墊片的相關知識及選型

墊片的相關知識及選型第1頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四增強材料可以是金屬薄板或絲網(wǎng),金屬薄板常常采用沖刺孔的方式以提高增強效果和增加彈性，并通過粘結劑和輥壓將它們貼合在一起。密封元件也可以可設一表面層或抗粘結處理層來增加密封效果和防止法蘭密封面粘結。外加強環(huán)或外環(huán)材料均為實體金屬，其作用是：對墊片本體的補強和正確定位，防止過緊壓縮失去墊片的回彈能力并能夠防止墊片松散。外加強環(huán)不與密封介質(zhì)接觸，因此不要求耐介質(zhì)腐蝕，故常常由碳鋼材料制成。外加強環(huán)還可以與密封元件制成一體，例如金屬齒形墊片、波齒復合墊片。

2第2頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

內(nèi)加強環(huán)或內(nèi)環(huán)接觸流體，其材料應能抵御密封介質(zhì)的腐蝕。內(nèi)加強環(huán)的作用是：防止密封元件與容器或管道法蘭之間的空隙，以避免此空隙干擾流體的流動以及由此引起的流體對墊片的沖蝕。在內(nèi)部流體壓力和溫度高，內(nèi)部流體腐蝕和磨蝕激烈，防止流體滯留在法蘭間隙，墊片尺寸大或使用凸凹式法蘭等場合，則設置內(nèi)環(huán)。3第3頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

2、墊片的種類4金屬墊片金屬復合墊片非金屬軟墊片法蘭用密封墊片非金屬軟墊片聚四氟乙烯墊片聚四氟乙烯包覆墊片橡膠墊片石棉橡膠墊片非石棉纖維橡膠墊片金屬纏繞式墊片金屬沖齒板柔性石墨復合墊片金屬波齒復合墊片金屬齒型復合墊片金屬包履墊片金屬平墊片金屬波紋形墊片金屬齒形墊片金屬環(huán)形墊片金屬透鏡墊片八角形環(huán)墊橢圓形環(huán)墊RX型及BX型自緊密封環(huán)墊第4頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四二、非金屬墊片51.石棉墊片：國產(chǎn)石棉橡膠板使用范圍和性能名稱牌號表面顏色橫向抗拉強度/MPa適用條件標準壓力p/MPa溫度t/℃石棉橡膠板XB450紫色≥19.0≤6.0≤450GB/T3985-1995XB350紅色≥12.0≤4.0≤350XB200灰色≥6.0≤1.5≤200耐油石棉橡膠板NY200石墨色≥26.0≤4.0≤400GB/T539-1995NY250淺藍色≥9.0≤2.5≤250NY150灰白色≥8.0≤1.5≤150第5頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四石棉墊片材料是由石棉纖維和橡膠、硫磺混合物等組成并為提高強度而混合硫化劑、填充劑、增強劑等，用加熱軋錕壓縮成型。根據(jù)使用目的確定長纖維和短纖維的混合比例、橡膠的類型及其含量。通常用于100℃以下的液體液封時，其壓力在4.9MPa以下是合適的。耐酸石棉在使用前要進行浸漬，浸漬液通?？捎靡韵滤姆N：（1）石油瀝青75%，煤焦油15%，石蠟10%；（2）變壓器油75%，石蠟25%；（3）煤焦油80-90%，瀝青10-20%；（4）水玻璃6第6頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2.橡膠墊片：在使用條件不十分苛刻條件下，一般可用合成橡膠墊片?？墒窃诜ㄌm上應有“水線（溝槽）”。石油橡膠墊片的使用基準分為最適宜使用范圍和可能適用范圍兩種。前者使用在絕對不允許泄露及在最高溫度、壓力下須長時間（約一年）的場所；后者是指即使發(fā)生泄露也沒有危險和不妨礙生產(chǎn)的場所及在使用溫度、壓力下可耐較短時間（約半年）的使用范圍(日本石油學會JPI-7S-4-60的規(guī)定)。僅蒸汽用墊片為石棉加天然橡膠，而油品用墊片則盡可能用石棉加合成橡膠墊片。橡膠石棉墊片用于水管及壓縮空氣管道法蘭時應涂以魚油與石墨粉的拌合物，用于蒸汽管道法蘭時，應涂以機油與石墨粉的拌合物。7第7頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四3、聚四氟乙烯類墊片

在可能的使用溫度范圍內(nèi)（-180~250℃）內(nèi)幾乎不能被化學藥劑和溶劑侵蝕，同時，又可做防電化腐蝕配管的絕緣墊片。（1）聚四氟乙烯平墊片：一般適用于凸凹面法蘭和帶水線的法蘭，不適用于寬面法蘭。多用于耐腐蝕的場合。為了達到良好的密封效果，可在墊片上涂聚四氟乙烯膏。（2）聚四氟乙烯氈墊片：其化學性質(zhì)與聚四氟乙烯平墊片相同。但耐泄露性能、耐壓縮性比聚四氟乙烯平墊片優(yōu)越，可用于寬面法蘭。其密封的最小預緊比壓y為11.77-19.6MPa，使用溫度200℃、壓力為0.98MPa左右。(墊片的接觸面位于法蘭螺栓孔包圍的圓周范圍內(nèi)的—窄面法蘭墊片的接觸面分布在法蘭螺栓中心圓內(nèi)外兩側(cè)的—寬面法蘭)8第8頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四（3）聚四氟乙烯石棉墊片：具有耐藥性、耐溶劑性、非污染性等化學特性的材料，適用于極低溫度的液氧、液態(tài)空氣等。（4）聚四氟乙烯緩沖墊片：用于溫度200~250℃、壓力1.96-2.94MPa的場合。9第9頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四三、半金屬墊片

１、金屬纏繞式墊片金屬纏繞式墊片是由金屬帶和非金屬帶螺旋復合繞制而成的一種半金屬平墊片。其特性是：壓縮、回彈性能好；具有多道密封和一定的自緊功能；對于法蘭壓緊面的表面缺陷不太敏感，不粘接法蘭密封面，容易對中，因而拆卸便捷；可部分消除壓力、溫度變化和機械振動的影響；能在高溫、低壓、高真空、沖擊振動等循環(huán)交變的各種苛刻條件下，保持其優(yōu)良的密封性能。為了加強墊片主體和準確定位，設有金屬制內(nèi)環(huán)和外環(huán)。

10第10頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

纏繞式墊片按其結構不同可分為四種型式：基本型、帶內(nèi)環(huán)型、帶定位環(huán)型、帶內(nèi)環(huán)和定位環(huán)型。纏繞式墊片的選擇和使用方法：a、基本型墊片適用于榫槽面法蘭b、內(nèi)環(huán)型墊片適用于凹凸面法蘭c、定位環(huán)型墊片適用于平面和突面法蘭d、內(nèi)環(huán)和定位環(huán)型墊片適用于平面和突面法蘭11第11頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、金屬包石棉墊片（1）平行金屬包石棉墊片：適用于不超過450℃的蒸汽、空氣、氣體、油等管線。（2）波形金屬包石棉墊片：適用于不超過450℃的蒸汽管線。（3）半金屬包石棉墊片：適用于450℃的蒸汽、空氣、氣體、油。（4）特殊金屬包石棉墊片：主要用于蒸汽、油等長輸管線。（5）平行雙金屬包石棉墊片：主要用于高溫耐油場合。12第12頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四四、金屬墊片

金屬墊片就是由金屬材質(zhì)鑄成的墊片，它主要用于高溫高壓管系。例如：合成氨廠合成工段氨合成塔、廢熱鍋爐、循環(huán)氣預熱器之間管系。金屬墊片的分類：13金屬墊片金屬平行墊片金屬波紋型墊片金屬環(huán)形墊片金屬齒形墊片金屬透鏡墊片八角形環(huán)墊橢圓形環(huán)墊RX型和BX型自緊密封墊片第13頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四141、金屬環(huán)形墊片金屬環(huán)形墊片是用金屬材料加工成截面為八角形或橢圓形的實體金屬墊片，具有徑向自緊密封作用。故金屬環(huán)形墊片是靠與法蘭梯槽的內(nèi)外側(cè)面（主要是外側(cè)面）接觸，并通過壓緊而形成密封的。第14頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四橢圓形和八角形墊圈端面為橢圓或者八角形墊圈。由于橢圓形墊是在曲面上線接觸，比八角形的面接觸密封性能優(yōu)良。但橢圓形墊片的加工精度高，對嚴困難，價格也比八角形的高。且不可重復使用。金屬環(huán)墊適用的公稱壓力為2.0~42.0MPa。15第15頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、金屬齒形墊片金屬齒形墊片密封表面接觸區(qū)的V形筋形成許多具有壓差的空間線接觸，所以密封可靠，使用周期長。缺點是在每次更換墊片時，都要對兩法蘭密封面進行加工，因而費時費力。另外，墊片使用后容易在法蘭密封面上留下壓痕，故一般用于較少拆卸的部位。金屬齒形墊片適用的公稱壓力為1.6~25.0MPa。16第16頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四3、“O”型墊片“o”型空心金屬環(huán)墊用于高溫、高壓、超真空、超低溫的場合和不能使用金屬材料的場合?！皁”型金屬環(huán)墊的種類有單純型、開孔型、充壓型。

除了上述的墊片之外，還有平形、波形、透鏡形等金屬墊片，平時少見不一一介紹。17第17頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四金屬纏繞墊片（spiralwoundgasket）

18石棉橡膠墊片聚四氟乙烯墊片金屬橢圓墊片金屬八角墊片金屬齒形墊片金屬包覆墊片第18頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四五、相關法蘭知識19聯(lián)接件強度破壞很少見，多是密封不好而泄漏。設計中要防止介質(zhì)泄漏。第19頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四法蘭密封的原理：（法蘭計算見GB150-1998《鋼制壓力容器》）1、預緊力壓緊墊片。2、壓緊應力（墊片密封比壓力）到一定數(shù)值使墊片變形，密封面上微隙被填滿，形成初始密封條件。密封比壓力主要決定于墊片材質(zhì)。3、墊片材質(zhì)確定后，墊片越寬，為保證比壓力，預緊力越大，螺栓和法蘭尺寸也越大，所以墊片不應過寬，更不應該把整個法蘭面都鋪滿墊片。4、工作狀態(tài)內(nèi)壓軸向力拉伸，降低了壓緊應力。墊片有足夠回彈，補償變形，預緊密封比壓值不小于某一值(工作密封比壓)，保持良好密封。反之，回彈不足，則此密封失效。密封元件在操作壓力作用下，仍然保持一定的殘余壓緊力。螺栓和法蘭須有足夠大的強度和剛度，不發(fā)生過大的變形。

y=P/A式中P--墊片的有效壓緊力;A--墊片有效面積m=p/p1式中P---墊片的有效壓緊力；P1--管系的工作壓力20墊片系數(shù)m和預緊比壓力y見GB150-1998《鋼制壓力容器》表9-2第20頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四21第21頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四22對焊法蘭松式法蘭第22頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四23第23頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四壓力容器和管道中常用的法蘭密封面型式和特點：1、突面（RF）光滑平面，可車制密紋水線。結構簡單，加工方便，便于進行防腐襯里。接觸面積大，預緊時墊片容易往兩邊擠，不易壓緊。24第24頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四2、凹凸面（MFM）凸面和凹面相配合，凹面上放置墊片，防止墊片被擠出，適用于壓力較高。25第25頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四3、榫槽面(TG)槽中墊片不被擠動。螺栓力較小。獲得良好的密封效果。結構較復雜，更換墊片較困難。榫面容易損壞，適于易燃、易爆、有毒介質(zhì)及較高壓力。壓力不大時，即使直徑較大，也能很好密封。26第26頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四4、全平面（FF）與環(huán)連接面（RJ）全平面密封適合于壓力較小的場合（PN≤1.6MPa）；環(huán)連接面主要用在帶頸對焊法蘭與整體法蘭上，適用壓力范圍為（6.3MPa≤PN≤25.0MPa）27第27頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四

5、其他類型密封面高壓容器和高壓管道用球面（透鏡）和橢圓或八角形截面金屬墊片28第28頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四六、墊片選型

選用適當類型的墊片是保證良好密封效果的前提。墊片的選型主要是依據(jù)操作條件(溫度、壓力)及該條件下被密封介質(zhì)的性質(zhì)。首先，

（1）所選墊片的密封壓力必須能滿足使用壓力的要求；（2）所選墊片材料的物理化學性能要適應被密封介質(zhì)的性質(zhì)，滿足可壓縮性、回彈性、抗腐蝕性和抗氧化性等要求；

（3）所選墊片要和法蘭密封面的型式相匹配；（4）還需要符合相應的標準和規(guī)定，參考同行業(yè)的使用經(jīng)驗，考慮墊片的經(jīng)濟性等。29第29頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四30常用密封墊片的適用范圍及經(jīng)濟性能第30頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四31第31頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四32第32頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四七、結論

1.中低壓場合采用金屬纏繞墊在某些溫度、壓力不高的管道上，現(xiàn)在還在使用石棉橡膠墊。由于石棉橡膠墊易產(chǎn)生勃結法蘭、溶脹、填充劑碳化、氯離子和硫化物腐蝕等問題，故在油品介質(zhì)中不宜使用。而且，石棉制品不符合國際環(huán)保公約，已在很多國家、地區(qū)被禁用。中低壓場合可以考慮采用金屬纏繞墊替換現(xiàn)用的石棉橡膠墊。與石棉橡膠墊相比，金屬纏繞墊不易勃固在法蘭上，易于更換，而且密封可靠；與其他半金屬墊片(如柔性石墨復合墊、金屬包覆墊)相比，金屬纏繞墊的材料利用率高，價格比較便宜。33第33頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四通過改變金屬帶、非金屬帶、內(nèi)外環(huán)的材質(zhì)，金屬纏繞墊可適用于各種極度危害介質(zhì)、高度危害介質(zhì)、可燃介質(zhì)或溫度高、溫差大、極低溫環(huán)境，是一種密封性能良好的中壓墊片，可廣泛應用于各種中低壓設備和管法蘭密封。金屬纏繞墊的選用目前，金屬纏繞墊，尤其是石墨纏繞墊在煉油廠應用最為普遍，約占常用密封墊片的80%以上。金屬纏繞墊的選材主要由墊片的使用環(huán)境，特別是由被密封介質(zhì)的腐蝕性和潔凈性決定的。目前，我國常用的金屬帶為0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2；非金屬帶為柔性石墨、聚四氟乙烯或特制石棉；外環(huán)材料一般為碳鋼；內(nèi)環(huán)材料多與金屬帶材料相同。纏繞墊的形式需要與法蘭密封面的形式匹配（見前面纏繞墊說明P13）。34第34頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四警告:根據(jù)法律要求，含石棉成分的材料在處理時應采取防范措施，確保它們對人體健康不構成危害。35第35頁，共40頁，2023年，2月20日，星期四（1）石棉墊片雖然適用范圍比較廣（國外產(chǎn)品適用溫度可到550℃

，壓力可到25MPa)，密封性能好，切割安裝方便且價格便宜，