墊片基礎(chǔ)知識(shí)

1、墊片基礎(chǔ)知識(shí)一、基本概念1. 墊片密圭寸原理：墊片密封是靠外力壓緊密封墊片，使其本身發(fā)生彈性或塑性變形，以 填滿密封面上的微觀凹凸不平來(lái)實(shí)現(xiàn)。也就是利用密封面上的比壓使介質(zhì) 通過(guò)密封面的阻力大于密封面兩側(cè)的介質(zhì)壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。2. 墊片密封的泄漏有二種： 滲透泄漏與界面泄漏精品文檔，超值下載滲透泄漏（墊片中間泄露）：對(duì)非金屬材料而言，從材料的微觀結(jié)構(gòu)看， 本身存在微小縫隙和細(xì)微的毛細(xì)管。具有一定壓力的流體自然容易通過(guò)它 們泄漏出來(lái)，此泄漏稱為滲透泄漏，其泄漏量約占總泄漏量的1020 %?？梢圆捎貌煌牧系膹?fù)合或機(jī)械組合型式形成不滲透性的結(jié)構(gòu)?；蛘呤褂?較大的壓緊力使材料更加密實(shí)，減少以至消除

2、泄漏。界面泄漏（兩連接面泄露）：兩連接表面（即密封面）從機(jī)械加工的微 觀紋理來(lái)看存在粗糙度和變形，它們與墊片之間總存在泄漏通道，由此產(chǎn) 生的泄漏叫界面泄漏，其泄漏量約占總泄漏量的8090%。界面泄漏與墊片材料的性質(zhì)、接頭的機(jī)械性質(zhì)與狀態(tài)、密封流淌的特性以及緊固件的夾 緊程度有關(guān)。總結(jié)：要少泄露，首先墊片要“夾緊”，同時(shí)要求墊片有一定的“回彈 力”以回彈填滿空隙，否則也不行?；貜椓θQ于墊片本身的材質(zhì)和結(jié)構(gòu) 及使用條件（溫度、壓力）。墊片夾緊后（初始密封），在介質(zhì)壓力作用 下（墊片內(nèi)側(cè)直接和介質(zhì)接觸）的密封叫工作密封。從理論上說(shuō)，預(yù)緊應(yīng) 力愈大，墊片中貯存的彈性應(yīng)變能也愈大，因而可用于補(bǔ)償分離或

3、松弛的 余地也就愈大，當(dāng)然要以密封材料本身最大彈性變形能力為極限。緊固件 因受熱引起應(yīng)力松弛、墊片老化彈性下降，墊片長(zhǎng)期受壓等原因都可能導(dǎo) 致“昨天不漏今天漏”。二、鋼制管法蘭用墊片標(biāo)記根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼制管法蘭、墊片、緊固件（HG/T 2059220635-2009）的要求，鋼制管法蘭用墊片（PN系列）標(biāo)記規(guī)定如下：I a "I I h "I H Hl E其中：a為標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)1、HG/T 20606-2009鋼制管法蘭用非金屬平墊片（PN系列）；2、HG/T 20607-2009鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片（PN系列）；3、HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用金屬包

4、覆墊片（PN系列）；4、HG/T 20610-2009鋼制管法蘭用纏繞式墊片（PN系列）；5、HG/T 20611-2009鋼制管法蘭具有覆蓋層的齒形組合墊（PN系列）；6、HG/T 20612-2009鋼制管法蘭非金屬環(huán)形墊（PN系列）。b為墊片名稱1、非金屬平墊片用“墊片”表示；2、聚四氟乙烯包覆墊片用“四氟包覆墊”表示;3、金屬包覆墊片用“金屬包墊片”表示；4、纏繞式墊片用“纏繞墊”表示；5、具有覆蓋層的齒形組合墊用“齒形墊”表示。6、非金屬環(huán)形墊用“橢圓墊/八角墊”表示。c為密封面型式代號(hào)（與相應(yīng)的法蘭配套）表1非金屬平墊片密封面型式代號(hào)及公稱壓力范圍密封面型式（代號(hào)）公稱壓力PN全平

5、面（FF）2.5 16突面（RF）2.5 63凹面/凸面（FM/M）10 63榫面/槽面（T/G）10 63表2 纏繞式墊片型式及代號(hào)注:類型基本型帶內(nèi)環(huán)型帶對(duì)中環(huán)型適用法蘭密封面型式代號(hào)斷面形狀帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型D榫面/槽面凹面/凸面突面突面1.a也適用于全平面的法蘭密封面;2.金屬纏繞式墊片適用的公稱壓力為：PN16 PN25 PN40 PN63 PN1O0 PN160圖1 B、C D型纏繞式墊片d為公稱尺寸（DNe為公稱壓力（PNf為材料代號(hào)1、非金屬平墊片材料代號(hào)由“墊片（主）材料代號(hào)/包邊材料代號(hào)”標(biāo)記，若無(wú)包邊材料，則省略不寫，只寫墊片材料代號(hào)。表3非金屬平墊片使用條件類別名稱標(biāo)準(zhǔn)代

6、號(hào)適用范圍最大(pX T)(MPaxC )公稱壓力PN工作溫度C）橡膠天然橡膠aNR< 1650 + 8060氯丁橡膠CR< 16-20+ 10060丁腈橡膠NBR< 1620 + 11060丁苯橡膠SBR< 1620 + 9060三元乙丙橡膠EPDM< 1630 + 14090氟橡膠FKM< 1620 + 20090石棉橡膠石棉橡膠板GB/T 3985XB350< 2540 + 300650XB450耐油石棉橡膠板GB/T 539NY400非石棉纖維橡膠非石棉纖維的橡膠壓制板a無(wú)機(jī)纖維bNAS< 4040 + 290d960有機(jī)纖維40 + 2

7、00d聚四氟乙烯聚四氟乙烯板QB/T 3625PTFE< 1650+ 100聚四氟乙烯板或帶b, cePTFE< 40200 + 200d填充改性聚四氟乙烯板RPTFE柔性石墨增強(qiáng)柔性石墨板JB/T 6628JB/T 7758.2RSB1063 240 + 650（用于氧化性介質(zhì)時(shí)：240+ 450）1200高溫云母高溫云母復(fù)合板1063960 + 900注：1增強(qiáng)柔性石墨板是由不銹鋼沖齒或沖孔芯板與膨脹石墨粒子復(fù)合而成，不銹鋼沖齒或沖孔芯 板起增強(qiáng)作用。2高溫云母復(fù)合板是由 316不銹鋼雙向沖齒板和云母復(fù)合而成，不銹鋼沖齒板起增強(qiáng)作用。a除本表的規(guī)定以外，選用時(shí)還應(yīng)符合HG/T

8、20614的相應(yīng)規(guī)定。b非石棉纖維橡膠板、膨脹聚四氟乙烯板或帶、填充改性聚四氟乙烯板選用時(shí)應(yīng)注明公認(rèn)的廠商牌號(hào)（詳見HG/T 20614附錄A）,按具體使用工況，確定具體產(chǎn)品的使用壓力、使用溫度范圍及最 大（px T）值。c膨脹聚四氟乙烯帶一般用于管法蘭的維護(hù)和保養(yǎng)，尤其是應(yīng)急場(chǎng)合，也用于異形管法蘭。d超過(guò)此溫度范圍或飽和蒸汽壓大于1.0MPa （表壓）使用時(shí)，應(yīng)確認(rèn)具體產(chǎn)品的適用條件。2、纏繞式墊片首先應(yīng)該明確纏繞式墊片按其構(gòu)造的主體材料來(lái)看，是屬于半金屬墊片，所以其材料代號(hào)應(yīng)明確四個(gè)部分的材料：對(duì)中環(huán)材料代號(hào)+金屬帶 材料代號(hào)+填料代號(hào)+內(nèi)環(huán)材料代號(hào)。注意：當(dāng)無(wú)內(nèi)環(huán)或無(wú)對(duì)中環(huán)時(shí), 標(biāo)記代號(hào)

9、為“ 0”。 '丄內(nèi)環(huán) .填充林鄴 1二對(duì)中環(huán)圖2 D型纏繞式墊片各部分名稱表4 纏繞式墊片標(biāo)記代號(hào)和標(biāo)志縮寫材料標(biāo)記代號(hào)標(biāo)志縮寫材料標(biāo)記代號(hào)標(biāo)志縮寫金屬材料金屬材料碳鋼1CRSNi-Mo合金Hastelloy B2HAST B0Cr18Ni92304Ni-Mo-Cr 合金Hastelloy C-276HAST C00Cr19Ni103304LNi-Mo-Fe 合金Incoloy 6009INC 6000Cr17Ni12Mo24316Ni-Mo-Cr 合金Incoloy 800IN 80000Cr17Ni14Mo25316L鋯ZIRC0Cr18Ni10Ti6321填充材料0Cr18Ni

10、11Nb7347溫石棉帶1ASB0Cr25Ni208310柔性石墨帶2G.F.鈦TI聚四氟乙烯帶3PTFENi-Cu合金Monel 4009MON非石棉纖維帶4NA表4常用的纏繞式墊片材料代號(hào)序號(hào)材料代號(hào)墊片型式解析10220A金屬帶材料為0Cr18Ni9，填料為柔性石墨帶的基本型纏繞墊片。20221B金屬帶材料為0Cr18Ni9，填料為柔性石墨帶，內(nèi)環(huán)材料為碳鋼的帶內(nèi)環(huán)型纏 繞墊片。31220C對(duì)中環(huán)材料為碳鋼，金屬帶材料為0Cr18Ni9，填料為柔性石墨帶的帶對(duì)中環(huán)型纏繞墊片。41221D對(duì)中環(huán)材料為碳鋼，金屬帶材料為0Cr18Ni9，填料為柔性石墨帶，內(nèi)環(huán)材料為碳鋼的帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型纏繞

11、墊片。51222D對(duì)中環(huán)材料為碳鋼，金屬帶材料為0Cr18Ni9，填料為柔性石墨帶，內(nèi)環(huán)材料為0Cr18Ni9的帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型纏繞墊片。標(biāo)記示例（非金屬平墊片）示例1:公稱尺寸DN1O0公稱壓力PN25的突面法蘭，選用厚度為1.5mm的0Cr18Ni9（ 304）不銹鋼包邊的XB450石棉橡膠墊片，其標(biāo)記為：HG/T 20606 墊片 RF-E 100-25 XB450/304示例2:公稱尺寸DN200公稱壓力PN10的突面法蘭，選用厚度為1.5mm 的填充改性聚四氟乙烯墊片，其標(biāo)記為：HG/T 20606 墊片 RF 200-10 RPTFE（AAA/BBB）注：當(dāng)用戶選定具體廠商（AAA

12、和牌號(hào)（BBB時(shí)，應(yīng)予以附加標(biāo)記（AAA/BBB） 示例3：公稱尺寸DN500公稱壓力PN6的全平面法蘭，選用厚度為5mm （非標(biāo)）的三元乙丙橡膠墊片，其標(biāo)記為：HG/T 20606 墊片 FF 500-6-T5 EPDM示例4:公稱尺寸DN400公稱壓力PN16鋼外徑為B系列的凹面/凸面法蘭選用厚度為3mm的無(wú)機(jī)纖維橡膠板墊片，其標(biāo)記為：HG/T 20606 墊片 MFM 400-16（B） NAS（AAA/BBB）注：當(dāng)用戶選定具體廠商（AAA和牌號(hào)（BBB時(shí)，應(yīng)予以附加標(biāo)記（AAA/BBB）示例5：公稱尺寸DN350公稱壓力PN63芯板材料和包邊材料為316L 的突面法蘭，選用厚度為3m

13、m!增強(qiáng)柔性石墨板墊片，其標(biāo)記為：HG/T 20606 墊片 RF-E 350-63 RSB/316L標(biāo)記示例（纏繞式墊片）示例1:公稱尺寸DN100公稱壓力為PN40的鋼制管法蘭用帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型的纏繞式墊片（D型），對(duì)中環(huán)材料為碳鋼，金屬帶材料為0Cr18Ni9， 填料為柔性石墨帶，內(nèi)環(huán)材料為 0Cr18Ni9，其標(biāo)記為：HG/T 20610 纏繞墊 D100-40 1222三、墊片的種類墊片的種類多種多樣，按其構(gòu)造的主體材料分為 非金屬墊片、半金屬 墊片和金屬墊片三大類。1、非金屬墊片非金屬墊片質(zhì)地柔軟、耐腐蝕、價(jià)格便宜，但耐溫和耐壓性能差。多 用于常溫和中溫的中、低壓容器或管道的法蘭密

14、封。非金屬墊片包括橡膠 墊、石棉墊、石棉橡膠墊、柔性石墨墊和聚四氟乙烯墊等。 橡膠板。制作橡膠板墊片的主要材料有天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁 橡膠等，另外，氟橡膠等特種橡膠也開始應(yīng)用。橡膠因具有組織致密、質(zhì) 地柔軟、回彈性好，容易剪切成各種形狀，且便宜、易購(gòu)等特點(diǎn)而被廣泛 使用于容器和管道密封中。但它不耐高壓，容易在礦物油中溶解和膨脹， 且不耐腐蝕。在高溫下容易老化，失去回彈能力。 石棉。石棉材料有溫石棉和藍(lán)石棉兩種。溫石棉耐熱、耐堿性好， 抗拉強(qiáng)度高，耐酸性能較差，大多數(shù)石棉橡膠板由它制造；藍(lán)石棉不僅耐 熱性能好，而且耐酸性能也好，故多被用于制造耐酸石棉橡膠板。石棉板 正常使用溫度在550度以下

15、。直徑較大的低壓容器可使用石棉帶或石棉繩。 在使用石棉繩時(shí)，通常浸漬水玻璃。酸、堿、溶劑等介質(zhì)也可用此類墊片。 石棉橡膠板。石棉橡膠板是由石棉、橡膠和填料經(jīng)壓制而成的。一 般石棉纖維占60%85%。根據(jù)其配比工藝、性能及用途不同，主要有高 壓石棉橡膠板、中、低壓石棉橡膠板和耐油石棉橡膠板。石棉橡膠板有適 宜的強(qiáng)度、彈性、柔軟性、耐熱性等性能，用它制作墊片，既方便又便宜， 因此在化工企業(yè)中，尤其是在中小型化工企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 柔性石墨。柔性石墨是一種新穎的密封材料，良好的回彈性、柔軟 性、耐溫性，在化工企業(yè)中得到迅速推廣和應(yīng)用。 聚四氟乙烯（簡(jiǎn)稱 PTFE。聚四氟乙烯以其耐化學(xué)性、耐熱性、耐

16、寒性、耐油性優(yōu)越于現(xiàn)在任何塑料而有“塑料之王”之稱，它不易老化，不燃燒，吸水性近乎為零。其組織致密，分子結(jié)構(gòu)無(wú)極性，用作墊片，接 觸面可做到平整光滑，對(duì)金屬法蘭不粘著。除受熔融堿金屬及含氟元素氣 體的侵蝕外，它能耐多種酸、堿、鹽、油脂類溶液介質(zhì)的腐蝕。聚四氟乙 烯墊片包括純聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯或膨脹聚四氟乙烯等。2、半金屬墊片（又稱金屬?gòu)?fù)合墊片）非金屬材料雖具有很好的柔軟性、壓縮性和螺栓載荷低等優(yōu)點(diǎn)，但它 的主要缺點(diǎn)是強(qiáng)度不高，回彈性差、不適合高壓、高溫場(chǎng)合，所以結(jié)合金 屬材料強(qiáng)度高，回彈性好、經(jīng)受得起高溫的特點(diǎn)，形成將兩者組合結(jié)構(gòu)的 墊片，即為半金屬墊片。半金屬墊片是用不同材料的金屬薄

17、板把非金屬材 料包裹起來(lái)壓制成型的。金屬材料在外層，可耐高溫；非金屬材料在內(nèi)層， 使墊片具有良好的彈性和回彈性。這樣組合后的墊片可滿足高溫和較高壓 力的使用要求。半金屬墊片主要有金屬包覆墊片、金屬纏繞墊片、金屬波紋復(fù)合墊片、金屬齒形復(fù)合墊片等。 金屬包墊。該墊片以非金屬為芯材、外包厚度為0.250.5mm的金屬薄板。按包覆狀態(tài)，可分為全包覆、半包覆、波形包覆、雙層包覆等。 金屬薄板根據(jù)材料的彈塑性、 耐熱性、耐蝕性選取。主要有銅、鍍鋅鐵皮、 不銹鋼、鈦、蒙乃爾合金等。使用較多的是銅、鍍鋅鐵皮和不銹鋼。作為 金屬包墊的芯材，耐熱性是主要考核指標(biāo)。一般采用石棉板或橡膠石棉板、 耐高溫性能好的碳纖維

18、或瓷質(zhì)纖維及柔性石墨板材等。金屬包墊的另一特點(diǎn)是能制成各式異型墊片?？梢詽M足各種熱交換器管箱和非圓形壓力容器 密圭寸的需要，而其他復(fù)合墊片卻不能。 金屬纏繞墊片。金屬纏繞墊片是由薄金屬波形帶與石棉或柔性石墨 等非金屬帶交替繞成螺旋狀，將金屬帶的始末端點(diǎn)焊接制成。國(guó)外也稱作 螺旋墊片。3. 金屬墊片在高溫高壓及載荷循環(huán)頻繁等苛刻操作條件下，各種金屬材料仍是密 封墊片的首選材料，常用的材料有銅、 鋁、低碳鋼、不銹鋼、鉻鎳合金鋼、 鈦、蒙乃爾合金等。為了減少螺栓載荷和保證結(jié)構(gòu)緊湊，除了金屬平墊盡 量采用窄寬度外，各種具有線接觸特征的環(huán)墊結(jié)構(gòu)則是其優(yōu)選的形式。金屬墊片的截面形狀有平形、波形、齒形、八角

19、形、透鏡形等等。 平形金屬墊片。平形金屬墊片使用時(shí)分寬墊片和窄墊片兩種。寬墊片因預(yù)緊力要求大，易引起螺栓和法蘭變形，壓力超過(guò)10MPa時(shí)在光滑面的法蘭上很少使用。窄墊片容易預(yù)緊，可在壓力6.31OMPa勺管道上使用。 波形金屬墊片。波形金屬墊片的金屬板厚度一般為 0.250.8mm墊 片厚度一般為波長(zhǎng)的40%50%。適宜于光滑密封面的管道上使用。 齒形金屬墊。齒頂距約15mm齒頂、齒根角均為90°。其密封性能 比平形密封墊好，壓緊力也比平形墊小。四、關(guān)于墊片需注意的幾個(gè)問(wèn)題1. 理解鋼制管法蘭用非金屬平墊片是了解其它墊片的前提。特別要注 意不同類別的墊片其使用壓力和使用溫度。不能亂墊

20、！2. 法蘭公稱直徑、公稱壓力決定墊片的厚度。墊片推薦有二種厚度規(guī)格：分別是1.5mm和3mm般說(shuō)來(lái)DN300含）以下的法蘭用1.5mm的墊片。DN300以上的法蘭用3.0mm的墊片。備注：纏繞式墊片推薦厚度4.5mn,其中環(huán)厚度為3mm在螺絲預(yù)應(yīng)力 的作業(yè)下，4.5m m的墊片壓縮到與中環(huán)厚度為 3mm-致，以保證密封。3. 非金屬墊片按密封面型式分為突面（RF）、凹凸面（MFM、榫槽 面（TG）、全平面（FF ）型。注意：全平面（FF）型式的墊片上有螺栓孔，其 它型式的墊片沒有，這是由于全平面法蘭密封面決定的。我們要清楚不同 的墊片分別是墊在法蘭的哪個(gè)位置。圖3非金屬平墊片（全平面型式）4. 鋼制管法蘭用聚四氟乙烯包覆墊片（HG/T20607-2009）和鋼制管法 蘭用金屬包覆墊片（HG/T20609-2009）均屬包覆墊片。區(qū)別是包覆材料不 一樣（分別為聚四氟乙烯和金屬）。5. 包覆墊片由包覆體和填充材料（結(jié)構(gòu)類似夾芯餅干）二部分構(gòu)成。填充材料（有時(shí)也叫芯材或嵌入層）可能是石棉橡膠板、丁腈橡膠、非石