密封機(jī)理及引起泄漏的因素

1、密封機(jī)理及引起泄漏的因素密封墊的泄漏現(xiàn)象當(dāng)介質(zhì)以一定壓力通過未作特殊加工和處理的兩相對靜止的結(jié)合面時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生泄漏。分析這種現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)泄漏有四種形式：界面泄漏、滲透泄漏、擴(kuò)散泄漏、破壞泄漏。滲透滲透泄漏滲透泄漏界面泄漏圖1.2.1界面泄漏。由于密封墊壓緊不夠，法蘭結(jié)合面光潔度不當(dāng)，法蘭變形等，均會(huì)在密封界面上產(chǎn)生泄漏，如圖1.2.1。由流體力學(xué)分析兩結(jié)合面的間隙的大小影響泄漏量最大，采用軟墊料夾緊在法蘭面中，可防止泄漏。滲透泄漏。由于制造軟墊料的材質(zhì)，大部為植物纖維（麻）、動(dòng)物纖維（羊毛）、礦物纖維（石棉、石墨）、化學(xué)纖維（尼龍）等，實(shí)際上纖維之間有無數(shù)的微型縫隙，很容易被介質(zhì)浸透，特別是在壓

2、力作用下，由于這種毛細(xì)現(xiàn)象，介質(zhì)會(huì)滲透到低壓側(cè)來，形成滲透泄漏。（圖1.2.1）。擴(kuò)散泄漏。在濃度差的推動(dòng)下，介質(zhì)通過密封間隙或密封材料的毛細(xì)管產(chǎn)生的物質(zhì)傳遞而產(chǎn)生的泄漏，稱為擴(kuò)散泄漏，擴(kuò)散是分子運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，注意擴(kuò)散不是單方向的。在密封壓差極小或真空狀態(tài)，或密封氮、氫等滲透性物質(zhì)，以及劇毒、放射性物質(zhì)時(shí)要特別注意滲透和擴(kuò)散的兩種泄漏。破壞泄漏。在密封結(jié)合部位工作條件比較惡劣，熱變形大，經(jīng)常承受振動(dòng)、沖擊，安裝不當(dāng)，緊固力過大，重復(fù)多次使用，壓縮變形，內(nèi)應(yīng)力集中，超過疲勞強(qiáng)度而破壞，材料老化、龜裂、變質(zhì)均會(huì)造成破壞泄漏，這種泄漏造成的影響最大，危害也大，要加強(qiáng)防患。密封機(jī)理密封墊密封機(jī)理簡而言之

3、就是密封墊于密封結(jié)合面上在一定壓緊力作用下抵抗以上幾種泄漏以達(dá)到減少泄漏甚至零泄漏的目的。如圖1.2.1所示普通的法蘭連接。上下兩法蘭之間放入墊圈，擰緊螺栓后，上下法蘭把墊圈壓緊。被密封的介質(zhì)可從墊片與法蘭面之間泄漏出來，即如前所述的界面泄漏。如墊片采用滲透性材料（如石棉），因其本體內(nèi)存在毛細(xì)孔，所以介質(zhì)也可通過墊片本身滲透出來，即如前所述的滲透泄漏。對于墊片材料的滲透泄漏來說，介質(zhì)的滲透量與介質(zhì)壓力、材料中毛細(xì)孔大小和長度、介質(zhì)粘度等有關(guān)。介質(zhì)壓力大，毛細(xì)孔大，則滲透量增大；而介質(zhì)粘度大，毛細(xì)孔道長，則滲透時(shí)減小。墊片在上下法蘭間被壓緊，即使采用滲透性材料，其毛細(xì)孔也大大減小，因此其滲透量也

4、隨之減小。但要防止此種泄漏，可采用非滲透性材料（如金屬）作墊片，或在滲透性墊片外包以非滲透性薄皮（如金屬包石棉墊），或加填充劑等。介質(zhì)從墊片與法蘭面之間的泄漏，與密封面的加工光潔度、墊片的材料性能及壓緊程度有關(guān)。如果密封面的加工光潔度高，則加工痕跡峰低谷淺，只要用小的壓緊力使墊圈產(chǎn)生微小的變形就足以填滿凹谷（圖1.2.2a），(a)(b)圖1.2.2以阻止介質(zhì)泄漏。如加工粗糙，則加工痕跡峰高谷深，只有用大的壓緊力使墊圈產(chǎn)生大的變形方能將凹谷填滿。橡膠之類的密封墊圈，對于密封面的凹凸不平處容易變形而填滿，因此，用較小的壓緊力就可以達(dá)到完全壓緊的程度（圖1.2.2a），以防止介質(zhì)泄漏。但是象金屬平

5、墊之類的密封墊圈，對于密封面的凹凸不平處難以變形而填滿，因此，往往使用了較大的壓緊力，還是不能達(dá)到完全壓緊狀態(tài)（圖1.2.2b）。從理論上說，要達(dá)到嚴(yán)密不漏，對于氣體來說，間隙須小于分子平均直徑，分子直徑小于或等于5A(1 A=10-7mm)。對于液體來說，如靠液體表面張力與內(nèi)壓平衡，則當(dāng)內(nèi)壓為70kg/cm2，溫度為110時(shí)，間隙應(yīng)小于7.210-6mm。事實(shí)上因?yàn)榉ㄌm面上有油膜，所以間隙在10-4mm以下，一般就可以達(dá)到密封。然而法蘭在工作狀態(tài)下，由于介質(zhì)壓力而使法蘭面之間的密封力減小（嚴(yán)格地說，系指非自緊密封而言），因此，由于彈性變形的恢復(fù)，多少會(huì)造成一些局部間隙，間隙值遠(yuǎn)大于10-6m

6、m。嚴(yán)格地說，任何一對法蘭之間總是泄漏的，只是泄漏量的不同。泄漏量非常小，達(dá)到允許的數(shù)值，即所謂不漏，泄漏量超過允許值即所謂漏。這個(gè)允許值沒有一個(gè)絕對的標(biāo)準(zhǔn)值，而與介質(zhì)的毒性，易燃易爆的性質(zhì)有關(guān)，劇毒的、易燃易爆的介質(zhì)，其允許泄漏量極微，而一般介質(zhì)可放寬，另一方面，某些介質(zhì)微量泄漏不易被人們發(fā)覺，例如空壓站的一些設(shè)備和管路的法蘭連接，即使有些泄漏，不易被人們發(fā)覺，而認(rèn)為是完好的。反之，某些介質(zhì)微量泄漏易被人們發(fā)覺，例如渣油系統(tǒng)的設(shè)備和管路的法蘭連接，一有泄漏即留下痕跡。對于劇毒而其微量泄漏又不易被人們發(fā)覺的法蘭連接，必須予以特別重視。引起泄漏的因素 設(shè)備和管路法蘭連接引起泄漏的因素多種多樣，主

7、要的有以下幾方面：設(shè)計(jì)方面：密封結(jié)構(gòu)、密封面型式及墊片選用不當(dāng)；法蘭和螺栓的尺寸和材料選用不當(dāng)；墊片的厚度和寬度不適當(dāng)。制造及安裝方面：墊片和法蘭密封面上有凹坑、劃傷，特別是徑向刻痕；法蘭瓢曲；管路法蘭偏口、錯(cuò)口、張口等（圖1.2.3）；(a)(a)(b)(c)圖1.2.3法蘭面上不清潔，粘著機(jī)械雜質(zhì)；扳緊力不均，不夠或過度；螺栓材料弄錯(cuò)，或合金鋼螺栓熱處理不恰當(dāng)，或在同一法蘭上混用不同材質(zhì)的螺栓。操作方面：溫度過高，驟熱，驟冷；壓力過高，預(yù)緊力不夠；螺栓、法蘭產(chǎn)生蠕變；墊片變質(zhì)或產(chǎn)生蠕變；介質(zhì)對墊片腐蝕或溶解；在運(yùn)輸和操作中產(chǎn)生的振動(dòng)，使螺栓松動(dòng)。防止泄漏的措施如前所述，設(shè)備和管路法蘭連接引

8、起泄漏的因素是多種多樣的。因此，為了防止設(shè)備和管路的泄漏，也必須通過設(shè)計(jì)、制造、安裝及使用各方面的努力。在設(shè)計(jì)方面，必須根據(jù)設(shè)備和管路的介質(zhì)和操作條件，選擇合適的密封結(jié)構(gòu)，密封面型式及墊片種類，選擇合適的法蘭、螺栓及墊片的材料，確定適當(dāng)?shù)姆ㄌm、螺栓及墊片的尺寸，并對制造和安裝提出必要的技術(shù)要求。在制造和安裝方面，必須按現(xiàn)行的技術(shù)條件和設(shè)計(jì)提出的技術(shù)要求，來完成設(shè)備和管路的制造和安裝，一定要做到“三老四嚴(yán)”。因?yàn)橹圃旌桶惭b上的疏忽，往往會(huì)給使用廠家?guī)聿涣嫉纳踔潦菄?yán)重的后果，有些缺陷甚至要花很大的勞動(dòng)力才能去除，例如管路法蘭有很大的錯(cuò)口或張口，使用廠只有把法蘭割掉，重焊新的法蘭，才能把它去除。這樣，既浪費(fèi)了人力和物力，又影響了生產(chǎn)。在設(shè)備和管路運(yùn)用期間，要防止操作溫度和壓力超過設(shè)計(jì)規(guī)定，特別要防止驟熱驟冷。對于高溫設(shè)備，在開工升溫過程中或在長期運(yùn)行一個(gè)時(shí)期后，如條件允許，一般可以熱緊一次，以消除墊片硬化以及法蘭和螺栓的蠕變而造成的松弛。對于低溫設(shè)備，在降溫過程中必須冷緊一次，以消除法蘭和螺栓之間的溫度差對密封性能的影響。在設(shè)備檢修后，對于一般墊片（例如石棉橡膠墊、金屬包石棉墊等）必