石墨化工柔性石墨密封墊片的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

1、柔性石墨密封墊片的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)Xx(xx學(xué)院 xx xx )摘要: 本文主要介紹了柔性石墨的性能和制備工藝，制備工藝主要分為化學(xué)氧化法、電化學(xué)法、微波法、爆炸法和氣相揮發(fā)法; 總結(jié)了石墨與金屬組成的復(fù)合墊片的主要結(jié)構(gòu)形式，包括金屬石墨纏繞墊片、石墨波齒復(fù)合墊片和金屬與金屬接觸型墊片; 還分析了石墨密封機(jī)理的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了現(xiàn)有的墊片泄露模型，并對(duì)石墨密封在核電等領(lǐng)域的應(yīng)用前景和展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，指出未來石墨墊片發(fā)展的方向主要集中于石墨提純、新密封結(jié)構(gòu)開發(fā)，而有限元分析作為輔助的研究方法將成為熱點(diǎn)課題之一。關(guān)鍵詞: 柔性石墨; 密封; 墊片; 綜述; 核電Present Research

2、and Development Trend of Flexible Graphite Sealing GasketXx(xx學(xué)院 xx xx )Abstracts: The present research of flexible graphite sealing gasket were summarized The preparation and performance of flexible graphite， the main structure of metal-graphite composite gasket were introduced The preparation tech

3、nology mainly includes chemical oxidation method 、electrochemical method、microwave、detonation and gaseous volatilization method The structures include metal-graphite spiral wound gasket， flexible graphite corrugated metal gasket and metal to metal contact type gasket The research status of graphite

4、sealing mechanism were also analyzed and the main leaking models were summarized The application of graphite seal in areas such as nuclear power and development trend were also prospected The future development direction of graphite gasket concentrates on highly purified graphite and design of new s

5、tructure The finite element analysis as auxiliary methods will become one of research hot spotKey Words: flexible graphite; seal; gasket; summarize; nuclear power1 前言我國2007 年10 月通過的中國核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃( 20052020 年) 中明確了“積極推進(jìn)核電建設(shè)”的基本方針，計(jì)劃到2020 年，我國核電裝機(jī)總量將提高到4000 萬千瓦，同時(shí)保持在建核電容量1800 萬千瓦左右，而后國家能源局又對(duì)這一目標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整，計(jì)劃到

6、2020 年投運(yùn)和在建總裝機(jī)容量將達(dá)到1 億萬千瓦，即今后10 余年內(nèi)平均每年都要開工建設(shè)4 5 座百萬千瓦級(jí)的核電機(jī)組。在核電站的建設(shè)過程中，則需要大量的核級(jí)密封墊片，核電站生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于密封的有效性。由于涉及到核泄漏這種嚴(yán)重的具有重大影響的事故，因此核電站系統(tǒng)設(shè)備對(duì)密封元件的安全性和可靠性具有更加嚴(yán)格的要求。相對(duì)于石油煉化等工業(yè)的密封墊片而言，核級(jí)密封墊片除了高溫、高壓、熱疲勞的苛刻工況條件外，必須具備耐輻照、高可靠性、高壽命及核級(jí)清潔的要求，需經(jīng)過壓縮率、回彈率、應(yīng)力松弛率及最大泄漏率等多項(xiàng)技術(shù)性能測(cè)試和熱交變?cè)囼?yàn)，才能在核電站得到應(yīng)用許可。而目前，對(duì)于

7、核安全相關(guān)系統(tǒng)的墊片，主要以柔性石墨復(fù)合密封墊片為主，柔性石墨憑借其優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、柔軟回彈性、耐輻照性和耐高低溫性，以及經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的復(fù)合式密封結(jié)構(gòu)，成功滿足了核級(jí)密封的要求。2 柔性石墨密封墊片基礎(chǔ)研究現(xiàn)狀柔性石墨，亦稱膨脹石墨，是20 世紀(jì)60 年代發(fā)展起來的一種新型碳石墨材料，最早來自于1968 年美國聯(lián)合碳化物公司申請(qǐng)的專利1。隨著石油化工，以及核電工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)密封的要求也越來越苛刻。盡管石墨材料價(jià)格高昂，但憑借其一系列優(yōu)異的性能，依然迎來了高速發(fā)展，成為了廣受歡迎的新型非石棉密封材料2，3。2.1不銹鋼柔性石墨纏繞墊片的高溫性能研究石油化工裝置在高溫工況下容易因密封部位泄漏

8、而導(dǎo)致失效。在高溫環(huán)境中, 密封元件材料的物理性能和力學(xué)性能都將發(fā)生變化, 如高溫會(huì)降低墊片的回彈能力; 高溫下墊片發(fā)生蠕變松弛導(dǎo)致墊片應(yīng)力下降; 高溫下墊片材質(zhì)發(fā)生熱氧老化等。因而, 與常溫密封相比高溫密封要困難得多。高溫下螺栓法蘭連接的緊密性是目前工程實(shí)際亟待解決的課題。要保證高溫下所用墊片的長(zhǎng)期密封性能, 僅靠常溫試驗(yàn)數(shù)據(jù)是不夠的, 建立能模擬實(shí)際工況的高溫試驗(yàn)裝置, 進(jìn)而對(duì)墊片熱態(tài)力學(xué)性能和高溫工況條件下的密封性能進(jìn)行長(zhǎng)期、系統(tǒng)試驗(yàn)研究, 并尋求表征方法十分必要。以不銹鋼柔性石墨纏繞墊片這一化工、煉油等高溫裝置中常用的密封元件為研究對(duì)象, 對(duì)其常溫和高溫下的壓縮回彈性能、蠕變性能和密封

9、性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究, 探討了由墊片常溫性能預(yù)測(cè)高溫性能的方法, 以期為密封件的選用和高溫密封設(shè)計(jì)提供依據(jù)。試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)條件:所有試驗(yàn)均在墊片高溫性能試驗(yàn)裝置上進(jìn)行 4 。試驗(yàn)裝置由機(jī)架、試驗(yàn)法蘭、墊片加載系統(tǒng)、試驗(yàn)介質(zhì)給定系統(tǒng)、泄漏率測(cè)量系統(tǒng)、加熱和溫控系統(tǒng)等組成。試驗(yàn)溫度分別為15、150、300、400、500 ,試驗(yàn)介質(zhì)壓力分別為0.5、2.0、3.5、5.0MPa, 試驗(yàn)介質(zhì)為99.9% 工業(yè)純氮, 試驗(yàn)法蘭為模擬剛性不銹鋼法蘭。 2.2 柔性石墨材料性能及其加工工藝柔性石墨材料的特點(diǎn)：柔性石墨材料屬于非纖維質(zhì)材料。柔性石墨做成板材后模壓成密封填料使用。柔性石墨又稱膨脹石墨，它是把天

10、然鱗片石墨中的雜質(zhì)除去。再經(jīng)強(qiáng)氧化混合酸處理后成為氧化石墨。氧化石墨受熱分解放出二氧化碳，體積急劇膨脹，變成了質(zhì)地疏松、柔軟而又有韌性的柔性石墨。其特點(diǎn)主要有： 1.有優(yōu)異的耐熱性和耐寒性。柔性石墨從-270度的超低溫到3650度（在非氧化氣體中）的高溫，其物理性質(zhì)幾乎沒有什么變化，在空氣中也可以使用到600度左右；2.有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性。柔性石墨除在硝酸、濃硫酸等強(qiáng)氧化性介質(zhì)中有腐蝕外，在其他酸、堿和溶劑中幾乎沒有腐蝕；3.有良好的自潤滑性。柔性石墨同天然石墨一樣，層間在外力作用下，容易產(chǎn)生滑動(dòng)，因而具有潤滑性，有較好的減磨性，摩擦系數(shù)小；4.回彈率高。當(dāng)軸或軸套因制造、安裝等存在偏心而出

11、現(xiàn)徑向圓跳動(dòng)時(shí)，具有足夠的浮動(dòng)性能，即使石墨出現(xiàn)裂紋，也能很好密合，從而保證帖合緊密，防止泄漏。2.3 柔性石墨的優(yōu)異性能柔性石墨與天然石墨晶體結(jié)構(gòu)相同，柔性石墨繼承了天然石墨本身的很多優(yōu)良性能。但是，由于特殊的加工工藝，造成柔性石墨微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使柔性石墨還具有了天然石墨所沒有的一些特殊性能，其在密封以及核工業(yè)上的表現(xiàn)如下5。( 1) 耐高溫性。石墨是熔點(diǎn)最高的元素，柔性石墨繼承這一特點(diǎn)，最高能承受3650的超高溫。在高溫時(shí)，其性能幾乎不變，這正好適應(yīng)了核密封的要求，核反應(yīng)堆產(chǎn)生的溫度非常高，且溫度波動(dòng)范圍也很大，而柔性石墨則憑借可靠的高溫密封性占據(jù)優(yōu)勢(shì)。( 2) 耐腐蝕性。柔性石墨具有

12、化學(xué)惰性，其反應(yīng)活化能較高，除了一些強(qiáng)氧化性的硝酸、鉻酸、發(fā)煙硫酸和鹵素等介質(zhì)外，幾乎不受化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，適用于大多數(shù)酸、堿、鹽，有機(jī)溶劑及水蒸氣。( 3) 壓縮回彈性。柔性石墨具有良好的壓縮回彈性能，其經(jīng)化工處理生成的層間化合物，是疏松多孔的氣固二相結(jié)構(gòu)，相比普通石墨膨脹兩百倍左右，是壓縮回彈性能的重要保證。( 4) 耐輻射性。在核電設(shè)備中，對(duì)放射物質(zhì)的輻照量有著非常嚴(yán)格的要求，而柔性石墨具有穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，能承受中子射線、 射線、 射線、 射線等放射線的長(zhǎng)期照射而不發(fā)生明顯變化，所以柔性石墨成為核級(jí)密封領(lǐng)域的不二選擇。( 5) 高純度性。核反應(yīng)堆中，對(duì)純度要求也較高，鹵族元素和硫元素的含量

13、要求在200ppm以下，而柔性石墨的純度一般高達(dá)99% 以上，因此能夠適應(yīng)核電工業(yè)的需要。2.4柔性石墨加工工藝研究它是利用鱗片石墨能形成層間化合物的特性，將鱗片石墨經(jīng)特定的化學(xué)處理，使之形成某種層間化合物，再經(jīng)高溫?zé)崽幚?，使層間化合物分解，同時(shí)，石墨延C軸方向迅速膨脹，形成一種具有優(yōu)良柔性的物質(zhì)，即膨脹石墨（或柔性石墨），將膨脹石墨添加或不加粘結(jié)劑壓制成的各種形體的材料即為柔性石墨材料。 柔性石墨的純度對(duì)其密封性能有著重要影響，石墨中硫元素隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)析出造成金屬表面的腐蝕，使密封效果受到減弱，甚至可能造成完全失效，而且對(duì)于核電等工業(yè)，硫等元素也需要嚴(yán)格控制，否則會(huì)對(duì)反應(yīng)介質(zhì)造成污染，

14、導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)裝置的失效，所以國內(nèi)外許多科學(xué)家都在致力于低硫或無硫柔性石墨的制備研究。( 1) 低硫柔性石墨。低硫柔性石墨制備關(guān)鍵點(diǎn)在于減少主插層劑硫酸的用量，而采用有機(jī)酸及有機(jī)溶劑作為輔助插層劑，或者采用金屬鹵化物如三氯化鐵作為輔助插層劑，這樣可以有效降低柔性石墨產(chǎn)品的含硫量6。( 2) 無硫柔性石墨。無硫柔性石墨的制備則是采用不含硫的硝酸、磷酸、高氯酸或它們的混合酸作為氧化劑和插層劑，或同時(shí)使用高錳酸鉀等固體氧化劑，以及甲酸、冰醋酸等有機(jī)酸作為輔助插層劑，這樣即可得到百分百無硫的柔性石墨7，8。 制備方法 : (1）化學(xué)法 化學(xué)法制備膨脹石墨成本較低，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。天然鱗片石墨用硫酸、硝

15、酸配制的酸化液與強(qiáng)氧化劑先作浸泡處理，然后經(jīng)過脫酸、水洗、干燥，成為可膨脹石墨，在9500C左右的高溫下膨脹，獲得松裝密度為0.0040.015g/ml的膨脹石墨。由于化學(xué)法工藝中插層劑一般為濃硫酸、氧化劑一般為濃硝酸、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、高氯酸、三氯醋酸、乙酸酐、雙氧水及其它化合物，化學(xué)法制得的膨脹石墨含硫量較高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，而且在制造過程中要產(chǎn)生SOX、NOX氣體，對(duì)人體危害較大，且產(chǎn)品中有硫殘留，在應(yīng)用中對(duì)于設(shè)備有腐蝕。同時(shí)產(chǎn)品的高溫抗氧化性及強(qiáng)度也不高，限制了其境一步發(fā)展。 (2）電化學(xué)法 電化學(xué)法是基于可膨脹石墨在制備過程中存在電子授受的機(jī)理，與化學(xué)相比用電化學(xué)法制造可膨脹石墨，

16、氧化劑用量大為減少，且化學(xué)反應(yīng)插入物在層間分布均勻，產(chǎn)品的可膨脹性能穩(wěn)定且含硫量較低，已成為新工藝探索的主要目標(biāo)。 (3）超聲氧化法 在制備可膨脹石墨的過程中，對(duì)陽極的電解液進(jìn)行超聲波振動(dòng)，振動(dòng)時(shí)間與陽極氧化時(shí)間相同，其中超聲波電流小于500Ma.由于超聲波對(duì)電解液的振動(dòng)有利于陰、陽極的極化作用，使陽極氧化的速度加快，縮短了氧化時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。 (4）氣象擴(kuò)散法 將石墨和插層化合物分別置于一個(gè)真空密封管的兩端，在插層物兩端加熱，利用兩端的溫差形成必要的反應(yīng)壓差，使插層物以小分子的狀態(tài)進(jìn)入鱗片石墨層間，從而制的膨脹石墨。此法生產(chǎn)的膨脹石墨的階層數(shù)可控制，但生產(chǎn)成本較高，受到一定

17、的限制。 (5）熔鹽法 將幾種插入物與石墨混合加熱，形成石墨插層，進(jìn)而制的膨脹石墨。對(duì)于熔鹽法，目前研究還很少。3各種柔性石墨的產(chǎn)品與性能3.1柔性石墨密封結(jié)構(gòu)與性能研究柔性石墨密封性能雖然很好，但也存在一些明顯的弱點(diǎn)，如柔性石墨的多孔性、強(qiáng)度低、塑性變形，耐磨性差等，用它直接作為密封材料是不夠理想的，會(huì)出現(xiàn)壓潰，散架等情況9。因此，近年來，國內(nèi)外的科研人員很多在努力研究柔性石墨復(fù)合墊片，并開發(fā)新型密封結(jié)構(gòu)形式，以增強(qiáng)其應(yīng)用范圍和密封性能10。當(dāng)前，主要研究的復(fù)合墊片形式主要有金屬石墨纏繞式墊片，金屬波齒復(fù)合墊片和金屬接觸型石墨墊片。3.1.1金屬石墨纏繞式墊片金屬石墨纏繞式墊片是柔性石墨復(fù)合

18、墊片的典型結(jié)構(gòu)之一。其本體部分是用V 型、U 型或W型斷面的金屬纏繞帶與石墨纏繞帶帶在同一芯軸上交替層疊纏繞而成的，可分為帶內(nèi)環(huán)、帶外環(huán)、帶內(nèi)外環(huán)的纏繞式墊片，分別適用于不同的法蘭密封面，如表1 所示11，12。鋼帶主要作為支撐構(gòu)架，以保證墊片的抗壓強(qiáng)度，而石墨帶則保證密封的可靠性。石墨纏繞式墊片的主要特點(diǎn)就是能夠形成多道密封，壓縮回彈性能好，而且可以通過不同結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)的選用，適合不同的需求。國內(nèi)很多科研人員在石墨纏繞墊片方面做了大量研究工作，主要包括對(duì)墊片密封性能研究和工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。南京工業(yè)大學(xué)顧伯勤等人對(duì)不銹鋼柔性石墨纏繞墊片的基本性能和高溫性能分別進(jìn)行了研究，得到了表征墊片壓

19、縮回彈特性、蠕變性能和密封性能的曲線及擬合計(jì)算公式，為螺栓法蘭連接設(shè)計(jì)和石墨纏繞墊片的選用提供了依據(jù)13，14。吉林化工學(xué)院陳慶等則對(duì)V型墊片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和改進(jìn)，通過改變參數(shù)行試驗(yàn)，找出參數(shù)對(duì)其性能影響的規(guī)律性，結(jié)果表明: 隨著徑向壓緊力的增大，回彈率增大，泄漏率降低，壓縮率降低。陳慶之后又在V 形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上獲得W 形結(jié)構(gòu)的彈性變形公式，且驗(yàn)證了W 型石墨纏繞墊片的回彈性能優(yōu)越于V 形，且強(qiáng)度和剛度較大，在高壓、危險(xiǎn)工況、預(yù)緊載荷較大的法蘭連接系統(tǒng)條件下使用更加安全可靠15，16。3.1.2金屬波齒復(fù)合墊片柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片主要是由是由帶多道同心圓波齒的金屬骨架和柔性石墨復(fù)合而成，

20、其結(jié)構(gòu)型式分為基本型、帶定位環(huán)型和帶隔條型.17金屬波齒墊片骨架結(jié)構(gòu)有“V”形槽、梯形槽和圓弧形槽3 種，齒型可分為對(duì)齒和錯(cuò)齒兩種形式18。柔性石墨波齒復(fù)合墊片的金屬骨架起主要的支撐作用，當(dāng)螺栓法蘭上施加預(yù)緊力，柔性石墨則被壓入骨架與法蘭的溝槽中，金屬骨架的齒尖與法蘭接觸，進(jìn)一步壓縮時(shí)，金屬骨架會(huì)產(chǎn)生彈性變形，柔性石墨也會(huì)進(jìn)一步被壓縮，從而密閉在金屬與法蘭之間的環(huán)形空間里19。這樣，就形成了金屬材料和柔性石墨相結(jié)合的多重密封。近年來，廣東某有限公司又開發(fā)了一種新型雙金屬自密封波齒復(fù)合墊片結(jié)構(gòu)，該墊片不僅保留了以往柔性石墨金屬波齒復(fù)合墊片的一系列優(yōu)異性能，而且具有與普通“強(qiáng)制密封”型墊片完全不同

21、的“壓力自密封”特性，其密封性能更為可靠20。其與以往柔性石墨波齒復(fù)合墊片的主要區(qū)別就在于，雙金屬自密封波齒復(fù)合墊片包含兩片金屬骨架，通過外圓堆焊融合而形成一個(gè)整體。當(dāng)壓力介質(zhì)進(jìn)入設(shè)備或管道后，介質(zhì)會(huì)滲透到雙金屬片的縫隙，兩金屬片上產(chǎn)生壓力，從而形成附加的墊片應(yīng)力。在柔性石墨波齒復(fù)合墊片的國內(nèi)研究方面，主要集中于通過有限元模擬和試驗(yàn)分析等多種方法，對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的墊片力學(xué)性能進(jìn)行研究。華東理工大學(xué)蔡仁良等通過實(shí)驗(yàn)的方法，分析了柔性石墨覆層密度、厚度、金屬骨架厚度、波齒齒距及齒深等多種因素對(duì)墊片力學(xué)性能的影響21。尚慶軍和周先軍對(duì)波齒墊片采用正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了三因素三水平的試驗(yàn)方案，并對(duì)墊片及其

22、骨架的壓縮回彈性能采用有限元計(jì)算和試驗(yàn)方法進(jìn)行了分析研究22。研究結(jié)果表明波齒墊片的波數(shù)是影響墊片及其金屬骨架壓縮率、回彈率的顯著性因素。劉宏超等利用有限元法對(duì)3 種不同齒尖厚度進(jìn)行了對(duì)比分析，得出適當(dāng)?shù)凝X尖厚度，能使波齒墊片的承載力得到極大的提高23。3.1.3金屬接觸型石墨墊片隨著核電站安全性和可靠性要求的提高，催生了金屬接觸型石墨墊片的研制與開發(fā)。金屬接觸型石墨墊片是一種以高性能柔性石墨材料為核心的復(fù)合型墊片，也是柔性石墨復(fù)合墊片的最近結(jié)構(gòu)形式。它是將柔性石墨放在一種專門的凹凸型的模具中加工成型后，再將該石墨環(huán)嵌放入兩不銹鋼環(huán)之間而制成的密封墊片。該類型墊片的設(shè)計(jì)基于金屬與金屬接觸的原理

23、，內(nèi)外環(huán)或其中一個(gè)金屬環(huán)作為限位環(huán)，典型結(jié)構(gòu)如圖3 所示。在規(guī)定的螺栓預(yù)緊載荷作用下，上下法蘭及金屬發(fā)生接觸，從而限制了石墨環(huán)的進(jìn)一步壓縮24。而金屬環(huán)通過吸收所有來自管件、熱震載荷等的機(jī)械應(yīng)力來保障墊片的密封性能，因而使這種墊片更加適合有溫度和壓力波動(dòng)的場(chǎng)合，從而為法蘭接頭提供可靠的密封和安全保證。這種墊片密封性能非常好，但價(jià)格昂貴，常用于核電站的核島系統(tǒng)等密封要求很高的場(chǎng)合。比較典型的是法國LATTY 密封件廠生產(chǎn)REFLEX 系列產(chǎn)品25。近年來，寧波天生密封件有限公司經(jīng)過多年的實(shí)踐和探索，已經(jīng)初步具備了核級(jí)高純度柔性石墨材料的生產(chǎn)加工能力，也研制開發(fā)了SELEX系列金屬接觸型柔性石墨密

24、封墊片，應(yīng)用于核電站高壓蒸汽-水回路，走在了國內(nèi)核級(jí)密封墊片制造廠家的前列。國內(nèi)對(duì)于金屬接觸型石墨墊片的研究尚不多見，勵(lì)行根和蔡仁良對(duì)此墊片的參數(shù)和主要性能行了試驗(yàn)研究，證明了其具有優(yōu)良的機(jī)械性能和密封性能: 回彈性好( 26%) ，應(yīng)力松弛很少( 0 5%) 、泄漏率很低( 10 7Pa·m3 /s) ，同時(shí)得出MMC 墊片應(yīng)力與墊片石墨部分的石墨密度、容積和壓縮厚度等幾何參數(shù)和物理性能有關(guān)25。在同樣的石墨容積和壓縮厚度下，隨著石墨密度的升高，MMC 墊片應(yīng)力相應(yīng)提高，回彈率也有所增加，泄漏率減小。在同樣的石墨密度和壓縮厚度下，石墨容積較大的墊片具有較高的回彈量。3.1.4衍生品

25、：柔性石墨復(fù)合材料 即柔性石墨與其他材料復(fù)合，這樣既保持了石墨的性能、又彌補(bǔ)了不足，兩全其美，擴(kuò)大了使用范圍。目前國內(nèi)的柔性石墨復(fù)合材料主要有三種：一是柔性石墨與金屬的復(fù)合。如在柔性石墨層間加上一層鐵芯制成復(fù)合石墨板材，就可增加抗拉強(qiáng)度；在石墨纏繞墊片邊緣包上一層金屬，如不銹鋼，就可增大墊片的強(qiáng)度和耐磨性，避免墊片變型。類似的還有金屬石墨汽墊、增強(qiáng)填料環(huán)等等。二是柔性石墨與粘結(jié)劑的復(fù)合。石墨膨脹倍數(shù)不足80倍時(shí)，或者強(qiáng)度要求較高時(shí)，可將膨脹石墨與粘結(jié)劑進(jìn)行復(fù)合山東北墅石墨礦按照這一原理制成的復(fù)合石墨軸承內(nèi)襯、SB型石墨潤滑帶等產(chǎn)品使用效果極佳。三是石墨與金屬粒子親合。即把膨脹石墨顆粒通過添加、

26、混合等方式，使之形成含金屬的膨脹石墨顆粒，然后壓制成各種形態(tài)的復(fù)合材料，它可以改善柔性石墨材料的耐熱沖擊性和防銹性。經(jīng)使用發(fā)現(xiàn)，這種材料能夠長(zhǎng)度消除柔性石墨對(duì)金屬的腐蝕作用。4柔性石墨密封研究展望我國未來的石化，核電等工業(yè)將繼續(xù)保持著不斷發(fā)展，且由于環(huán)境，能源等要素的限制，對(duì)大型工業(yè)設(shè)備的安全性也會(huì)提出更高的要求。柔性石墨作為密封領(lǐng)域的重要組成部分，會(huì)繼續(xù)得到廣泛的歡迎。同時(shí)，我國具有豐富的石墨礦產(chǎn)資源，約占世界探明儲(chǔ)量的2 /3，這些都為柔性石墨密封的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。然而也存在著一些問題，如我國煤礦資源雖然豐富，但多為品位較低的石墨礦( 碳含量90% 左右) ，這為制備高純度( 碳含量高于9

27、9 5%) 核級(jí)石墨密封材料帶來一定的障礙。同時(shí)，在石墨墊片的受力模型和泄露機(jī)理方面的研究還不多見，基礎(chǔ)理論研究的缺失會(huì)滯后新型墊片的研制與開發(fā)，成為制約石墨墊片發(fā)展的瓶頸之一，所以未來墊片的發(fā)展可以從以下2 點(diǎn)加以突破:( 1) 石墨純度與性能。研究柔性石墨的微組分、制造加工及成型工藝對(duì)密封性能的影響，同時(shí)可以對(duì)其泄露機(jī)理加以研究，以此進(jìn)一步指導(dǎo)石墨制備工藝的開發(fā)，以期制造高純度和高性能石墨。( 2) 密封結(jié)構(gòu)的開發(fā)。在現(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，開拓創(chuàng)新，以現(xiàn)代數(shù)值模擬仿真結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開發(fā)出密封性更加優(yōu)越的密封結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)密封的高穩(wěn)定性、高可靠性26。利用有限元軟件建立受力模型對(duì)柔性

28、石墨墊片進(jìn)行數(shù)值分析將成為研究的熱點(diǎn)之一，柔性石墨是典型的非線性材料，復(fù)合墊片涉及接觸等多種數(shù)值模型，所以目前石墨墊片的有限元分析還存在難點(diǎn)，而準(zhǔn)確的有限元分析能夠極大減少試驗(yàn)的開支，對(duì)于新結(jié)構(gòu)的開發(fā)很大促進(jìn)作用。密封元件的性能直接影響連接結(jié)構(gòu)的緊密性。現(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)飛速發(fā)展，使過程工業(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(duì)系統(tǒng)和裝備日趨嚴(yán)格的緊密性要求。因而密封材料不斷提高和結(jié)構(gòu)研發(fā)始終是密封技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1 李象遠(yuǎn) 柔性石墨密封( 上) J 潤滑與密封， 1985，( 4) : 38-452 樊邦棠 一種新穎工程材料膨脹石墨J 化學(xué)通

29、報(bào)， 1987，( 10) : 343 賴盛剛，奚縢 膨脹石墨密封材料及其制品M 北京: 中國石化出版社， 19944 顧伯勤, 陸曉峰. 墊片高溫性能試驗(yàn)裝置及測(cè)漏方法研究. 石油機(jī)械, 1999, 27( 1) : 39 41, 465 謝蘇江 柔性石墨及其復(fù)合密封材料的研究和發(fā)展J 化工設(shè)備與防腐蝕， 2004，( 4) : 50-526 李冀輝，劉巧云，黎梅，等 低硫可膨脹石墨的制備J 精細(xì)化工，2003，20( 6) : 341-3427 趙正平 混酸系( HNO3-H3PO4) 制備無硫可膨脹石墨J 非金屬礦， 2002， 25( 4) : 26-288 王玲，宋克敏，張帥華，等 高倍率低溫可膨脹石墨制備的研究J 硅酸鹽通報(bào)，2009，28 ( 4) : 844-8499 董永利，周國江，丁慧賢，等 膨脹石墨的制備工藝與應(yīng)用J 黑龍江水專學(xué)報(bào)， 2010， 37( 3) : 59-6310 林雪梅，潘功配 可膨脹石墨的