墊片密封技術(shù)課件

1主講人:郝木明孫鑫暉實(shí)現(xiàn)以人為本—健康安全環(huán)保經(jīng)濟(jì)—現(xiàn)代化生產(chǎn)新理念流體靜密封技術(shù)

（Static

FluidSealingTechnology）1主講人:郝木明孫鑫暉實(shí)現(xiàn)以人為本—流體靜密封技術(shù)

（2流體靜密封的作用、意義和地位作用、意義節(jié)能、低耗可靠、延壽安全、健康地位應(yīng)用面廣維修量大持續(xù)發(fā)展跑、冒、滴、漏2流體靜密封的作用、意義和地位作用、意義跑、冒、滴、漏3應(yīng)用選擇環(huán)境（內(nèi)外部）（壓力、溫度、大氣氣氛、密封流體等）知識經(jīng)驗(yàn)

健康技術(shù)選擇環(huán)境（污染）

安全密封的環(huán)境因素

——環(huán)境的雙重含義3應(yīng)用選擇環(huán)境（內(nèi)外部）知識經(jīng)驗(yàn)健康技術(shù)選擇環(huán)境（污染）4內(nèi)部環(huán)境介質(zhì)性質(zhì)：固體（粉塵、磨粒）、流體（氣或汽體、液體）燃、爆、毒、腐蝕性、放射性、清潔度工作參數(shù)：壓力、溫度、速度、變載、沖擊、振動裝置結(jié)構(gòu)：有效密封空間、運(yùn)動類型、制造精度外部環(huán)境環(huán)境條件：溫度、壓力、外部介質(zhì)性質(zhì)（腐蝕、濕氣、鹽份、臭氧）環(huán)保要求：零泄漏和零逸出（散）密封型式、密封結(jié)構(gòu)、密封材料密封的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境4內(nèi)部環(huán)境密封的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境5主要內(nèi)容一．墊片密封

二．法蘭密封三．高壓與自緊密封四．密封膠與密封劑5主要內(nèi)容一．墊片密封6一：墊片密封1、概述2、墊片密封的結(jié)構(gòu)及工作原理3、墊片的種類及性能4、墊片密封材料5、墊片的選用6一：墊片密封1、概述7

1：概述定義：墊片密封通常是指由容器、管道等的連接件和墊片組成的靜密封。應(yīng)用部位：設(shè)備上的人孔、手孔、視孔、大蓋法蘭連接處；各種工藝管線、儀器儀表接管與設(shè)備、機(jī)、泵、閥門等連接處

。應(yīng)用比例：占靜密封的很大部分。發(fā)展動力：隨著壓力容器技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)特別是近代石化、化學(xué)、原子能、大型電站等行業(yè)的興起，壓力容器向高溫、高壓、高真空、深冷和大型化、單系列方向發(fā)展，對墊片密封不斷提出新的要求，各種新型結(jié)構(gòu)和新型材料不斷出現(xiàn)，解決了許多長期存在的難題。

71：概述定義：墊片密封通常是指由容器、管道等的連接件和墊8

1：概述密封理論：尚處于摸索和發(fā)展之中。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化：國內(nèi)：GB9112—9125系列、JB4700—4707系列、HG20592—20635系列、SH3406系列；國外：API系列、ASME／ANSIl6.5和16.7系列、JIS系列、BS系列等。設(shè)計(jì)方法：美國ASME的壓力容器研究委員會的PVRC法。back81：概述密封理論：尚處于摸索和發(fā)展之中。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化9

2：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理

圖2-1墊片密封的結(jié)構(gòu)

1—螺母，2—螺栓，3—墊片，4—法蘭屬于強(qiáng)制型、中低壓密封結(jié)構(gòu)

92：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理圖2-1墊片密封的結(jié)構(gòu)

110墊片：襯于法蘭之間，通過螺栓施加壓緊力使襯墊材料發(fā)生變形，以阻止介質(zhì)的泄漏通道。10墊片：襯于法蘭之間，通過螺栓施加壓緊力使襯墊材料發(fā)生變形11

2：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理

圖2-2高壓自緊密封

1—螺母，2—主螺栓，3—壓環(huán)，4—密封墊，5—浮動頂蓋，6—筒體，7—墊圈屬于高壓自緊式密封結(jié)構(gòu)

112：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理圖2-2高壓自緊密封

112按密封原理（即密封墊片受力情況）：強(qiáng)制型密封、自緊式密封和半自緊式密封三類。強(qiáng)制型密封：完全靠外力(如螺栓)對墊片施加載荷；自緊式密封：主要利用介質(zhì)的壓力對墊片施加載荷；半自緊式密封：上述兩種方法兼而有之。

按操作壓力：中、低壓和高壓密封。低壓密封：P<1.6MPa；中低壓密封：1MPa<P<10MPa；高壓密封：10MPa<P<100MPa；超高壓密封：P>100MPa。墊片密封分類12按密封原理（即密封墊片受力情況）：強(qiáng)制型密封、自緊式密封13

穿漏（Penetration）

O

P

滲漏（Percolation）墊片泄漏的方式

Verysmall——small——big——grossLEAK

兩種方式：穿漏（界面泄漏）、滲漏。1314毛細(xì)管滲漏的數(shù)學(xué)模型：

層流泄漏

πd4（p1-p2）

Q=------------

128ηLp1p2dL

滲漏與介質(zhì)的物性有關(guān)。

14毛細(xì)管滲漏的數(shù)學(xué)模型：15Y

壓差流（Ｐoiseuilleflow）

N—S方程：

hp1p2

u（y）=-dpy（h-y）/2μdr

rQ=∫u2πrdy

r1

πh3（p1-p2）

Q=

r2

6μln（r2/r1）穿漏（界面泄漏）的數(shù)學(xué)模型：

界面泄漏是密封失效的主要原因，與法蘭密封面的選擇、加工精度、墊片的尺寸和材料性能、緊固方法和壓縮程度等因素密切相關(guān)。15Y穿漏（界面泄漏）的數(shù)16墊片密封的機(jī)理（1）墊片應(yīng)力的定義密封表面上墊片接觸壓強(qiáng)(單位接觸面上的壓力，MPa或N/m2)FF

P

σg

16墊片密封的機(jī)理（1）墊片應(yīng)力的定義17

F（螺栓預(yù)緊載荷）

M=KFd

或

F=M/Kd

σgi=FN/Ag

目的：填平密封表面形狀不平度、波度、粗糙度等，達(dá)到初始密封。（2）初始預(yù)緊M（螺栓扭矩）17F18（3）工作密封

σgo

=η（σgiAg

-pB）/

Ag

端部流體靜壓力P密封面分離目的：正常操作狀態(tài)保持持續(xù)密封18（3）工作密封

σ19

（4）影響墊片應(yīng)力的因素1、受長期壓縮的墊片材料的蠕變2、墊片材料品質(zhì)的損傷（退化）——溫度物理損傷、化學(xué)腐蝕損傷3、熱機(jī)械效應(yīng)——熱循環(huán)、應(yīng)力松弛、蠕變、扭矩?fù)p失）4、螺栓擰緊方法19（4）影響墊片應(yīng)力的因素1、受長期壓縮的墊片材料的蠕20零泄漏(ZeroLeakage)和零逸出(ZeroEmission)

泄漏級別

定義

0

無泄漏跡象

1

可目視或手感濕氣（冒汗），但沒有形成滴珠

2

局部有滴珠形成

3

沿整個墊片周邊有滴珠形成

4

形成滴珠且沿墊片周邊5分鐘或更長時間滴漏1滴

5

以5分鐘或更短時間滴漏1滴

6

形成流線狀滴漏液體：1ml=20drop（1）泄漏的定性分級20零泄漏(ZeroLeakage)和零逸出(ZeroE21（2）泄漏的定量定義——泄漏（速）率

定義對特定介質(zhì)在單位時間內(nèi)通過單位密封長度的體積或質(zhì)量泄漏量。單位

ml/s·mmmg/s·mm

21（2）泄漏的定量定義——泄漏（速）率22（3）零泄漏的概念漏是絕對的，不漏是相對的。

A、零泄漏測漏儀器的最高靈敏度規(guī)定的合格泄漏量。零泄漏：美宇航飛船——1×10-6Ncc/s（He）運(yùn)載火箭——1×10-4Ncc/s（He）

B、允許泄漏率（AllowableLeakageRate）人為規(guī)定的最低限度泄漏量

C、影響允許泄漏率的因素裝置密封的重要性介質(zhì)性質(zhì)——可燃、易爆、有毒、昂貴、腐蝕測漏儀器的靈敏度22（3）零泄漏的概念漏是絕對的，不漏是相對的。23墊片測漏方法靈敏度的比較：

FlowerPressurereduce

Pressureincrease

Massspectrograph

23墊片測漏方法靈敏度的比較：24（4）允許泄漏率標(biāo)準(zhǔn)泵用機(jī)械密封

MechanicalsealforPumps(JB4127—85)Φ≤50mm

L≤3ml/h（相當(dāng)于0.1ml/h/mm）

Φ＞50mm

L≤5ml/h（相當(dāng)于0.06ml/h/mm）閥門用填料密封

PackingforValve(JB/T7760-95)L≤5ml/h泵用填料密封

PackingforPumps

Φ=25mm

L≤8ml/minΦ=40mm

L≤10ml/minΦ=50mm

L≤16ml/minΦ=60mm

L≤20ml/min(3600rpm0.1-0.5MPa)24（4）允許泄漏率標(biāo)準(zhǔn)泵用機(jī)械密封Mechanical25（4）允許泄漏率標(biāo)準(zhǔn)

PVRC緊密度水平

緊密度等級質(zhì)量泄漏率應(yīng)用場合

TightnessLevelMass

leakagerateApplications

（mg/s/mm.dia.）

T1（經(jīng)濟(jì)）≤2×10－1

公用（水、空氣）工程

T2（標(biāo)準(zhǔn)）≤2×10－3一般要求

T3（緊密）≤2×10－5

易燃、中、高度毒性介質(zhì)

T4（嚴(yán)密）≤2×10－7極度毒性介質(zhì)、高真空

T5（極密）≤2×10－9核裝置25（4）允許泄漏率標(biāo)準(zhǔn)PVRC緊密度水平26（5）零逸出的概念

A、零逸出很微小的只憑聽、看感覺不能發(fā)現(xiàn)的易揮發(fā)性物質(zhì)（有機(jī)化合物VolatileOrganicCompound“VOC”）的合格泄漏量。通常用敏感的氣體檢漏儀，如有機(jī)蒸汽分析儀測量逸出氣體的體積濃度，以百萬分率，即“ppmv”

表示。B、允許逸出量人為規(guī)定的最低限度的逸出量。一個典型的有機(jī)合成化工廠，有超過3500連接部件因含有或接觸5％的揮發(fā)性有害空氣污染物而成為逸出點(diǎn)。26（5）零逸出的概念A(yù)、零逸出一個典型的有機(jī)合成化工廠，27逸出—

泄漏的新含義之一27逸出—泄漏的新含義之一28（6）墊片泄漏的原因1）設(shè)計(jì)引起的泄漏①法蘭或法蘭密封面型式選擇不當(dāng)。對有一定壓力、強(qiáng)滲透性氣體，應(yīng)選用凹凸面或榫槽面法蘭，不宜選用平面法蘭；對于低壓、高溫介質(zhì)和要求預(yù)緊力大的金屬復(fù)合型墊片，不應(yīng)單按其壓力等級選用法蘭，而要考慮溫度的影響，適當(dāng)提高所選法蘭的等級。②墊片材料選用不當(dāng)。正確選用墊片材料十分重要，因墊片材料選用有誤而造成的泄漏事故很多。③法蘭、螺栓材料選擇不當(dāng)。例如，化肥廠變換爐的人孔法蘭螺栓，過去般采用碳鋼，高溫下產(chǎn)生蠕變，螺栓力下降，容易產(chǎn)生泄漏。改用耐高溫的35CrMo鋼后，解決了泄漏問題。28（6）墊片泄漏的原因1）設(shè)計(jì)引起的泄漏29（6）墊片泄漏的原因2）制造、安裝與操作引起的泄漏①法蘭和墊片的加工精度未達(dá)到技術(shù)要求；密封面有碰傷、劃痕，特別是徑向貫穿劃痕，對密封性能有嚴(yán)重影響；②螺栓或墊片材料誤用，同一法蘭下采用不同材質(zhì)螺栓等；③預(yù)緊螺栓時操作不當(dāng)，造成墊片壓偏、壓損或法蘭翹曲；④法蘭密封面不清潔，粘附各種雜物；⑤管路法蘭存在偏口、錯口、張口情況；⑥設(shè)備操作不穩(wěn)定，壓力、溫度波動大或超過允許值；⑦由于設(shè)備管路振動引起螺拴松動等。back29（6）墊片泄漏的原因2）制造、安裝與操作引起的泄漏bac30影響密封性能的因素墊片密封件的功能要求和性能要求墊片的種類和性能非金屬墊片金屬復(fù)合型墊片金屬墊片3、墊片密封的種類及性能30影響密封性能的因素3、墊片密封的種類及性能31影響密封性能的因素：

密封面的表面狀況；

密封面的接觸寬度；流體的性質(zhì)；流體及環(huán)境的溫度；墊片材質(zhì)及制造品質(zhì)；密封面比壓；外部條件的影響。3：墊片密封的種類及性能31影響密封性能的因素：密封面的表面狀況；3：墊片密封的種32墊片密封件的功能要求：

使密封件與配偶件緊密接合；阻止內(nèi)部介質(zhì)向外泄漏并防止外部雜質(zhì)的內(nèi)滲（抗?jié)B透）；能有效抵抗使密封部位和密封件變形的機(jī)械力；能抵抗具有破壞作用的化學(xué)物品（介質(zhì)或外部環(huán)境）和高溫；不受因溫度變化或配偶件的膨脹和收縮而導(dǎo)致的預(yù)緊力喪失的影響；容易安裝和拆卸；密封件本體結(jié)構(gòu)的一體性和耐流體沖刷性。3：墊片密封的種類及性能32墊片密封件的功能要求：使密封件與配偶件緊密接合；3：33墊片密封件的性能要求：

不泄漏（抗流體穿透性能）；良好的壓縮性和回彈性；較低的蠕變和應(yīng)力松馳率；抗壓性；耐溫性能良好；廣泛的化學(xué)適應(yīng)性；符合環(huán)保要求。3：墊片密封的種類及性能33墊片密封件的性能要求：不泄漏（抗流體穿透性能）；3：墊34

3：墊片密封的種類及性能⑴.墊片的種類種類繁多，按材料和結(jié)構(gòu)分為三大類：非金屬墊片：橡膠、石棉橡膠板、柔性石墨、聚四氟乙烯等，截面形狀大多為矩形。金屬復(fù)合型墊片：有各種金屬包墊、金屬纏繞墊；通常

采用金屬與非金屬組合復(fù)合的形式。金屬墊片：有金屬平墊、波形墊、環(huán)形墊、齒形墊、透鏡墊、八角墊、雙錐環(huán)、C形環(huán)、中空O形環(huán)等。均用金屬材料制成，不會產(chǎn)生滲透泄漏。按照密封分類的原則，上述墊片中的第一、第二和第三類的金屬平墊、波形墊、環(huán)形墊、齒形墊、透鏡墊屬于

強(qiáng)制密封，而其余則為半自緊或自緊式密封。343：墊片密封的種類及性能⑴.墊片的種類35⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片1)橡膠橡膠品種較多，一般有天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、異丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。橡膠材料質(zhì)地柔軟，經(jīng)常加入各種織物予以增強(qiáng)，例如加入尼龍布、滌綸布、玻璃纖維布以及金屬絲網(wǎng)等。橡膠墊片可用于密封水、油等一些無腐蝕性的介質(zhì)。使用溫度最高不超過260C，使用壓力在1.6MPa以下。新型橡膠材料：全氟醚，使用溫度可達(dá)316C。橡膠可與多種非金屬及金屬材料進(jìn)行復(fù)合制成各種性能不同的密封墊片。35⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片36⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片2)石棉橡膠由石棉、橡膠和填料經(jīng)壓制而成。根據(jù)其配方工藝、性能及用途不同，主要有高壓、中低壓和耐油石棉橡膠板。石棉材料有濕石棉、藍(lán)石棉(青石棉)兩種。石棉纖維質(zhì)量對石棉橡膠板的性能影響較大，要求抗拉強(qiáng)度高，耐熱性能好，有一定長度，纖維易撓曲，有彈性。石棉屬疏松性材料，壓制成板材后內(nèi)部尚有大量孔隙，須加入一定量的橡膠(作為粘結(jié)劑)和各種填充劑一般石棉纖維占60％～85％。36⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片37⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片2)石棉橡膠具有良好的耐熱性、抗蠕變松弛性和耐化學(xué)腐蝕性，又具有較好的柔軟性和彈性，且價格低廉。安全使用溫度為－50℃～400℃。其適用壓力范圍一般不超過5MPa。隨著石油化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)一些新產(chǎn)品。如與一層或多層鍍鋅鋼絲網(wǎng)或不銹鋼絲網(wǎng)組成的增強(qiáng)石棉橡膠板以及在石棉中加入氟橡膠制成的耐酸耐油石棉橡膠板。37⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片38⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片2)石棉橡膠表2—1五種石棉橡膠板使用條件

石棉有致癌性、已被限用和禁用。back38⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片表2—1五種石棉橡膠39無石棉化

無石棉的概念：金屬類墊片、柔性石墨類墊片、PTFE類墊片、壓縮無石棉纖維墊片和各類橡膠墊片。問題：厚度、密度不均勻、纖維分散性不佳、仍使用10%左右的類石棉物質(zhì)。應(yīng)注意實(shí)際使用溫度。39無石棉化無石棉的概念：金屬類墊片、柔性石墨40⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片3)柔性石墨板材及帶材

柔性石墨是一種新穎的密封材料，具有良好的回彈性、柔軟性、耐介質(zhì)性、耐溫性。40⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片41新型石墨增強(qiáng)墊片41新型石墨增強(qiáng)墊片42波形活性抗壓墊片

波形金屬板為骨架，兩面復(fù)合柔性石墨材料適用壓力≤6.4MPa適用溫度≤650℃泄漏率≤1.0×10-4cm3/s

42波形活性抗壓墊片波形金屬板為骨架，兩面復(fù)合柔性石墨材料43活性抗壓墊片43活性抗壓墊片44石墨基纖維增強(qiáng)墊片

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以天然鱗片石墨或柔性石墨為基體，以耐溫材料為粘合劑，加入碳纖維、芳綸纖維或其它合成纖維為補(bǔ)強(qiáng)材料，通過輥壓成型或抄取成型（類似于造紙）。由于采用了耐高溫的石墨為基體（含量大于75%），其耐溫性能較之常規(guī)的無石棉壓縮墊片大為提高。44石墨基纖維增強(qiáng)墊片結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：以天然鱗片石墨或柔性石墨為45

石墨基纖維增強(qiáng)墊片

45石墨基纖維增強(qiáng)墊片46柔性石墨帶狀墊片46柔性石墨帶狀墊片47⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片4)聚四氟乙烯

合成樹脂材料中的佼佼者。優(yōu)良的耐腐蝕性使它在絕大部分強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中可作為密封墊片，對于不允許物料有污染的醫(yī)藥、食品等行業(yè)尤為合適，塑料中使用溫度最高者。但受壓后易冷流，受熱后易蠕變，影響密封性能。通常加入部分玻璃纖維、石墨、二硫化鉬，以提高抗蠕變和導(dǎo)熱性能。墊片通常是由板材裁制的。它還可與石棉橡膠板、石棉板制成聚四氟乙烯包墊。

47⑵.墊片的性能和構(gòu)造①非金屬墊片48新型墊片

改性聚四氟乙烯墊片蠕變和冷流性能大幅度改善

48新型墊片改性聚四氟乙烯墊片49改性產(chǎn)品的顯微結(jié)構(gòu)Products：單向纖維化

ePTFE填充結(jié)構(gòu)

PTFE網(wǎng)狀纖維化

ePTFE49改性產(chǎn)品的顯微結(jié)構(gòu)Products：單向纖維化填充結(jié)構(gòu)50改性聚四氟乙烯墊片主要性能

物理性能試驗(yàn)方式TF1570TF1580TF1590

顏色

藍(lán)本白淺黃褐

適用介質(zhì)PH范圍

0～140～140～14最高使用壓力（bar）

558383適用溫度（℃）

-50～260-50～260-50～260P×T（bar×℃）1.5mm厚1200012000120003.0mm厚860086008600壓縮率＠350bar%ASTMF36A≥304～107～12回彈率＠350bar（5%）ASTMF36A304040抗拉強(qiáng)度（MPa）ASTM152141414密度（g/cm3）ASTMD7921.702.902.10蠕變率（%）ASTMF38401118滲透性（毫升/小時0.7barASTMF37A0.12

50改性聚四氟乙烯墊片主要性能物理性能試驗(yàn)方式TF157051其它墊片PTFE包覆橡膠墊片帶有O型圈的金屬骨架增強(qiáng)橡膠墊片51其它墊片PTFE包覆橡膠墊片52彈性膨體PTFE密封帶back52彈性膨體PTFE密封帶back53⑵.墊片的性能和構(gòu)造②金屬復(fù)合型墊片非金屬墊片(除柔性石墨外)的耐高溫、高壓性能均不如金屬材料。為解決較高溫度、較高壓力設(shè)備的密封，可利用綜合金屬和非金屬優(yōu)點(diǎn)的金屬復(fù)合型墊片。1)金屬包墊

以非金屬材料為芯材，外包厚度為0.25—0.5mm的金屬薄板。按包覆狀態(tài)分為全包覆，半包覆、波形包覆、雙層包覆等。耐熱性是金屬包墊中芯材料的主要考核指標(biāo)。一般采用石棉板或低橡膠用量的石棉橡膠板、耐高溫性能好的碳纖維或瓷質(zhì)纖維(一般指碳化硅纖維、氮化硅、氮化硼纖維)及柔性石墨板材等。53⑵.墊片的性能和構(gòu)造②金屬復(fù)合型墊片54可制成各式異形墊片。如橢圓形、方形、帶叉形或更復(fù)雜的形狀，可以滿足各種熱交換器管箱和非圓形壓力容器密封的需要，而其他復(fù)合型墊片卻不能。back54可制成各式異形墊片。如橢圓形、方形、帶叉形或更復(fù)雜的形狀55⑵.墊片的性能和構(gòu)造②金屬復(fù)合型墊片2)金屬帶纏繞式墊片

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)焊而成。國外亦稱為螺旋墊片。

55⑵.墊片的性能和構(gòu)造②金屬復(fù)合型墊片56四種類型：圖(a)為基本型，圖(b)為帶內(nèi)環(huán)型，圖(c)為帶外環(huán)型，圖(d)為帶內(nèi)、外環(huán)型。鋼帶剖面形狀也有兩種：W形和V形。W形彈性性能優(yōu)于V形（回彈性），但加工困難。

56四種類型：圖(a)為基本型，圖(b)為帶內(nèi)環(huán)型，圖(c)575758⑵.墊片的性能和構(gòu)造②金屬復(fù)合型墊片2)金屬帶纏繞式墊片

鋼帶材料：有低碳鋼、不銹鋼、鈦、蒙乃爾合金等，厚度為0.15～0.2mm。非金屬帶材：以石棉、柔性石墨帶為主，國外還出現(xiàn)了聚四氟乙烯帶、陶瓷纖維紙、碳纖維紙纏繞墊片。工作原理：金屬帶的斷面形狀使纏繞墊獲得一定彈性，再加上內(nèi)、外環(huán)，則當(dāng)基本型墊片受壓時，外環(huán)和內(nèi)環(huán)分別處于受拉和受壓的狀態(tài)；當(dāng)基本型墊片載荷下降時，內(nèi)、外環(huán)儲藏的能量釋放，提高了墊片的回彈力。優(yōu)點(diǎn)：與其他類型墊片相比，對壓力和溫度變化的適應(yīng)能力增強(qiáng)，二次緊固的必要性大大減少；加內(nèi)環(huán)可阻止由于過度緊固造成的墊片壓損，減小法蘭之間的間隙，防止因流體渦流對墊片的侵蝕；加外環(huán)有利于安裝時墊片定位。58⑵.墊片的性能和構(gòu)造②金屬復(fù)合型墊片595960⑵.墊片的性能和構(gòu)造③金屬墊片強(qiáng)制型密封常用的金屬墊片有金屬平墊、波形墊、齒形墊、環(huán)形墊(包括八角墊、橢圓墊兩種)。制造比較復(fù)雜，特別對直徑大的墊片(如環(huán)形墊)，需經(jīng)卷制、焊接、探傷、車削多道工藝，精度和表面粗糙度要求相對高一些，特別是與其相配的法蘭、螺栓尺寸大，故成本高。應(yīng)用：一般用于高溫、高壓和非金屬墊以及金屬復(fù)合墊不能勝任的苛刻條件下。材料：根據(jù)介質(zhì)的溫度和物性，金屬墊片通常選用鋁、銅、軟鋼、純鐵、不銹鋼、鈦、蒙乃爾合金等材料。

60⑵.墊片的性能和構(gòu)造③金屬墊片61⑶.墊片的尺寸①墊片尺寸的確定墊片尺寸系指墊片接觸面的寬度與厚度，決定墊片反力的作用位置，是計(jì)算法蘭、螺栓受力大小的重要參數(shù)。墊片尺寸直接影響密封件的密封性能。61⑶.墊片的尺寸①墊片尺寸的確定62⑶.墊片的尺寸①墊片尺寸的確定墊片寬度：我國現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，壓力容器法蘭用非金屬軟墊片的寬度一般在18～30mm之間，金屬包墊的寬度則在16～25mm之間。管道、閥門的墊片則更窄些。墊片厚度：一般地，設(shè)備密封直徑在500mm以下，墊片厚度為1.5～3mm；密封直徑大于500mm，墊片厚度t>3mm。

62⑶.墊片的尺寸①墊片尺寸的確定63⑶.墊片的尺寸①墊片的標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列我國國家標(biāo)準(zhǔn)和一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都制定有壓力容器及管道法蘭用非金屬軟墊片、纏繞墊片、金屬包墊、八角墊及橢圓墊等的標(biāo)準(zhǔn)，編制了墊片的尺寸系列。（1）JB4704—92《非金屬軟墊片》；（2）JB4705—92《纏繞墊片》；（3）JB4706—92《金屬包墊片》；（4）GB150—98《鋼制壓力容器》中包含的八角墊、橢圓墊、雙錐環(huán)墊等的標(biāo)準(zhǔn)。back63⑶.墊片的尺寸①墊片的標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列back64⑴墊片密封材料的基本要求及其墊片性能表征⑵常用靜密封材料和元件⑶靜密封材料和元件的最新發(fā)展⑷密封材料和元件研究開發(fā)的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢⑸結(jié)語4、墊片密封材料64⑴墊片密封材料的基本要求及其墊片性能表征4、墊片密封材65⑴墊片密封材料的基本要求及其墊片性能表征墊片的密封能力墊片密封材料表面流動性較好的整體回彈性能密封材料的理化性能應(yīng)力松弛、蠕變老化、硬化、脆化介質(zhì)穩(wěn)定性溫度、介質(zhì)、力學(xué)狀態(tài)溫度、介質(zhì)物理和化學(xué)侵蝕65⑴墊片密封材料的基本要求及其墊片性能表征墊片的密封能力墊66方程（1）～（4）墊片材料和元件的性能表征密度、橫向抗拉強(qiáng)度、柔軟性、耐油性、燒失量…...壓縮回彈特性、蠕變和應(yīng)力松弛特性…...與泄漏率相聯(lián)系…...力學(xué)性能基本密封特性墊片材料的性能墊片的性能66方程（1）～（4）墊片材料和元件的性能表征密度、橫向抗拉67(1)、壓縮特性方程:(2)、回彈特性方程：(3)、蠕變特性方程：(4)、基本密封特性方程：67(1)、壓縮特性方程:(2)、回彈特性方程：(3)、蠕變68

密封元件的蠕變總是存在的，溫度越高，蠕變量越大。

密封元件的塑性變形量隨壓緊應(yīng)力的增大而增大，壓縮曲線和回彈曲線均非直線且不重合，具有非線性和非保守性。

密封元件的基本密封特性是一個綜合性指標(biāo)，它與介質(zhì)、工況條件、密封元件的結(jié)構(gòu)和材料特性等有關(guān)。68密封元件的蠕變總是存在的，溫度越高，蠕變69⑵常用靜密封材料和元件

植物材質(zhì)、礦物纖維、橡膠、塑料、金屬等均可用作靜密封材料。最常用的有橡膠、石棉、非石棉纖維、聚四氟乙烯、柔性石墨以及諸多種類的金屬和合金。69⑵常用靜密封材料和元件植物材質(zhì)、礦物纖維70

石棉是一種含結(jié)晶水的硅酸鹽，分為溫石棉和藍(lán)石棉(強(qiáng)酸性介質(zhì))

石棉的化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度高，具有較好的耐熱、耐蝕性能。石棉橡膠板具有良好的耐熱性、抗蠕變松弛性和耐化學(xué)腐蝕性，又具有較好的柔軟性和彈性，且價格低廉。石棉橡膠板的安全使用溫度為－50℃～400℃。其適用壓力范圍一般不超過5MPa。石棉70石棉是一種含結(jié)晶水的硅酸鹽，分為溫石棉和藍(lán)石棉(強(qiáng)酸71

具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，可適用于多種腐蝕性介質(zhì),聚四氟乙烯無毒，無污染。使用溫度一般在－196℃～200℃范圍內(nèi)。

耐熱性能、抗蠕變性能差。在PTFE中按一定比例摻入不同性能的材料，可以明顯改善其耐熱性和冷流性。聚四氟乙烯71具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，可適用于多種腐蝕性介質(zhì),聚四氟72

可制成各種不同形狀的密封墊片。特點(diǎn)是耐高壓、適應(yīng)溫度范圍廣、化學(xué)穩(wěn)定性好。帶有增強(qiáng)骨架的柔性石墨墊片，可適應(yīng)壓力10MPa、溫度－200℃～550℃、PH0-14的各種流體。柔性石墨對介質(zhì)有一定污染。柔性石墨72可制成各種不同形狀的密封墊片。柔性石墨73

用在高溫、低溫、高真空、超高壓或強(qiáng)腐蝕性、放射性流體等工況條件下。金屬墊片的種類很多，常用的有中空O型環(huán)，金屬環(huán)及金屬波形、平形、齒形密封墊片等。常用的材料有軟鋼、銅、鋁、銀、不銹鋼、鉻鋼、蒙乃爾合金等。金屬墊片密封要求較大的密封比壓，法蘭面應(yīng)具有足夠的硬度和表面光潔度。金屬平墊不適用于溫度、壓力波動較大的場合。金屬墊片73用在高溫、低溫、高真空、超高壓或強(qiáng)腐蝕性、放射性流體74

由金屬和非金屬材料可以制成金屬包覆墊片、纏繞式墊片、非金屬貼覆墊片等復(fù)合（組合）密封墊片。其壓縮、回彈性能好、與法蘭表面貼合能力強(qiáng)。能在高溫、低溫、沖擊振動等循環(huán)交變載荷等各種苛刻條件下，保持優(yōu)良的密封性能。金屬墊片74由金屬和非金屬材料可以制成金屬包覆墊片、纏繞式墊75⑶靜密封材料和元件的最新發(fā)展1、改性聚四氟乙烯2、膨脹聚四氟乙烯密封材料3、非石棉纖維復(fù)合密封材料4、鈦纏繞式墊片和鎳銅合金纏繞式墊片75⑶靜密封材料和元件的最新發(fā)展1、改性聚四氟乙烯2、膨脹聚76①、改性聚四氟乙烯玻璃纖維碳纖維青銅粉二硫化鉬聚合物填充＋耐磨性；－強(qiáng)度、韌性－線膨脹系數(shù)、＋導(dǎo)熱率，抗壓強(qiáng)度、耐蠕變性、耐磨耗性改性聚四氟乙烯＋耐壓性，散熱性＋剛性、硬度、抗蠕變性、電絕緣性、導(dǎo)熱性、耐磨性；－摩擦系數(shù)＋強(qiáng)度、硬度、耐磨性，基體與纖維的結(jié)合能力76①、改性聚四氟乙烯玻璃纖維碳纖維青銅粉二硫化鉬聚合物填充77

8％～10％的玻璃纖維、3％～5％的二硫化鉬填充聚四氟乙烯耐高低溫，具有優(yōu)異的自潤滑性、較小的透氣性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，可制成O型、Y、U、L、J等各種形式的密封元件，其使用壓力可達(dá)30～40MPa。back778％～10％的玻璃纖維、3％～5％的二硫化鉬填充78特點(diǎn)：1)、品質(zhì)優(yōu)異。具有高度的柔韌性、可壓縮性，優(yōu)異的抗酸、堿耐腐蝕性、抗老化、耐蠕變，自潤滑性好，摩擦系數(shù)低和抗張強(qiáng)度高。

2)、使用方便、快捷。其使用溫度為－218℃～320℃，使用壓力可達(dá)20MPa，可適用于PＨ值0～14的環(huán)境。②、膨脹聚四氟乙烯密封材料78特點(diǎn)：1)、品質(zhì)優(yōu)異。具有高度的柔韌性、可壓縮性，優(yōu)異的79③、非石棉纖維復(fù)合密封材料芳綸纖維玻璃纖維碳纖維礦渣棉芳砜綸纖維非石棉纖維復(fù)合材料無害；密封性能好；水、蒸汽、油、烴類和中強(qiáng)度酸堿；<205℃氣密性好；一般溫度下多數(shù)介質(zhì)；耐飽和蒸汽的溫度小于250℃高溫、高壓、高性能；易切割；蒸汽、熱油、碳?xì)浠衔餃囟群蛪毫Σ桓撸怀杀镜兔芊庑阅芎?；水、蒸汽、油、中等極性有機(jī)溶劑、中強(qiáng)酸、弱堿79③、非石棉纖維復(fù)合密封材料芳綸纖維玻璃纖維碳纖維礦渣棉芳80

利用纖維的混雜效應(yīng)，綜合有機(jī)和無機(jī)纖維各自的優(yōu)點(diǎn)，制備無石棉密封材料成了目前墊片材料的一個主要研制和應(yīng)用方向。

國產(chǎn)非石棉纖維橡膠墊片的使用溫度在－40℃～＋300℃的范圍內(nèi)，使用壓力等級小于5.0MPa。國外非石棉纖維橡膠墊片的使用溫度一般為－40℃～＋370℃，（最高480℃，碳纖維），使用壓力等級達(dá)到7.0MPa，可用于密封水、飽和蒸汽、惰性氣體、不飽和脂族烴、汽油、中強(qiáng)度酸堿。80利用纖維的混雜效應(yīng)，綜合有機(jī)和無機(jī)纖維各81密封性能優(yōu)越，泄漏率小于1.0×10-5cm3/s。為大型化、高參數(shù)、強(qiáng)腐蝕等特殊工況條件的系統(tǒng)和設(shè)備提供了可靠的密封元件，可滿足普通纏繞式墊片（不銹鋼非金屬填料組合）無法滿足的使用要求。④、鈦纏繞式墊片和鎳銅合金纏繞式墊片鎳銅合金纏繞式墊片可用于所有濃度、溫度的苛性堿溶液，稀非氧化酸、有機(jī)酸和有機(jī)溶劑介質(zhì)。鈦纏繞式墊片具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能，可用于氯堿工業(yè)、純堿生產(chǎn)過程、碘、溴為工藝介質(zhì)的設(shè)備，還可用于硝酸，亞硝酸鹽—硝酸鹽等介質(zhì)。南京工業(yè)大學(xué)研制開發(fā)了鎳銅合金和鈦纏繞式墊片81密封性能優(yōu)越，泄漏率小于1.0×10-5cm3/s。為大82⑷、密封材料和元件研究開發(fā)的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢1、非石棉密封復(fù)合材料的進(jìn)一步研究開發(fā)2、適合特殊場合使用的密封材料和結(jié)構(gòu)研究3、納米材料在靜密封領(lǐng)域的應(yīng)用前景82⑷、密封材料和元件研究開發(fā)的重點(diǎn)和發(fā)展趨勢1、非石棉密封83①、非石棉密封復(fù)合材料的進(jìn)一步研究開發(fā)復(fù)合材料基體材料及增強(qiáng)纖維的選擇增強(qiáng)纖維與基體界面結(jié)合方法及制備工藝性能表征考慮：增強(qiáng)纖維的耐高溫性能、單絲強(qiáng)度和韌性、表面處理難易、耐腐蝕和耐溶劑能力、性能價格比。宜使用短纖維增強(qiáng)纖維之間、纖維與基體之間的潤濕性，提高纖維與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度，是改善非石棉纖維橡膠墊片性能的重要途徑材料的本構(gòu)關(guān)系、蠕變和松弛特性、基本密封性能以及最小預(yù)緊比壓和密封系數(shù)研究重點(diǎn)83①、非石棉密封復(fù)合材料的進(jìn)一步研究開發(fā)復(fù)合材料基體材料及84②、適合特殊場合使用的密封材料和結(jié)構(gòu)研究

在超高壓快開結(jié)構(gòu)、高真空、超高壓、溫度波動劇烈等一些特殊的使用場合，采用單一密封材料很難滿足要求。研制新型密封材料并改進(jìn)密封件及其連接結(jié)構(gòu)是行之有效的方法。

圓柱彈簧外覆薄金屬的特種彈性金屬墊片，可用于高真空，又可用于超高壓條件；

改進(jìn)C形環(huán)復(fù)合材料密封墊片，可適用于超高壓快開裝置。84②、適合特殊場合使用的密封材料和結(jié)構(gòu)研究85③、納米材料在靜密封領(lǐng)域的應(yīng)用

將一些納米顆粒加入到塑料中去可提高塑料的強(qiáng)度、抗蠕變性能和抗老化性能。用納米SiO2部分取代普通TiO2，以提高硅橡膠強(qiáng)度、彈性和耐磨性。納米材料還可制成一些高分子材料，作為新型橡膠材料的補(bǔ)強(qiáng)填料。將納米氧化鋁添加到氧化鋁陶瓷中，增加其韌性和延展性，制成高品質(zhì)陶瓷纖維。

以納米改性橡膠為基體、以納米改性纖維為增強(qiáng)纖維，有望制成新型高性能密封材料和元件。85③、納米材料在靜密封領(lǐng)域的應(yīng)用將一些納米86⑸、結(jié)語

現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展對過程裝備的密封提出了愈來愈高的要求，同時亦為密封技術(shù)的研究和應(yīng)用開拓了廣闊的前景。過程工業(yè)裝備日趨高參數(shù)、大型化，新的工藝不斷涌現(xiàn)，一些傳統(tǒng)的密封材料和結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足對系統(tǒng)和裝備日趨嚴(yán)格的緊密性要求。

密封技術(shù)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展往往依賴于新材料的出現(xiàn)，而新型密封材料的研究開發(fā)歷來是密封技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，納米技術(shù)在密封技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用研究則是今后一段時間內(nèi)該領(lǐng)域的一個重點(diǎn)課題。back86⑸、結(jié)語現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展對過875、墊片的選用⑴.墊片選用的原則正確選用密封墊片是保證設(shè)備無泄漏的關(guān)鍵。對于同一種工況，一般有多種墊片可供選擇。必須根據(jù)介質(zhì)的物性、壓力、溫度和設(shè)備大小、操作條件、要求運(yùn)轉(zhuǎn)周期長短等情況，合理地選擇墊片，充分發(fā)揮各種墊片的特點(diǎn)。875、墊片的選用⑴.墊片選用的原則885、墊片的選用⑴.墊片選用的原則選擇墊片時，首先參考已經(jīng)在相似工況下的使用經(jīng)驗(yàn)，同時應(yīng)考慮下列因素：

有良好的彈性和恢復(fù)性，能適應(yīng)壓力變化和溫度波動；

有適當(dāng)?shù)娜彳浶裕芘c接觸面很好地貼合；

不污染工藝介質(zhì)；

有足夠的韌性及強(qiáng)度，不會在壓力和緊固力下造成破環(huán)；

低溫時不硬化，收縮量小，高溫時不軟化，抗蠕變性能好；

加工性能好，安裝、壓緊方便；

不粘結(jié)密封面，拆卸容易；

價格便宜，使用壽命長。

885、墊片的選用⑴.墊片選用的原則895、墊片的選用⑴.墊片選用的原則在墊片的使用中，壓力和溫度二者是相互制約的：隨著溫度的升高，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間后，墊片材料發(fā)生軟化、蠕變、應(yīng)力松弛觀象，機(jī)械強(qiáng)度也會下降，密封的壓力降低。反之亦然。并不能簡單使用手冊上短時實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。例如，手冊上列舉高壓石棉橡膠板XB450在水蒸氣介質(zhì)中使用溫度450℃、壓力<6MPa(該材料做密封性能試驗(yàn)時，在440～450℃、12MPa的蒸汽中保壓30min)。但在長期實(shí)際使用中，溫度若達(dá)到450℃，所能密封的壓力僅0.3～0.4MPa，對于滲透性強(qiáng)的氣體介質(zhì)則僅有0.1—0.2MPa。895、墊片的選用⑴.墊片選用的原則905、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用1)、工業(yè)橡膠板

天然橡膠：適用于水、海水、空氣、惰性氣體、堿類、鹽類水溶液等介質(zhì)，但不耐礦物油和非極性溶液，長期使用溫度低于70℃，最高使用溫度不超過90℃；低溫性能優(yōu)異，可在-50℃以上使用。丁腈橡膠：適用于石油類產(chǎn)品，如石油、潤滑油、燃料油等，長期使用溫度為120℃，如在熱油中可耐150℃，低溫為-10～-20℃。905、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用915、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用1)、工業(yè)橡膠板

氯丁橡膠：適用于海水、弱酸、弱堿、鹽溶液，耐氧和臭氧老化性能優(yōu)異，耐油性次于丁腈橡膠而優(yōu)于其他通用橡膠，長期使用溫度低于90℃，最高使用溫度不超過130℃，低溫為-20～-50℃。

氟橡膠：品種多，它們分別具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶劑性能。可以在幾乎所有的酸類介質(zhì)以及一些油和溶劑中使用，長期使用溫度低于200℃。915、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用925、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用1)、工業(yè)橡膠板

作為法蘭墊片，多用于管道或經(jīng)常拆卸的人孔、手孔，壓力不超過1.6MPa。在各類墊片中，橡膠墊片最軟，貼合性能好，在較小的預(yù)緊力下就能發(fā)揮密封效果。但是在承受內(nèi)壓時，因墊片偏厚或硬度偏低而容易被擠出。橡膠材料在苯、酮、醚等有機(jī)溶劑中使用，易出現(xiàn)溶脹、增重、變軟、發(fā)粘現(xiàn)象，導(dǎo)致密封失效。在低壓(尤其是0.6MPa以下)、真空情況下，采用橡膠墊較為適宜。致密性好，透氣率低。例如氟橡膠適宜作真空容器的密封墊片，真空度最高可達(dá)1.3×10-7Pa。橡膠墊在10-1～10-7Pa真空度范圍使用時，需經(jīng)烘焙和抽氣處理。925、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用935、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用2)、石棉橡膠板

目前國內(nèi)石棉橡膠板主要有五個品種（見表3—1）。另有耐酸石棉橡膠板，淺灰色，內(nèi)含19％的氟橡膠和其他填充劑，最高使用溫度低于200℃，可在低于120℃，2MPa的酸性介質(zhì)中長期使用。普通石棉橡膠板在酸性介質(zhì)中使用，一般溫度不超過50℃，壓力低于1MPa。最大問題：墊片材料雖然加入了橡膠和一些填充劑，仍無法將那些串通的微小孔隙完全填滿，存在微量泄漏；當(dāng)用于一些高溫油類介質(zhì)時，通常在使用后期，由于橡膠和填充劑碳化，強(qiáng)度降低，材質(zhì)變疏松，使界面和墊片內(nèi)部產(chǎn)生滲漏，出現(xiàn)結(jié)焦和發(fā)煙現(xiàn)象。935、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用945、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用2)、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；另外，石棉對人健康有害，屬逐步禁用材料。在受熱狀態(tài)下，墊片在各種介質(zhì)中的使用壓力取決于墊片材料的強(qiáng)度保持率。它由石棉纖維材料中存在著的結(jié)晶水和吸附水決定。國產(chǎn)石棉橡膠板XB450的推薦安全使用范圍：溫度250～300℃，壓力3～3.5MPa。400號耐油石棉橡膠板使用溫度不宜超過350℃。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；耐油石棉橡膠板中硫黃含量高出普通石棉橡膠幾倍，故在非油性介質(zhì)中不宜使用。在油品和溶劑類介質(zhì)中發(fā)生溶脹現(xiàn)象，在一定范圍內(nèi)對密封性能基本沒有影響。945、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用955、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用3)、聚四氟乙烯

在受壓及高溫下易冷流及蠕變，一般用于低壓、中溫、強(qiáng)腐蝕及不允許污染的介質(zhì)如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹵素、藥品等。安全使用溫度在150℃、壓力1MPa以下。填充四氟雖然強(qiáng)度高些，但使用溫度也不超過200℃，且耐腐蝕能力下降。四氟包墊最高使用壓力一般不超過2MPa。圖3—9表示：聚四氟乙烯墊片以及包墊的使用曲線。由于溫度升高，材料發(fā)生蠕變，致使密封壓力明顯下降。即使不升溫，隨著時間的延長，密封面的壓緊應(yīng)力也會下降，產(chǎn)生“應(yīng)力松弛現(xiàn)象”。該現(xiàn)象在各種墊片中都會產(chǎn)生，只是聚四氟乙烯墊的應(yīng)力松弛現(xiàn)象較為嚴(yán)重。955、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用965、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用3)、聚四氟乙烯

965、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用975、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用3)、聚四氟乙烯

摩擦系數(shù)較小(壓緊應(yīng)力大于4MPa時為0.035～0.04)；預(yù)緊時墊片易向外滑移，最好采用凹凸式法蘭面；采用平面法蘭時，可將墊片外徑接觸螺栓，利用螺栓阻止墊片外滑。圖3—3(a)、圖3—3(h)兩種聚四氟乙烯包墊使用直徑不大于300mm，圖3—3(c)則可用在直徑300mm以上的設(shè)備特別是搪玻璃設(shè)備及管道。由于搪玻璃設(shè)備是在金屬表面噴涂了一層瓷釉后燒結(jié)而成的，釉層很脆，加之噴涂不均勻和釉層流動，法蘭表面平面度較差。采用金屬復(fù)合型墊片易損壞釉層，所心推薦使用芯材由石棉板加橡膠的聚四氟乙烯包墊。這種包墊既容易與法蘭面貼合又耐腐蝕，使用效果良好。975、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用985、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用4)、金屬包石棉墊

包覆的石棉板或石棉橡膠板不與介質(zhì)直接接觸，避免了纖維強(qiáng)度下降，克服了滲漏現(xiàn)象，擴(kuò)大了使用范圍。一般使用溫度為450℃(個別也有選600～700℃，如在常壓～0.16MPa的煙道氣中)，使用壓力為4MPa，如壓力再增高，墊片易產(chǎn)生橫流現(xiàn)象，芯材易從搭接處擠出。由于需較大的螺栓擰緊力，即使使用壓力低于2.45MPa，也不能采用PN2.5MPa以下的法蘭。避免因法蘭、螺栓的剛度不夠，產(chǎn)生變形而導(dǎo)致密封失效。能制成各種形狀，大量用于各種熱交換器、反應(yīng)器的大蓋、裝卸孔、人孔法蘭等。在包墊表面貼覆一層柔性石墨薄板，這種墊片與表面末包覆的同類金屬包墊相比，預(yù)緊比壓較小，密封性能更佳。

985、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用995、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用5)、金屬纏繞墊

利用金屬的耐熱性、回彈性和強(qiáng)度以及非金屬材料的柔軟性，密封性能較好，其中又以不銹鋼帶纏繞柔性石墨墊性能為最佳。其預(yù)緊比壓較石棉纏繞墊小，不存在石棉纖維毛細(xì)孔滲漏的缺點(diǎn)。圖3－10為兩者預(yù)緊比壓與泄漏量的關(guān)系曲線。不銹鋼帶柔性石墨纏繞墊在氣體中使用壓力為14.7MPa(國內(nèi)有高達(dá)19.6MPa)，液體中可用至30MPa。溫度-190-600℃(在無氧、低壓情況下可用至1000℃)。聚四氟乙烯的耐低溫性能良好，在低溫下的屈服強(qiáng)度大大高于常溫時的強(qiáng)度，用于低溫介質(zhì)，如液態(tài)烴等。同時，因加入金屬帶提高了導(dǎo)熱性，纏繞墊使用溫度可達(dá)250℃，在酸性介質(zhì)中可用至9MPa、200℃。995、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用1005、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用5)、金屬纏繞墊

用于壓力和溫度渡動較大的換熱器、反應(yīng)器、管道、閥門、泵進(jìn)出口法蘭較為合適。對中等以上壓力、溫度超過300℃，應(yīng)使用帶內(nèi)環(huán)、外環(huán)或內(nèi)外環(huán)。若使用凹凸面法蘭，配帶內(nèi)環(huán)的纏繞墊效果更好些。在柔性石墨纏繞墊兩面貼覆柔性石墨板也能取得好的密封效果。1005、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用1015、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用6)、金屬平墊、波形墊和齒形墊

平墊和波形墊一般用于中、高壓閥門、管道和直徑較小的法蘭上。使用壓力根據(jù)溫度不同，前者為1.6～32.0MPa，后者為1.6～4.0MPa。墊片材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)和溫度選取。齒形墊使用后易在法蘭密封面上留下壓痕，一般用于較易拆卸的部位。使用壓力為l.96-19.6MPa。在一些常拆卸的大型高壓容器人孔處，墊的兩面貼上一層軟墊，如高壓石棉橡膠板、柔性石墨板、鋁板、銅板等，不僅保護(hù)了法蘭面，密封性能也明顯提高。齒形墊除增加組合墊的彈性作用外，還對軟墊片起到增強(qiáng)作用，致使石棉橡膠板這類強(qiáng)度較低的材料能承受高壓。1015、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用1025、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用7)、八角墊和橢圓墊

用于梯形槽面法蘭的八角墊和橢圓墊(煉油行業(yè)俗稱“土鋼圈”)密封性能均好。在溝槽的錐面上，八角墊為面接觸而橢圓墊是線接觸，橢圓墊在低緊固力下貼合性好，但需進(jìn)行二次緊固；而八角墊一般一次緊固后，不易出現(xiàn)泄漏。不足之處在于要求較大的螺栓擰緊力，當(dāng)用于低壓高溫情況時，法蘭等級須在PN2.5MPa級以上。back1025、墊片的選用⑵.國內(nèi)墊片的選用back103重點(diǎn)內(nèi)容墊片密封的分類；墊片泄漏的原因；墊片密封件的功能要求和性能要求；密封材料和元件發(fā)展趨勢；墊片選用的原則。103重點(diǎn)內(nèi)容墊片密封的分類；104主講人:郝木明孫鑫暉實(shí)現(xiàn)以人為本—健康安全環(huán)保經(jīng)濟(jì)—現(xiàn)代化生產(chǎn)新理念流體靜密封技術(shù)

（Static

FluidSealingTechnology）1主講人:郝木明孫鑫暉實(shí)現(xiàn)以人為本—流體靜密封技術(shù)

（105流體靜密封的作用、意義和地位作用、意義節(jié)能、低耗可靠、延壽安全、健康地位應(yīng)用面廣維修量大持續(xù)發(fā)展跑、冒、滴、漏2流體靜密封的作用、意義和地位作用、意義跑、冒、滴、漏106應(yīng)用選擇環(huán)境（內(nèi)外部）（壓力、溫度、大氣氣氛、密封流體等）知識經(jīng)驗(yàn)

健康技術(shù)選擇環(huán)境（污染）

安全密封的環(huán)境因素

——環(huán)境的雙重含義3應(yīng)用選擇環(huán)境（內(nèi)外部）知識經(jīng)驗(yàn)健康技術(shù)選擇環(huán)境（污染）107內(nèi)部環(huán)境介質(zhì)性質(zhì)：固體（粉塵、磨粒）、流體（氣或汽體、液體）燃、爆、毒、腐蝕性、放射性、清潔度工作參數(shù)：壓力、溫度、速度、變載、沖擊、振動裝置結(jié)構(gòu)：有效密封空間、運(yùn)動類型、制造精度外部環(huán)境環(huán)境條件：溫度、壓力、外部介質(zhì)性質(zhì)（腐蝕、濕氣、鹽份、臭氧）環(huán)保要求：零泄漏和零逸出（散）密封型式、密封結(jié)構(gòu)、密封材料密封的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境4內(nèi)部環(huán)境密封的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境108主要內(nèi)容一．墊片密封

二．法蘭密封三．高壓與自緊密封四．密封膠與密封劑5主要內(nèi)容一．墊片密封109一：墊片密封1、概述2、墊片密封的結(jié)構(gòu)及工作原理3、墊片的種類及性能4、墊片密封材料5、墊片的選用6一：墊片密封1、概述110

1：概述定義：墊片密封通常是指由容器、管道等的連接件和墊片組成的靜密封。應(yīng)用部位：設(shè)備上的人孔、手孔、視孔、大蓋法蘭連接處；各種工藝管線、儀器儀表接管與設(shè)備、機(jī)、泵、閥門等連接處

。應(yīng)用比例：占靜密封的很大部分。發(fā)展動力：隨著壓力容器技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。隨著現(xiàn)代工業(yè)特別是近代石化、化學(xué)、原子能、大型電站等行業(yè)的興起，壓力容器向高溫、高壓、高真空、深冷和大型化、單系列方向發(fā)展，對墊片密封不斷提出新的要求，各種新型結(jié)構(gòu)和新型材料不斷出現(xiàn)，解決了許多長期存在的難題。

71：概述定義：墊片密封通常是指由容器、管道等的連接件和墊111

1：概述密封理論：尚處于摸索和發(fā)展之中。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化：國內(nèi)：GB9112—9125系列、JB4700—4707系列、HG20592—20635系列、SH3406系列；國外：API系列、ASME／ANSIl6.5和16.7系列、JIS系列、BS系列等。設(shè)計(jì)方法：美國ASME的壓力容器研究委員會的PVRC法。back81：概述密封理論：尚處于摸索和發(fā)展之中。標(biāo)準(zhǔn)化、系列化112

2：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理

圖2-1墊片密封的結(jié)構(gòu)

1—螺母，2—螺栓，3—墊片，4—法蘭屬于強(qiáng)制型、中低壓密封結(jié)構(gòu)

92：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理圖2-1墊片密封的結(jié)構(gòu)

1113墊片：襯于法蘭之間，通過螺栓施加壓緊力使襯墊材料發(fā)生變形，以阻止介質(zhì)的泄漏通道。10墊片：襯于法蘭之間，通過螺栓施加壓緊力使襯墊材料發(fā)生變形114

2：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理

圖2-2高壓自緊密封

1—螺母，2—主螺栓，3—壓環(huán)，4—密封墊，5—浮動頂蓋，6—筒體，7—墊圈屬于高壓自緊式密封結(jié)構(gòu)

112：墊片密封結(jié)構(gòu)及工作原理圖2-2高壓自緊密封

1115按密封原理（即密封墊片受力情況）：強(qiáng)制型密封、自緊式密封和半自緊式密封三類。強(qiáng)制型密封：完全靠外力(如螺栓)對墊片施加載荷；自緊式密封：主要利用介質(zhì)的壓力對墊片施加載荷；半自緊式密封：上述兩種方法兼而有之。

按操作壓力：中、低壓和高壓密封。低壓密封：P<1.6MPa；中低壓密封：1MPa<P<10MPa；高壓密封：10MPa<P<100MPa；超高壓密封：P>100MPa。墊片密封分類12按密封原理（即密封墊片受力情況）：強(qiáng)制型密封、自緊式密封116

穿漏（Penetration）

O

P

滲漏（Percolation）墊片泄漏的方式

Verysmall——small——big——grossLEAK

兩種方式：穿漏（界面泄漏）、滲漏。13117毛細(xì)管滲漏的數(shù)學(xué)模型：

層流泄漏

πd4（p1-p2）

Q=------------

128ηLp1p2dL

滲漏與介質(zhì)的物性有關(guān)。

14毛細(xì)管滲漏的數(shù)學(xué)模型：118Y

壓差流（Ｐoiseuilleflow）

N—S方程：

hp1p2

u（y）=-dpy（h-y）/2μdr

rQ=∫u2πrdy

r1

πh3（p1-p2）

Q=

r2

6μln（r2/r1）穿漏（界面泄漏）的數(shù)學(xué)模型：

界面泄漏是密封失效的主要原因，與法蘭密封面的選擇、加工精度、墊片的尺寸和材料性能、緊固方法和壓縮程度等因素密切相關(guān)。15Y穿漏（界面泄漏）的數(shù)119墊片密封的機(jī)理（1）墊片應(yīng)力的定義密封表面上墊片接觸壓強(qiáng)(單位接觸面上的壓力，MPa或N/m2)FF

P

σg

16墊片密封的機(jī)理（1）墊片應(yīng)力的定義120

F（螺栓預(yù)緊載荷）

M=KFd

或

F=M/Kd

σgi=FN/Ag

目的：填平密封表面形狀不平度、波度、粗糙度等，達(dá)到初始密封。（2）初始預(yù)緊M（螺栓扭矩）17F121（3）工作密封

σgo

=η（σgiAg

-pB）/

Ag

端部流體靜壓力P密封面分離目的：正常操作狀態(tài)保持持續(xù)密封18（3）工作密封

σ122

（4）影響墊片應(yīng)力的因素1、受長期壓縮的墊片材料的蠕變2、墊片材料品質(zhì)的損傷（退化）——溫度物理損傷、化學(xué)腐蝕損傷3、熱機(jī)械效應(yīng)——熱循環(huán)、應(yīng)力松弛、蠕變、扭矩?fù)p失）4、螺栓擰緊方法19（4）影響墊片應(yīng)力的因素1、受長期壓縮的墊片材料的蠕123零泄漏(ZeroLeakage)和零逸出(ZeroEmission)

泄漏級別

定義

0

無泄漏跡象

1

可目視或手感濕氣（冒汗），但沒有形成滴珠

2

局部有滴珠形成

3

沿整個墊片周邊有滴珠形成

4

形成滴珠且沿墊片周邊5分鐘或更長時間滴漏1滴

5

以5分鐘或更短時間滴漏1滴

6

形成流線狀滴漏液體：1ml=20drop（1）泄漏的定性分級20零泄漏(ZeroLeakage)和零逸出(ZeroE124（2）泄漏的定量定義——泄漏（速）率

定義對特定介質(zhì)在單位時間內(nèi)通過單位密封長度的體積或質(zhì)量泄漏量。單位

ml/s·mmmg/s·mm

21（2）泄漏的定量定義——泄漏（速）率125（3）零泄漏的概念漏是絕對的，不漏是相對的。

A、零泄漏測漏儀器的最高靈敏度規(guī)定的合格泄漏量。零泄漏：美宇航飛船——1×10-6Ncc/s（He）運(yùn)載火箭——1×10-4Ncc/s（He）

B、允許泄漏率（AllowableLeakageRate）人為規(guī)定的最低限度泄漏量

C、影響允許泄漏率的因素裝置密封的重要性介質(zhì)性質(zhì)——可燃、易爆、有毒、昂貴、腐蝕測漏儀器的靈敏度22（3）零泄漏的概念漏是絕對的，不漏是相對的。126墊片測漏方法靈敏度的比較：

FlowerPressurereduce

Pressureincrease

Massspectrograph

23墊片測漏方法靈敏度的比較：127（4）允許泄漏率標(biāo)準(zhǔn)泵用機(jī)械密封

MechanicalsealforPumps(JB4127—85)Φ≤50mm

L≤3ml/h（相當(dāng)于0.1ml/h/mm）

Φ＞50mm

L≤5ml/h（相當(dāng)于0.06ml/h/mm）閥門用填料密封

PackingforValve(JB/T7760-95)L≤5ml/h泵用填料密封

PackingforPumps

Φ=25mm

L≤8ml/minΦ=40mm

L≤10ml/minΦ=50mm

L≤16ml/minΦ=60mm

L≤20ml/min(3600rpm0.1-0.5MPa)24（4）允許泄漏率標(biāo)準(zhǔn)泵用機(jī)械密