墊片基礎(chǔ)知識(shí)

1、.墊片基礎(chǔ)知識(shí)一、基本概念1. 墊片密封原理 ：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)?；蛘呤褂幂^大的壓緊力使材料更加密實(shí)，減少以至消除泄漏。界面泄漏 (

2、 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)?？偨Y(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)償分離或松弛的;.余地也

3、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：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覆墊片（PN系列）；4、HG/T 20610-2009鋼制管法蘭用纏繞式墊

4、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全平面（ FF）2.5 16突面（

5、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)類型代號(hào)斷面形狀適用法蘭密封面型式基本型A榫面/ 槽面帶內(nèi)環(huán)型B凹面/ 凸面帶對(duì)中環(huán)型C突面 a帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型D突面 a注： 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、 PN100、 PN160圖 1 B 、C、D型纏繞式墊片d 為公稱尺寸（ DN）e 為公稱壓力（ PN）f 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)

6、。表 3非金屬平墊片使用條件類別名稱標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)適用范圍最大（ p×T）公稱壓力 PN工作溫度（）(MPa× )天然橡膠NR 1650 8060氯丁橡膠CR 16 20 10060橡膠丁腈橡膠aNBR 16 20 11060丁苯橡膠SBR 1620 9060三元乙丙橡膠EPDM 16 30 14090氟橡膠FKM 16 20 20090石棉橡膠板GB/T 3985XB350石棉橡膠XB450 25 40 300650耐油石棉橡膠板GB/T 539NY400非石棉纖維非石棉纖維的無(wú)機(jī)纖維bNAS 40 40 290d960橡膠橡膠壓制板 a有機(jī)纖維 40 200d聚四氟乙烯板QB

7、/T 3625PTFE 16 50 100聚四氟乙烯聚四氟乙烯板或帶b， cePTFE 40 200 200d填充改性聚四氟乙烯板RPTFEJB/T 6628240 650( 用柔性石墨增強(qiáng)柔性石墨板RSB10 63于氧化性介質(zhì)時(shí)：1200JB/T 7758.2 240 450)高溫云母高溫云母復(fù)合板10 63960 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 20614 的相應(yīng)規(guī)定。b 非石棉纖維橡

8、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(jiàn) 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（ p× 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)為“ 0”。

9、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HAST BHastelloy B20Cr18Ni92304Ni-Mo-Cr 合金HAST CHastelloy C-27600Cr19Ni103304LNi-Mo-Fe 合金9INC 600Incoloy 6000Cr17Ni12Mo24316Ni-Mo-Cr 合金IN 800Incoloy 80000Cr17Ni14Mo25316L鋯ZIRC0Cr18Ni10Ti6321填充材料0Cr18Ni11Nb7347溫石棉帶1ASB0Cr25Ni

10、208310柔性石墨帶2G.F.鈦TI聚四氟乙烯帶3PTFENi-Cu 合金9MON非石棉纖維帶4NAMonel 400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10220A20221B解析金屬帶材料為0Cr18Ni9 ，填料為 柔性石墨帶的基本型纏繞墊片。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。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)31220C型纏繞墊片。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41221D為碳鋼的帶內(nèi)環(huán)和對(duì)中環(huán)型纏繞墊片。對(duì)中環(huán)材料為碳鋼，金屬

11、帶材料為0Cr18Ni9 ，填料為 柔性石墨帶，內(nèi)環(huán)材料51222D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 DN100、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 100-25XB450/304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 200-10RPTFE(AAA/BBB)注：當(dāng)用戶選定具體廠商（

12、AAA）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-T5EPDM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，

13、芯板材料和包邊材料為 316L 的突面法蘭，選用厚度為 3mm增強(qiáng)柔性石墨板墊片，其標(biāo)記為：HG/T 20606 墊片 RF-E 350-63RSB/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、

14、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(kāi)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

15、于制造耐酸石棉橡膠板。石棉板正常使用溫度在550 度以下。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PT

16、FE）。聚四氟乙烯以其耐化學(xué)性、耐熱性、耐寒性、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。

17、半金屬墊片是用不同材料的金屬薄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 0.25 0.5mm 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

18、、耐高溫性能好的碳纖維或瓷質(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。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

19、、齒形、八角形、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 6.3 10MPa的管道上使用。波形金屬墊片。 波形金屬墊片的金屬板厚度一般為 0.25 0.8mm。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！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。一般說(shuō)來(lái) D