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1、垫片的选择内容提示：1、选择时的注意事项 正确选用密封垫片是保证设备无泄漏之关键。对于同一种工况，一般有若干种垫.1、选择时的注意事项正确选用密封垫片是保证设备无泄漏之关键。对于同一种工况，一般有若干种垫片可供选择。必须根据介质的物性、压力、温度和设备大小、操作条件、连 续运转周期长短等情况，合理地选择垫片，扬长避短，充分发挥各种垫片的特点。选择垫片时，应充分考虑下列因素：(1) 有良好的弹性和恢复性，能适应压力变化和温度波动；有适当的柔软性，能与接触面很好地贴合；(3)不污染工艺介质； 有足够的韧性而不因压力和紧固力造成破环；(5) 低温时不硬化，收缩量小；(6) 加工性能好，安装、压紧方便
2、；(7) 不粘结密封面、拆卸容易；(8) 价格便宜，使用寿命长。在垫片的使用中，压力和温度二者是相互制约的，随着温度的升高，在设备 运转一段时间后，垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象，机械强度也会下降， 密封的压力降低。反之亦然。例如，手册上列举高压石棉橡胶板XB450在水、蒸 汽介质中，使用温度450C、压力6MPa该材料作密封性能试验时，在 440r 450C、12MPa勺蒸汽中保压30分钟)。但在长期实际使用中，温度若达 到450C，所能密封的压力仅0.30.4MPa。对于渗透性强的气体介质则仅有 0.10.2MPa。上述情况，在选用时应予以充分考虑。2、国产垫片的选用(1)工业橡胶板
3、 天然橡胶适用于水、海水、空气、惰性气体、碱类、盐类水 溶液等介质，但不耐矿物油和非极性溶剂，长期使用温度不超过 90C，低温性 能优异，可在-60C以上使用。丁腈橡胶适用于石油类产品，如石油、润滑油、燃料油等，长期使用温度为 120C，如在热油中可耐150C，低温为-10- 20C。氯丁橡胶适用于海水、弱酸、弱碱、盐溶液，耐氧和臭氧老化性能优异，耐 油性次于丁腈橡胶而优于其他通用橡胶，长期使用温度低于90C，最高使用温度不超过130C，低温为-30- 50C。氟橡胶有多个品种，它们分别具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶 剂性能。可以在几乎所有的酸类介质以及一些油和溶剂中使用， 长期使用
4、温度低 于 200C。橡胶板材作为法兰垫片，多用于管道或经常拆卸的人孔、 手孔，压力不超过 1.568MP&因在各类垫片中，橡胶垫片最软，贴合性能好，在较小的预紧力下就 能发挥密封效果。正因如此，在承受内压时，因垫片偏厚或硬度偏低而容易被挤 出。橡胶板材在苯、酮、醚等有机溶剂中使用，易出现溶胀、增重、变软、发粘 现象，导致密封失效。一般溶胀度超过 30%就不能使用。在低压(尤其是0.6MPa以下)、真空情况下，采用橡胶垫较为适宜。橡胶材 料致密性好，透气率低。例如氟橡胶，最适宜作真空容器的密封垫片， 真空度最 高可达1.3 x 10-7Pa。橡胶垫在10-110-7Pa真空度范围使用时，需经烘
5、焙和抽 气处理。(2) 石棉橡胶板价格较其它垫片低，使用方便；最大问题是：垫片材料虽然 加入了橡胶和一些填充剂，仍无法将那些串通的微小孔隙完全填满， 存在微量渗 透。故在污染性极强的介质中，即使压力、温度不高也不能使用。当用于一些高 温油类介质时，通常在使用后期，由于橡胶和填充剂碳化，强度降低，材质变疏 松，便在界面和垫片内部产生渗透，出现结焦和发烟现象。另外，石棉橡胶板在 高温下易粘结在法兰密封面上，给更换垫片带来了许多麻烦。在受热状态下，垫片在各种介质中的使用压力取决于垫片材料的强度保持 率。石棉纤维材料中存在着结晶水和吸附水。110C时，纤维之间的吸附水已有2/3析出，纤维的抗拉强度约降
6、低10%;368C时，吸附水全部析出，纤维的抗拉 强度约降低20%超过500C，结晶水开始析出，强度则更低。介质对石棉橡胶板 的强度影响也很大。例如，在航空润滑油和航空燃油中，400号耐油石棉橡胶板横向抗拉强度相差80%这是由于航空燃油对板材中橡胶的溶胀比航空润滑油严 重之故。考虑到上述因素，国产石棉橡胶板XB450的推荐安全使用范围：温度250C 300C，压力33.5MPa;400号耐油石棉橡胶板使用温度不宜超过 350C。石棉橡胶板含有氯离子和硫化物，吸水后容易与金属法兰形成腐蚀原电池， 尤其是耐油石棉橡胶板中硫磺含量高出普通石棉橡胶板好几倍，故在非油性介质中不宜使用。垫片在油品和溶剂类
7、介质中会发生溶胀现象，但在一定范围内，对 密封性能基本没有什么影响。例如，400号耐油石棉橡胶板在常温航空燃油中作 24小时浸泡试验，要求因吸油重量增加不得超过 15%国产石棉橡胶板与国外名牌产品相比尚有一定差距。某单位的统计数字表明，在超过350C的油介质中，凡使用石棉橡胶板不漏的大多为进口产品。日本石油工 业标准JPI-7S-71石油工业用石棉橡胶板使用标准，使用期限约为一年。(3) 聚四氟乙烯 聚四氟乙烯在受压及高温下易冷流及蠕变，故一般用于低 压、中温、强腐蚀以及不允许污染的介质，如强酸、强碱、卤素、药品等。安全 使用温度在150C，压力IMPc以下。填充聚四氟乙烯虽然强度高些，但使用
8、温 度也不超过200C，且耐腐蚀能力下降。聚四氟乙烯包垫最高使用压力一般不超 过 2MPa由于温度升高，材料发生蠕变，致使密封压力明显下降。即使不升温， 随着时间的延长，密封面的压紧应力也会下降，产生“应力松弛现象。该现象在 各种垫片中都会产生，只是聚四氟乙烯垫的应力松弛现象较为严重，应予注意。聚四氟乙烯的摩擦系数较小(压紧应力大于4MPa摩擦系数为0.0350.04)， 预紧时垫片易向外滑移，所以最好采用凹凸式法兰面。当采用平面法兰时，可将 垫片外径接触螺栓，利用螺栓阻止垫片外滑。由于搪玻璃设备是在金属表面喷涂 了一层瓷釉后烧结而成的，釉层很脆，加之喷涂不均匀和釉层流动，法兰表面平 面度较差
9、。采用金属复合型垫片易损坏釉层，所以推荐使用芯材由石棉板加橡胶 的聚四氟乙烯包垫。这种包垫既容易与法兰面贴合又耐腐蚀，使用效果良好。有许多厂在温度、压力不高的强腐蚀介质中，采用石棉橡胶板外缠聚四氟乙 烯生料带，用于经常拆卸的人孔、管道上。由于制作、使用方便，颇受欢迎。(4) 石棉树脂板和浸渍石棉板垫片 多用于各种酸性介质的管道、泵、阀、进 出口法兰，其使用温度在 80C、压力在0.6MPa以下。石棉编制垫片适用于压力0.1MPa以下，温度不超过800C的低压、高温工 况。并可根据设备的具体要求，编织成不通宽度、厚度、直径的垫片。或将石棉 带剪下后直接敷在法兰表面。它用于大型硫酸、硝酸氧化炉以及
10、一些未经加工的 设备接口处，效果远远超过原来的石棉绳。(5) 金属包石棉垫由金属薄板包覆石棉板或石棉橡胶板，使其不与介质直接 接触，避免了石棉纤维强度下降，客服了渗漏现象，从而扩大了石棉橡胶板的使 用范围。一般金属包石棉垫使用温度为 450C (个别也有达600700C,如在常压 0.16MPa的烟道气中)，使用压力为4MPa最高可达6MPa如压力再增高，垫 片易产生横流现象，芯材从搭接处挤出。由于金属包石棉垫需要较大的螺栓拧紧力，即使当使用压力低于2.45MPa,也不能采用pg25公斤级以下的法兰。否则，法兰、螺栓的刚度就显得不够，产 生变形而导致密封失效。有人认为，若将芯材改为弹性较好的合
11、成橡胶， 其紧固 力就会下降。其实不然，因为芯材改软后，紧固力被芯材吸收，不能提供金属板 在法兰面上贴合所需的紧固力， 包垫反容易被极坏。另外，在含氯离子较多的介 质以及酸性介质中，不锈钢包垫及铁皮包垫的搭接处易产生缝隙腐蚀。温度高于450C，芯材可使用陶瓷纤维或碳纤维。某钢铁厂采用金属包陶瓷 纤维垫片用于1100C的高温，使用二年尚未损坏。柔性石墨作芯材是最合适的。 目前，国内已批量生产金属包柔性石墨垫。其使用效果优于金属包石棉垫。金属包垫能制成各种形状，大量用于各种热交换器、反应器的大盖、装卸孔、 人孔法兰等。国内曾制作过直径为 2m的铁包垫，使用情况良好。在金属包垫的表面贴覆一层柔性石墨
12、薄板，这种垫片与表面未包覆的同类金 属包垫相比，预紧比压较小，密封性能更佳。图2-9为两者压紧应力与泄漏量的 关系曲线。目前国内尚无此产品，故有的单位将现有的柔性石墨皱纹带贴在金属包垫以 及金属平垫、齿形垫甚至石棉橡胶垫表面，解决了许多泄漏难题。例如某厂的热 交换器，压力为5.88MPa温度450C，介质为氢/油气。曾用过金属平垫、齿形 垫，均有泄漏。后在平垫上贴了柔性石墨皱纹带，解决了这一问题。应该指出， 这种垫片形式是一种解决法兰垫片泄漏的简便措施，贴覆柔性石墨带的工作性质 量直接影响设备能否正常运转。若在带材背面涂刷一层胶水，可提高贴覆质量。 金属缠绕垫 金属缠绕垫巧妙地利用金属的耐热性
13、、回弹性和强度以及非 金属材料的柔软性，所以密封性能较好，其中又以不锈钢带缠绕柔性石墨垫的性 能为最佳。其预紧比压较石棉缠绕垫小，不存在石棉纤维毛细孔渗漏的缺点。图 2-10为两者预紧比压与泄漏量的关系曲线。在油介质中，金属带材多使用 0Cr13,而其它介质则推荐使用1Cr18Ni9Ti。不锈钢带柔性石墨缠绕垫在气体介质中，使用压力为 14.7MPa （国内有高达 19.6MPa），在液体中可用至30MPa温度-190+600C （在无氧、低压情况下可用 至 1000C）。聚四氟乙烯的耐低温性能良好，它在低温下的屈服强度大大高于常温时的强 度。所以聚四氟乙烯缠绕垫可用于低温介质，如液态烃等。同
14、时，因加入金属带 提高了导热性，聚四氟乙烯缠绕垫使用温度可达 250C，在酸性介质中可用至 9MPa 200C。缠绕垫用于压力和温度波动较大的换热器、 反应器、管道、阀门、泵进出口 法兰较为合适。对于中等以上压力、温度超过 300C者，应考虑使用带内环、外 环或内外环。若使用凹凸面法兰，配带内环的缠绕垫效果更好些。在柔性石墨缠绕垫两面贴覆柔性石墨板也能取得好的密封效果。某大型化肥厂废热锅炉属高温高压关键设备，用带外环的柔性石墨缠绕垫，满负荷时不漏， 减负荷时则漏。在垫片两面增加了 0.5mm厚的柔性石墨板，剪成圆弧状，接头部 分采用斜口搭接，使用情况良好。(7) 金属平垫、波形垫和齿形垫金属平垫和金属波形垫一般用于中、高压阀 门、管道和直径较小的设备法兰上。使用压力则根据温度的不同，前者为 1.56831.36MPa,后者为1.5683.92MPa。垫片材质根据介质和温度选取。(8) 八角垫和椭圆垫 用于梯形槽面法兰的八角垫和椭圆垫(炼油行业俗称 “土钢圈”)密封性能均好。在沟槽的锥面上，八角垫为面接触而椭圆垫是线接触。因此，椭圆垫在低紧固力下贴合性好，但需进行二次紧固 ；而八角垫一般一 次紧固后，不易出现泄漏。它们的不足之处为要求较大的螺栓拧紧力， 当用于低 压高温情况时，法兰等级须在 pg25公斤级以上。