，長周期，滿負荷，優(yōu)質”生產的保證.1常用墊片的種類墊片的種類很多，主要有非金屬墊片，聚四氟乙烯包覆墊，金屬纏繞墊，金屬包覆墊，柔性石墨復

2、合墊，齒形組合墊，金屬墊片等等.常用墊片的應用場合見表1.表1常用墊片的應用場合墊片名稱應用場合石棉橡膠墊使用溫度一 50C300C.最高使用壓力為5.OMPa聚四氟乙烯適用十0寸惜蝕，防黏結和要求清清廈向的管遁面封，最 包覆墊高使用溫度為150C,最高使用壓力為5.OMPa柔性石墨復最高使用溫度取決于金屬芯板材料，低碳鋼為450C,不 銹鋼為650C（用于氧化性介質時為450C）,最高使用壓合墊力為6.3MPa使用溫度為200C-500C,最高使用壓力為10.OMPa,需要金屬包覆墊 的螺栓力比平面金屬墊片小，特別適于高溫高壓場合石棉纏i墊:使用溫度Oo（O，最高使甩匪力為25-0MPa柔性

3、石墨纏繞墊：使用溫度- 196C 600C（M化介質纏繞墊為800C）,最高使用壓力為25.0MPa聚四氟乙烯纏繞墊：使用溫度- 196C200C.最高使用壓力為10.0MPa主要用于溫度或壓力波動較大的場合，最高使用壓力為齒形組合墊25.0MPa密封生能良好，隨著內部壓力增高，墊片自密封生能增金屬環(huán)墊強.多用于高溫，高壓的法蘭密封適用于惡劣的條件下工作,常用八角形的，最高使用溫度取決于所用金屬材料2常用墊片材料特性及適用范圍2.1石棉橡膠墊石棉橡膠墊片耐熱性能尚好，有適宜的彈性，在大多數(shù)化學介質中有較好的耐腐蝕性，且制造方便，價格便宜，是石油化工使用最廣泛的非金屬平墊.石棉橡膠墊片的適用范圍

4、如圖l所示.圖1石棉橡膠墊片適用范圍1）對水,空氣,氮氣,蒸汽及不屬于A,B,C級的工藝介質管道宜選用厚度為3mm的墊片，使用條件見圖1曲線.2）屬于B,C級的液體介質管道宜選用厚度為1.5ram的墊片，使用條彳見圖1曲線.3）屬于B,c級氣體介質及其他會危及操作人員人身安全的有毒氣體介質管道應選用較薄的墊片并與PN5.0的法蘭配套，使用條件見圖1曲線.石棉橡膠墊片的缺點：石棉橡膠墊在使用過程中很容易發(fā)生應力松弛現(xiàn)象,影響它的密封l生能和壽命，因而難以滿足現(xiàn)代5O?中國特種設備安全第24卷第8期大型石油化工工業(yè)中設備的高參數(shù)和長周期的要 求.此外由于石棉是人們公認的致癌物，從上世紀 70年代起

5、，世界上不少國家已陸續(xù)制訂法律將其列 入禁用范圍，隨著人們對設備密封要求的提高以及 密封技術的發(fā)展，石棉橡膠材料已逐步為其他新材 料所代替，使用量正逐漸減少.聚四氟乙烯包覆墊聚四氟乙烯包覆墊是一種適合強腐蝕介質和不允許物料有污染的醫(yī)藥，食品和石油化工行業(yè)中需潔 凈介質用的非金屬軟墊片，墊片的壓縮率要求大于 20%,回彈率大于30%,應力松弛小于45%,允許泄露 率應不大于1.OxlOcm3/s;墊片厚度一般為3mm,其中 嵌人層為2mm,純聚四氟乙烯包覆層厚度為0.5mm.柔性石墨復合墊柔性石墨復合墊片是由沖齒的金屬芯板與膨脹石墨粒子復合的板材制成的一種石墨增強墊片，可作為石棉橡膠墊片與金屬纏

6、繞墊片之間的一種 過渡墊片，在某種情況下可代替柔性石墨纏繞墊， 以減少螺栓力，又不改變密封效果，同時亦可作為 無石棉平墊片使用.柔性石墨復合墊片適用于以下 介質:對液體有水，油品，溶劑，酸，堿，液態(tài)燒:，低溫 液化氣等;對氣體有空氣，氫氣，油氣，高溫煙氣，蒸 汽，爛類及各種滲透性強的氣體等金屬包覆墊金屬包覆墊片是一種半金屬墊片，這種墊片的金屬有軟鋼，不銹鋼，鋁板和特殊合金等，它兼有金 屬和非金屬的特性，其密封性能良好，可制成形狀 復雜的墊片，廣泛用于換熱器各部位的密封由于石棉橡膠板為金屬所包覆，不直接與高溫介質接 觸,在一定程度上提高了墊片的耐溫耐壓性能.有 了石棉橡膠板作為金屬包覆墊的內在充

7、填材料，與 其他金屬平墊相比有一定彈性，因而在早期高參數(shù) 設備中使用較為普遍 金屬包覆墊的缺點：從密封機理看，它實際上是金屬與金屬的接觸 密封,在這種狀態(tài)下，要達到良好的密封性就必須 施加相當高的密封比壓，而在這樣高的比壓下，作 為填充材料的石棉橡膠板往往已被壓壞而失去作 用，另一方面,在使用過程中，石棉橡膠板的應力松 弛也會導致壓緊應力減少而使其喪失密封性，其使用 壽命難以滿足現(xiàn)代設備長周期運轉的要求.因此，在高 參數(shù)重要場合已逐漸為其他性能更好的墊片所取代.纏繞墊纏繞墊片是半金屬墊片中最理想的一種，墊片 的主體由v型或M型金屬帶填加不同的軟填料用纏 繞機螺旋繞制而成.為加強墊片主體和準確定

8、位， 設有金屬制內環(huán)和外環(huán)（定位環(huán)）.常用的金屬帶為 不銹鋼，軟填料為特制石棉，柔性石墨，聚四氟乙烯， 其中柔性石墨纏繞墊片應用比較廣泛.柔性石墨纏 繞墊片具有良好的密封性能，能適應高溫高壓參數(shù) 的要求，其回彈生也較好，在溫度和壓力變化的場合 仍能保持較好的密封性（其密封性指數(shù)通?？蛇_1X lO%m.）.纏繞墊片的缺點：由于結構和制造方面的原因，纏繞墊片比較容易散架和壓潰.所謂散架”包括2種情況:一是 在制造，運輸和安裝過程中墊片發(fā)生散開而損壞 這是由于纏繞墊片結構上只是通過纏繞互相咬合成 形，使墊片無法形成整體牢固的結構，因而很容易散 開損壞，給墊片的運輸和安裝造成困難，這種情況尤 以大規(guī)格

9、墊片f如換熱器設備上的墊片）為甚.二是 纏繞墊片在使用過程中受到很大的壓緊力，外層用 以固定的焊點在周向力的作用下很容易發(fā)生拉脫損 壞，使整個墊片散架”最終導致密封失效.由于周 向應力的大小與直徑成正比，墊片的規(guī)格越大，拉脫 損壞就越易.所謂壓潰”是墊片在使用時受很大的 壓緊比壓，填充物受壓產生的內應力向內徑方向作 用于內層鋼帶，使鋼帶受到外壓力作用.當外壓力 超過一定值時，由鋼帶圍成的鋼帶圈猶如薄壁容器 受過分外壓力作用而失去穩(wěn)定性，局部地方向內凹 陷，使墊片發(fā)生損壞，導致密封失效.壓緊力越高， 墊片尺寸越大就越容易發(fā)生壓潰”.從現(xiàn)場調查看,1 不少用于換熱設備的纏繞墊片經使用后拆開法蘭時

10、發(fā)現(xiàn)墊片已被壓散架或壓潰，因而泄漏往往就 從這些部位發(fā)生齒形組合墊齒形組合墊片是一種金屬軟墊片，密封效果優(yōu) 于金屬平墊，主要用于中，高壓力和高溫度的壓力容 器和管道閥門的密封.齒形組合墊在法蘭壓緊力下， 不僅被封閉的覆蓋層材料高度壓縮，而且金屬骨架第24卷第8期中國特種設備安全？51?產生彈性變形，使之成為具有高彈性的墊片，因而 不僅能適應參數(shù)變化的場合而且其使用壽命長，能 長期保持良好的密封性能.由于齒形組合墊是帶金屬骨架的整體結構，在運輸和使用安裝時不必擔心像纏繞墊片那樣會散 架”，而且墊片厚度適當，安裝方便，可避免纏繞墊 片通常因厚度較大而容易產生壓扁的現(xiàn)象.齒形組 合墊的性能優(yōu)異，安全

11、可靠，適應性廣，價格適中可 廣泛用于各種參數(shù)場合.金屬環(huán)墊金屬環(huán)墊按截面形狀可分為八角墊和橢圓墊.這種墊片是整體金屬加工而成，能耐高溫高壓，安 全性高，能形成高比壓的金屬線密封，而且具有一 定彈性和壓力自密封作用，適應設備參數(shù)變化的場 合使用.但這種密封結構較復雜，不僅法蘭表面要 求加工出高精度的梯形槽，而且墊片本身的制造精 度要求較高，因而密封聯(lián)接的成本也較高.在實踐 中還發(fā)現(xiàn)法蘭表面的梯形槽不僅削弱了法蘭的強 度，其根部系應力集中的部位，還會造成法蘭的整 體損壞.此外這種墊片要求安裝技術高，安裝不好 就難以達到預期的密封效果.這種墊片一般可用于 密封要求較高和參數(shù)變化的高溫高壓場合.3墊片

12、選用的注意事項1）必須對墊片的密封性能，操作壓力，操作溫 度,工作介質特性，以及法蘭密封面的型式，結構的 繁簡裝卸的難易，經濟性等諸因素進行安全分析. 其中介質特性，操作溫度和操作壓力是影響密封的 主要因素，是選用墊片的主要依據(jù).2）應根據(jù)被密封介質的操作溫度，操作壓力確 定.對高溫高壓狀況，多采用金屬墊片；對常壓，低 壓，中溫狀況，多采用非金屬墊片：介于兩者之間 的，多采用半金屬組合墊片；對于溫度，壓力波動頻 繁的場合，宜采用回彈性好的自緊式墊片.3）墊片的系數(shù)/與其寬度無關，因此，墊片越窄 越容易夾緊.但其寬度下限有限制，通常寬度應大 于5mm.對于金屬墊片，為了不產生過大的螺栓力, 取較

13、小的寬度是一個重要遵循的準則.4）盡量發(fā)揮各種類型墊片的長處，即用其所長.如纏繞墊片具有良好的壓縮性和復原性，密封l生能 優(yōu)良，多數(shù)場合都能達到良好的密封，但不能不管什 么場合都采用它，有的場合用一般石棉橡膠墊片就 能滿足使用要求，就不要提高等級，盲目采用纏繞墊 片.但在有應力松弛，壓力，溫度波動的中低壓場合 則采用纏繞墊片就很合適.5）要照顧特殊要求.如某種介質不允許微量纖 維混入，就不能選用石棉橡膠板和其它纖維性墊片. 某些部位振動很大，就要選用抗振性強的墊片.對 于很難檢修的地方，應選用經久耐用的墊片.6）當選用金屬墊片時，應在完全退火狀態(tài)下使 用盡可能選用較軟的金屬材料，墊片的硬度宜比

14、法 蘭密封面的硬度低HB3040.7）在有腐蝕的條件下，選用墊片對法蘭盤呈陽 性的墊片材料，墊片受腐蝕，犧牲墊片保護法蘭；選 用法蘭盤對墊片呈陽性的墊片材料，法蘭盤受腐蝕， 犧牲法蘭盤.究竟采用哪一種要根據(jù)使用方法和墊 片的種類來決定.8）劇毒,易燃,強腐蝕，污染性強的介質和有害 氣體，不允許使用石棉橡膠墊片.9）使用金屬環(huán)墊或齒形組合墊片時，應采用帶 頸對焊法蘭和螺柱（雙頭螺紋或全螺紋）.4墊片選用的一些建議下面是根據(jù)上述墊片材料特性和墊片選用方面的注意事項提出墊片選用的一些建議.1)高溫高壓蒸汽和易燃，易爆，有毒介質等場合 必須確保法蘭聯(lián)接的密封性能良好，安全可靠.因 此，在墊片的選用上應

15、采用性能優(yōu)異的金屬或半金 屬墊片如纏繞墊片，齒形組合墊，金屬環(huán)墊等.如果 選用纏繞墊片則應是帶內外加強環(huán)的.金屬平墊或 齒形組合墊只能在操作參數(shù)無波動的情況下使用， 但在實際生產過程中參數(shù)不波動的情況是很少的 金屬環(huán)墊理論上性能較好，但由于實際上受制造，安 裝等因素影響很大，往往難以獲得滿意的效果.而且 成本高，選用時應慎重考慮.2)以石棉為基材的密封材料如石棉橡膠板等應 盡量少用或不用，因為該類材料性能往往不能滿足 要求,造成事故隱患，故一般只能用于低參數(shù)，不重 要場合，如普通水，汽和油品等.對已往較多使用石 棉橡膠板的低參數(shù)場合，建議采用石墨墊.這種墊52?中國特種設備安全第24卷第8期無

16、瞅鬟獺藏器摞焊撞t|壤贛贛|鬣.冬襁|lf無錫市鍋爐壓力容器學會無損檢測專委會江蘇214187)摘要介紹按ASME范案例2235的要求，對大厚度反應器殼體與接管焊接接頭進行超聲相控陣(PA)檢測的新技術，突出相控陣靈活變角和動態(tài)聚焦的優(yōu)點，強調校驗試塊，掃查器 具和工藝鑒定的重要性.指出采用PA是解決承壓設備NDE難題，滿足ASME規(guī)范要求的好方法之一.關鍵詞大厚度殼體接管焊接接頭超聲檢測相控陣AbstractThenewtechnologyofphasedarray（PA）ultrasonicinspection,inaccordancewitht herequirementsofASMEC

17、odeCase2235,usedforthenozzleweldedjointsonreactorsofhighthic knesswasintroduced.Theimportanceofcalibrationblocks,scanningdevicesandprocedurequalification,a ndtheadvantagesofPAbeingabletochangebeamanglesfreelyandfocusingdynamicallywasemphasized.Finall y,itwaspointedout thatapplyingPAtechnologyisoneof

18、thebettermethodsforresolvingdifficultproblemsonN DEofpressuree- quipments,satisfyingtherequirementsofASMECode.KeywordsHighthicknessNozzleofshellsWeldedjointsUltrasonicinspectionPhasedarray （PA）大型電站鍋爐和反應器等大厚度壓力容器殼體與接管連接的全焊透焊接結構，大致有3種形式：1）插入式接管（接管通過殼體壁厚）:2）安放式接管（接管不通過殼體壁厚）;3）嵌入式接管（接管管座與殼體對接）.前2種為角接與對接組合焊縫，1）適合于作uT;2）適合于作RT;3）為對接接頭對接