一些法蘭墊片的選用

1、墊片密封在現(xiàn)代工業(yè)中占有很重要的地位，密封失效造成的跑、冒、滴、漏嚴(yán)重地影響生產(chǎn) 的連續(xù)性，密封的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)安全，因此墊片的發(fā)展越來越受到人們的重視。墊片 密封技術(shù)的發(fā)展是隨著壓力容器的發(fā)展而發(fā)展的，應(yīng)用范圍越來越廣，隨著現(xiàn)代化工業(yè)特別 是石油化工業(yè)、原子能工業(yè)、大型電站的興起，壓力容器向高溫、高壓、高真空、深冷和大 型化發(fā)展，也對墊片密封提出新的要求。在墊片密封系統(tǒng)中，墊片的發(fā)展速度是最快的。本文介紹幾種常用墊片的發(fā)展概況，為 墊片的密封選型和正確應(yīng)用提供幫助。墊片的類型現(xiàn)代工業(yè)中使用的墊片按其材料可分為非金屬墊片（主要包括石棉橡膠板、聚四氟乙烯墊 和柔性石墨墊，墊片形式多為平墊）、

2、組合墊片（由兩種非金屬材料或一種金屬和一種非金屬 材料組合而成的，主要包括纏繞式墊片、金屬包墊以及最近發(fā)明的波形活壓墊片等）和金屬 墊片（通常是由一種金屬或合金通過機械加工而成的，主要包 括平墊、橢圓形、八角形墊圈等）。1.1非金屬墊片1. 1.，石棉橡膠墊片石棉橡膠墊片是過去常使用的墊片之一，價格較其他墊片便宜，使用方便，一般用于壓 力不超過1. 6MPa、溫度不超過200C的場合。它存在的不足是:墊片材料雖然加人了橡膠和 一些填充劑，但仍然無法將那些串通的微小空隙填滿，存在微量滲漏，故對于污染性極強的 介質(zhì)，即使壓力、溫度不高也不能使用;當(dāng)用于一些高溫油類介質(zhì)時，通常在使用后期，由 于橡膠

3、和填充劑碳化，強度降低，材料變疏松，便在界面和墊片內(nèi)部產(chǎn)生滲漏，出現(xiàn)結(jié)焦和 發(fā)煙現(xiàn)象;另外，石棉橡膠板在高溫下易粘結(jié)在法蘭密封面上，給更換墊片帶來了許多麻煩 石棉橡膠板還含有氯離子和硫化物，吸水后容易與金屬法蘭形成腐蝕原電池，尤其是耐油石 棉橡膠板中硫磺含量高出普通石棉橡膠板幾倍，故在非油性介質(zhì)中不宜使用。需要特別指出的是由于健康和環(huán)保的原因，石棉制品不符合國際環(huán)保公約和國際標(biāo)準(zhǔn)化 組織的要求，石棉墊片在國際市場上已被禁用或淘汰，建議少用或不用。1.1.2柔性石墨墊片柔性石墨墊片是取代石棉墊片的理想選擇。柔性石墨是膨脹石墨的別稱，是天然石墨經(jīng) 過強酸氧化處理膨脹而成的一種理想的密封材料，具有良

4、好的回彈性、柔軟性、耐蝕性和耐 溫性。1963年由美國科學(xué)家率先研制成功，并用在原子能閥門上，引起世界各國的高度重 視，至70年代已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)。目前石墨類墊片已發(fā)展成為一個龐大的系列，主要包 括柔性石墨板材墊片、金屬加強柔性石墨板材墊片、鎳化石墨板材墊片、柔性石墨金屬包覆 墊片以及石墨帶狀墊片。柔性石墨多孔、疏松而又卷曲，故柔軟性極好。加一工成形時， 其厚度方向約有10% 70%的回彈性，利用其回彈性及柔軟的特性，在一定的壓縮下即可 達到密封。不管是柔性石墨還是天然石墨，其晶體間結(jié)合力很小，當(dāng)受到外力作用產(chǎn)生摩擦 時，層與層之間易發(fā)生滑移，碳分子轉(zhuǎn)移到摩擦面上就產(chǎn)生自潤滑性。膨脹石墨的干

5、摩擦系 數(shù)僅為0.08 一 0. 15,膨脹石墨比表面積和表面能很大，其表面總吸附著大量氣體或水分子， 形成極薄的氣膜層或液膜而阻止介質(zhì)的滲透，其不滲透性較好。柔性石墨的主要成分為碳，其化學(xué)特性呈惰性，除王水、濃硝酸、濃硫酸及高溫鉻酸鹽、 高錳酸鹽和氯化鐵等幾種強氧化劑外，幾乎對一切無機及有機介質(zhì)均耐蝕。柔性石墨具有良 好的耐低溫性能研究表明在超低溫的液氧（-183t ）、液氮（-196 cC）中，柔性石墨性能穩(wěn)定，不 發(fā)脆。1.1.3聚四氟乙烯墊片聚四氟乙烯墊片也是取代石棉墊片的理想選擇。優(yōu)良的耐腐蝕性能使它在絕大部分腐蝕 性介質(zhì)中可作為密封墊片，對于不允許有污染的場合下尤為適宜。但是聚四氟

6、乙烯受壓后易 冷流，受熱后易蠕變而影響其密封能。通常加人部分玻璃纖維、石墨及二硫化鉑等，以提高 抗蠕變和導(dǎo)熱性能，但同時硬度變大，耐腐蝕性能下降?，F(xiàn)采用膨化聚四氟，既保留聚四氟 本身的特點，同時又大大提高了墊片的抗蠕變性能。其適用溫度為一68 一 315C，最高壓 力為 21 MPa, pH 值為 0 140 1.2組合墊片 1.2.1纏繞式墊片纏繞式墊片是由預(yù)壓成型的薄金屬波形帶及非金屬填料帶緊密貼合，相互交替重疊，螺 旋纏繞壓制而成的，故也稱螺旋墊片。由金屬帶、非金屬帶以及金屬加強環(huán)3部分組成，分 基本型，內(nèi)加強型，外加強型以及內(nèi)、外加強型。金屬帶由冷扎鋼帶沖壓成V形或W形， 厚度為0.

7、15 - 0. 23mm,常用的材料有低碳鋼、304,316和特種合金等，起夾持非金屬填料的 作用。非金屬帶起密封作用，常用的材料有柔性石墨、聚四氟乙烯、陶瓷材料等，其密封性 能因非金屬帶本身的密封性能而異。金屬加強環(huán)能保證墊片有足夠的強度，防止在螺栓過載 時不被壓潰，同時提高了墊片的回彈力，增強了墊片對溫度和壓力波動的適應(yīng)能力。由于 纏繞式墊片具有多道密封、彈性好、強度高、耐高溫、抗腐蝕，因而密封性能好，廣泛用于 石化、冶金及電力行業(yè)中的中低壓介質(zhì)的密封上。1.2.2波形活壓墊片波形活壓墊片（圖1）是一種專利產(chǎn)品，也是一種新型通用墊片，由沖壓成波形的不銹鋼彈 性框架和非金屬填料組成，其性能部

8、分超過了纏繞式墊片。其金屬框架有 316SS,304SS,MONEL合金、鎳基合金等;非金屬材料有PTFE、柔性石墨。波形活壓墊片可 用于超高壓、超高溫以及化學(xué)屬性較強的介質(zhì)，是取代石棉墊、纏繞式墊片及橡膠 墊的理想選擇。特殊的波形設(shè)計，使得墊片具有超強的回彈性能，能夠保證墊片的密封效果，即使在溫 度變化、壓力聚升和機械振動的情況下，彈性框架能夠保持永無滲漏。波形活壓墊片具有 較窄的密封面，因此只需要很小的螺栓載荷就能達到很大的密封比壓，從而實現(xiàn)可靠的密封。 因為獨特的定位設(shè)計，使得同一規(guī)格的墊片可以應(yīng)用很多種壓力等級的法蘭。這將節(jié)省定位 不匹配墊片的時間，徹底消除墊片選型的失誤。此外，波形活

9、壓墊片不傷法蘭面，可無限期 存放。波形活壓墊片的的適用最高溫度為一00650cC（空氣、蒸汽）和一 00 一 900cc（惰性介質(zhì)）， 最高壓力為25 MPa , pH值為0 14?？捎糜诔凉饬蛩帷庀跛岷屯跛葞追N強氧化劑外的 幾乎所有介質(zhì)。1.2.3金屬包覆墊片金屬包覆墊片是以耐溫性能好的碳纖維或陶瓷纖維以及柔性石墨板材為中芯材料，外包 厚度為0. 25 - 0. 5 mm厚的金屬薄板。按其包覆狀態(tài)可分為全包、半包、波形包及雙層包等。 金屬薄板材質(zhì)主要有銅、鍍鋅鐵皮、不銹鋼、欽和MONEL合金等。密封性能隨中芯材料 和金屬薄板的密封性能而定。金屬包墊的最大優(yōu)點是能制成各式異形墊片，可滿足多

10、管程換 熱器和非圓形壓力容器的需要，在煉油行業(yè)中使用廣泛。1.2.3金屬墊片金屬墊片按其截面形狀分為橢圓形和八角形，主要用于梯形槽面法蘭，屬于強制性密封。 密封性能良好，制造復(fù)雜，成本高，一般用于高溫、高1E和非金屬墊片及纏繞墊片難以勝 任的苛刻條件下。它的不足之處在于需要較大的螺栓預(yù)緊力。對于金屬環(huán)墊建議一次性使用， 因為在組裝和使用中，材質(zhì)會變硬，如重復(fù)使用，就需要加大螺栓預(yù)緊力才能獲得相同的密 封效果，如此法蘭的缺痕也就產(chǎn)生了。金屬墊片的材料可根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性質(zhì)選取碳鋼、 合金鋼、銅、鋁以及欽等。金屬墊片常用的形式為R型，近來發(fā)展的有RX型、BX型、封 閉環(huán)型、過渡環(huán)型、內(nèi)嵌PTFE的R

11、X環(huán)型等（圖2），廣泛用于高溫高壓容器和管道系統(tǒng)以 及閥門上。2墊片的正確選擇根據(jù)行業(yè)要求或已知法蘭的標(biāo)準(zhǔn)，確定所采用的標(biāo)準(zhǔn)。確定墊片的公稱通徑和公稱壓力， 墊片的公稱通徑和公稱壓力應(yīng)和法蘭相同。根據(jù)公稱通徑及介質(zhì)的最高溫度確定所采用墊片 的類別。根據(jù)法蘭形式確定墊片的形式。根據(jù)介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性能確定墊片材料， 明確墊片型號。3墊片的正確安裝3.1安裝前的檢查工作墊片的正確安裝對墊片的密封效果至關(guān)重要，許多泄漏都是由于安裝不正確引起的。對 墊片應(yīng)檢查它的材質(zhì)、形式、尺寸是否符合要求墊片的表面不允許有機械損傷、徑向刻痕、 嚴(yán)重銹蝕、內(nèi)外邊緣破損等缺陷;選用的墊片應(yīng)與法蘭密封面形式相適應(yīng)。

12、對螺栓及螺母應(yīng) 檢查其材質(zhì)、形式、尺寸是否符合要求;螺母在螺栓上的轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活，但不晃動;螺栓及螺母 不允許有斑疤、毛刺;螺紋不允許有斷缺;螺栓應(yīng)不彎曲。對法蘭應(yīng)檢查其形式是否符合要求， 密封面是否光滑，有無機械損傷、刨車車印和徑向刻痕，是否有嚴(yán)重的銹蝕、焊疤和油焦殘 跡等缺陷，如不能修整時應(yīng)研究具體處理方法。對管線及法蘭的安裝質(zhì)量應(yīng)檢查其偏口和錯 口是否超標(biāo)，兩相配法蘭張口間隙是否過大、法蘭錯孔偏差是否過大等。3.2正確安裝墊片應(yīng)裝在工作袋內(nèi)，隨用隨取，不允許隨地放置。兩法蘭必須在同一中心線上并且平 行，不允許用螺栓或尖頭鋼釬插在螺栓孔內(nèi)校正法蘭，以免螺栓承受較大的應(yīng)力。安裝前應(yīng) 仔細清理法蘭

13、密封面及水線。纏繞式墊片最好用在沒有水線的法蘭密封面。兩個法蘭間只能 加一個墊片，不允許用多加墊片的方法來消除兩個法蘭間隙過大的缺陷。墊片安裝不能偏斜， 以保證受壓均勻，也避免墊片伸人管內(nèi)，受介質(zhì)沖蝕而引起渦流。當(dāng)螺母在M22 mm以下 時，采用力矩扳手旋緊，螺母在M27 mm以上時可采用風(fēng)扳機。為保證墊片受壓均勻，螺 栓要對稱地均勻旋緊。為了避免在旋緊螺母時，螺栓產(chǎn)生彎曲、旋松時卡住，凡背面較粗糙 的，在螺母下加一光墊圈。安裝螺栓及螺母時，在螺栓兩端涂敷鱗狀石墨粉及潤滑劑，不允 許混裝螺栓及漏裝墊片。螺栓上打有鋼印的一端應(yīng)露在便于檢查的一端。4結(jié)束語要得到良好的密封效果是不容易的。在法蘭連接處所出現(xiàn)的變數(shù)很多，所有不確