ï»?!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3c.org/TR/1999/REC-html401-19991224/loose.dtd"> 法兰密封垫片在燃气系¾lŸ的选用
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法兰密封垫片在燃气系¾lŸ的选用
http://www.chinaseal.cn/ (2004-9-13 12:24:46) 中å¯d密封技æœ?/font>
法兰密封垫片在燃气系¾lŸ的选用
垫片密封件是工业装置最ä¸ÞZ¸€般的静密ž®?/a>形式åQŒ而泄漏是很多工业生äñ”˜q‡程中生产装¾|®最为常见的失效形式。据¾lŸ计åQŒ在çŸÏxÑa化工企业非计划维修工作量æœ?0-80%是用来维修密ž®�装¾|®的。随着çŽîC»£工业生äñ”的发展,各工业部门,ž®¤其是大型石油化工企业,火力发电厂,核电站和其它工业企业对密ž®�垫片的性能提出愈来愈高的要求。燃气系¾lŸ也不例外,ç”׃ºŽ燃气易燃、易爆和有毒½{‰特性ä‹É得燃气系¾lŸ对在其中ä‹É用的垫片密封要求也提出更高的要求åQŒ本文针对目前在燃气¾pȝ»Ÿ中常用石‹‚‰橡胶垫、聚四氟乙烯垫、缠¾l•垫、高强石墨垫、æ‡L齿复合垫½{‰垫片,介绍其性能特点òq¶结合燃气系¾lŸ的情况提出选用时值得注意的问题ã€?

 1 .燃气¾pȝ»Ÿ中常用垫片及其特æ€?

 1.1çŸÏx£‰Š™¡胶板垫ç‰?/a>

 ˜q™是应用最早的传统密封材料åQŒ包括普通型和耐æÑa型二大类。其中又分高压、中压和低压各种牌号。石‹‚‰橡胶板¾pȝ”±çŸÏx£‰¾U¤维、胶料及其它填充材料¾l�æ؜炼加热和辊压而成åQŒ其中耐æÑa板还要加热硫化处理。由于石‹‚‰纤¾l´强度较高,又能耐较高的温度(çŸÏx£‰耐温性能通常åœ?80℃以内,高于此温度时çŸÏx£‰¾U¤维内的¾l“晶水会分解而失åŽÕd¼ºåº?åQŒ材料来源广泛,刉™€ 上便于工业化生产,能根据需要在现场做成各种形状和规格的垫片åQŒä‹É用较为方便,ä»äh ¼便宜åQŒ因此,一直以来是应用较广的传¾lŸ密ž®�材料。但˜q™种材料密封性能òq¶不é«?其密ž®�性通常åœ?×10-2ï½?x10-3Cm3N/S左右)åQŒ特别是˜q™种垫片的橡胶等¾l„䆾å®Ҏ˜“受温度和介质(如溶å‰?的作用而损坏,而且在ä‹É用时很容易发生应力松弛现象,影响它的密封性能和寿命,此外ç”׃ºŽçŸÏx£‰¾pÖM�h们公认的致癌物,从七十年代è“våQŒ世界上不少国家已陆¾l­制订法律将其列入禁用范å›ß_¼Œ随着äºÞZ»¬对设备密ž®�要求的提高以及密封技术的发展åQŒ石‹‚‰橡胶材料已逐步为其他新材料所代替åQŒä‹É用量正逐渐减少。一般只应用于温度、压力不高的非重要设备场合ã€?

 1.2聚四氟乙烯垫ç‰?/a>

 聚四氟乙烯材料具有非å¸怼˜¿U€的化学耐蚀性和宽广的耐温ç‰Ҏ€§,它能耐包括酸åQŒ碱åQŒ溶剂等各种化学介质的腐蚀åQŒ其耐温可以ä»?250℃~å�?50℃,而且å…ähœ‰‹z�净不污染等特点åQŒ因此常用于化工、食品,医药½{‰企业作为密ž®�垫片,但这¿U�材料最大缺ç‚Ҏ˜¯其冷‹¹�性能åQŒ即使在常温下,也会随着旉™—´的推¿UÕd…¶接触应力会减ž®‘,卛_®¹易äñ”生应力松弛,从而媄响垫片的密封寿命ã€?

 1.3膨胀矛_¢¨¾~ 绕式垫ç‰?/a>

 ¾~ 绕式垫片在30òq´代国外ž®±已有采用,我国六十òq´代以后开始大量生产和推广使用。早期缠¾l•式垫片¾pÖM»¥çŸÏx£‰作äؓ填充材料åQŒ由于石‹‚‰填充的¾~ 绕式垫片密ž®�性不如膨胀矛_¢¨åQŒ而且çŸÏx£‰¾p»致癌物质,因此现在的缠¾l•式垫片多以膨胀矛_¢¨作äؓ填充材料。膨胀矛_¢¨¾~ 绕式垫片具有良好的密封性能åQŒ能适应高温高压参数的要求,其回å¼Ҏ€§也较好åQŒ在温度和压力变化的场合仍能保持较好的密ž®�æ€?其密ž®�性能指标通常可达1x10-4Cm3N/S)åQŒ系以往çŸÏxÑa、化工、电力等¾pȝ»Ÿ使用较äؓ普通的垫片。但是,ç”׃ºŽ¾l“构和制造上的原因,¾~ 绕式垫片的¾~º陷也是很明昄¡š„。正如有的行家所指出的“这¿U�垫片目前用得最多,但问题也出得最多”,˜q™就是ä�h们通常所说的“散架”和压溃(或称“失½E³â€?问题。所谓“散架”包括两¿U�情况:一是在刉™€ 、运输和安装˜q‡程中垫片发生散开而损坏。这是由于缠¾l•式垫片¾l“构上只是通过¾~ 绕互相咬合形成åQŒä‹É垫片无法形成整体牢固的结构,因而很å®Ҏ˜“散开损坏åQŒ给垫片的运输和安装造成困难åQŒ这¿U�情况尤以大规格垫片(如冷换设备上的垫ç‰?为甚。二是缠¾l•式垫片在ä‹É用过½E‹中受到很大的压紧力åQŒ外层用以固定的焊点在周向力的作用下很容易发生拉脱损坏,使整个垫片“散架”最¾lˆ导致密ž®�失效。由于周向应力的大小与直径成正比åQŒ垫片的规格­‘Š大åQŒ拉脱损坏就­‘Š易。所谓“压溃â€?或“失½E³â€?是垫片在使用时受很大的压紧比压,填充ç‰?膨胀矛_¢¨)受压产生的内应力向内径方向作用于内层钢带åQŒä‹É钢带受到外压力作用。当外压力超˜q‡一定值时åQŒ由钢带围成的钢带圈犹如薄壁容器受过分外压力作用而失åŽȝ¨³定性,局部地方向内凹陸P¼Œ使垫片发生损坏,坯D‡´密封失效。压紧力­‘Š高åQŒ垫片尺寸越大就­‘Š容易发生“压溃”。从现场调查看,不少用于å†äh�¢讑֤‡的缠¾l•式垫片¾l�ä‹É用后拆开法兰时发现垫片已被压“散架”或“压溃”,因而泄漏往往ž®׃»Ž˜q™些部位发生。因此äؓ了克服其“散架”和“压溃”的¾~º陷åQŒ可在缠¾l•垫的内外径处加装内、外加强环,做成带内环、外环或内外环的¾~ 绕垫ã€?

 ¾~ 绕式垫片属于半金属垫片åQŒ其压羃刚性比较大åQŒ因此要求在­‘›_¤Ÿ的螺栓力下才能达到其良好的密ž®�性和寿命åQŒ通常适用于高温、高压等场合ã€?

 1.4高强矛_¢¨复合åž?/a>

 高强矛_¢¨复合垫片是以¾l�冲刺的金属薄板为骨æžӞ¼Œ在其表面复合膨胀矛_¢¨构成的:作äؓ骨架的金属薄板仅起增加强度和整体刚性的作用åQŒ以便制作和使用较äؓ方便åQŒ但起密ž®�作用的仍然是膨胀矛_¢¨材料本èín。膨胀矛_¢¨材料(又称柔性石å¢?æ˜?0òq´代¾ŸŽ国联碳公司发明的新型密ž®�材料、它有极其优¿U€的耐温æ€?ä»?260ï½?1500â„?、耐腐蚀æ€?能耐绝大部分化学介è´?有很低的摩擦¾pÀL•°åQŒ能自润滑、导热性极好,耐辐ž®„,应力村ּ›率小åQŒ做成密ž®�äšg有很好的密封性能。因此,它的出现被认为是密封材料领域的一‹ơ革命。膨胀矛_¢¨的缺ç‚Ҏ˜¯其机械强度还不够高,因而在单独使用时受到限制。äؓ此,在开发应用上更多的是与其它材料复合做成复合型密封ä»Ӟ¼Œ前面所˜q°的膨胀矛_¢¨¾~ 绕垫就是以膨胀矛_¢¨作äؓ填充材料åQŒ与金属带通过¾~ 绕方式做成的复合型垫片。高强石墨垫片也是膨胀矛_¢¨与金属骨架复合而成的垫片。因此,它具有膨胀矛_¢¨材料所å…ähœ‰的密ž®�性能好,耐温范围òq¿,能耐大多数化学介质多种溶剂的äçR蚀åQŒ是性能较好的密ž®�垫片,但由于材料强度不高,在高压情况下使用其安全性不够,因此åQŒ国内外一般系作äؓ非石‹‚‰密ž®�材料用于取代传¾lŸ的çŸÏx£‰Š™¡胶æ�ѝ€?

 1.5 波é‹É复合垫片

 波é‹É复合垫片是九十年代以来才发展èµäh�¥的新一代法兰密ž®�垫片,自九十年代推向市åœÞZ»¥来已在石沏V€�化å·?包括燃气)、电力等各工业部门获得广泛应用åƈ取得很好的效益。目前æ‡L齿复合垫片的国家标准已正式颁布实施ã€?

 波é‹É复合垫片¾pȝ”±ç‰Ҏ®Š构造的金属骨架与膨胀矛_¢¨材料复合而成。金属骨架的上、下表面开有相互错开的特ŒDŠåŞ状的同心园沟槽,其上复合上一层适当厚度的膨胀矛_¢¨材料åQŒ最¾lˆ构成整体结构的垫片。由于复合垫片的金属骨架既带ž®–é‹É、又是æ‡L¾U¹状的,故名为æ‡L齿复合垫片。ä‹É用时ç”׃ºŽ法兰的压紧,复合在垫片上的石墨材料被压羃˜q›入沟槽åQŒ金属骨架上、下表面的环形é‹Éå³îC¸Ž法兰面紧密接触åƈ在法兰的˜q›一步压紧下产生å¼Ҏ€§变性、ä‹É膨胀矛_¢¨被高度压¾~©和ž®�闭在金属骨架与法兰面之间所形成的环形密闭空间里。由此åŞ成了波é‹É复合垫片的特有性能åQŒ一道道金属骨架的尖齿峰˜qž同被高度压¾~©的膨胀矛_¢¨材料构成一道道严密的密ž®�,整个复合垫片实际上具有多道金属密ž®�与膨胀矛_¢¨材料密封的联合作用。而特ŒDŠ构造的金属骨架ž®±像å¼Ҏ€§元件一样ä‹É复合垫片å…ähœ‰良好的弹性。由于æ‡L齿复合垫片的ç‰Ҏ®Š构造ä‹É之与其他垫片相比å…ähœ‰一¾pÕdˆ—更äؓ优异的性能特点ã€?

 (1)优异的密ž®�性。由于æ‡L齿复合垫片具有é‹É形金属密ž®�和非金属膨胀矛_¢¨密封的双重作用而且它的密封带是完全隔开çš?˜q™有别于¾~ 绕式垫片的螺旋形带)åQŒ因此ä‹É它具有特别优良的密封性。气密性试验表明,波é‹É复合垫不仅在35MPa压紧下能辑ֈ°极高的密ž®�æ€?泄漏率可è¾?0-5cm3/s¾U?åQŒ而且在低压下仍有优异的密ž®�性。在15MPa比压下气密性仍辑ֈ°10-3cm3/s¾U§指æ ?çŸÏx£‰Š™¡胶板标准规定仅ä¸?0-2Cm3/S)ã€?

 (2)回弹性能优良åQŒ密ž®�寿命长。由于æ‡L齿复合垫片具有特ŒDŠ构造的波é‹É状弹性骨架而且构成复合垫片的金属和膨胀矛_¢¨材料å…ähœ‰极好的耐高温、耐流体äçR蚀的性能、不会老化åQŒ垫片的å¼Ҏ€§主要由ç‰Ҏ®Š构造的金属骨架产生、不必担心ä‹É用时会äñ”生应力松弛,因此能长期保持优异的密封性能ã€?

 (3)安全可靠性高。æ‡L齿复合垫片ä‹É用时金属骨架的环形é‹Éå³îC¸Ž法兰面紧密接触,其膨胀矛_¢¨材料为坚固的金属骨架和法兰面所ž®�闭åQŒ因此不必担心膨胀矛_¢¨材料会被高压‹¹�体冲走åQŒ也不必担心会像¾~ 绕垫片那样被压“散架”或“压溃â€?“失½E³â€?。æ‡L齿复合垫片实际上å…ähœ‰与金属垫片同æ ïLš„安全可靠性ã€?

 (4)使用安装方便。æ‡L齿复合垫¾pÕd¸¦金属骨架的整体结构,在运输和使用安装中不必担心像¾~ 绕式垫片那样会“散架”。此外,波é‹É复合垫厚度较è–?通常2ï½?mm)åQŒ在用于凸凹型或榫槽型法兰时可以留出­‘›_¤Ÿ深度作äؓ凸型法兰安装时定位用åQŒ因而安装方便,能确保安装质量,避免¾~ 绕式垫片通常因厚度较大、媄响定位而容易äñ”生压偏的现象ã€?

 (5)适应性广。æ‡L齿复合垫片几乎可以适用于绝大多场合åQŒ包括高、低æ¸?-200℃~+700â„?和高、低åŽ?真空ï½?5MPa)åQŒ由相应的金属骨架材料制造的波é‹É复合垫片可用于包括大多数腐蚀性流体在内的各种场合ã€?

 (6)¾l�济性。æ‡L齿复合垫片是一¿U�经‹¹Ž型垫片。尤其是在石油化工和电厂中各¿U�æÑa品、蒸气等非腐蚀性流体场合,采用ç”Þq¢³钢构成的波é‹É复合垫代替缠¾l•式垫片或é‹É形垫½{‰可为用戯‚Š‚省费用ã€?

 2 燃气¾pȝ»Ÿ密封垫片选用的一般徏è®?

 燃气¾pȝ»Ÿ介质的工冉|¯”较特ŒDŠ,虽然燃气¾pȝ»Ÿ的实际操作参数如温度、压力等不高åQŒ但燃气¾pȝ»Ÿ的不ž®‘介质本íw«属于易燃、易爆甚è‡Ïxœ‰毒的气体åQŒ如果密ž®�不良会引è“v严重的后果。因此必™åÖM»Ž安全角度对密ž®�垫片的选择¾l™予­‘›_¤Ÿ的重视ã€?

 传统的石‹‚‰橡胶板ž®½管有一定的密封性,材料来源òq¿泛åQŒä­hæ ég¾¿宜,又便于现场制作。因而过åŽÕdœ¨各工业部门的很多场合åQŒ包括燃气系¾lŸ曾大量使用。随着çŽîC»£工业的发展,各工业部门尤其是çŸÏxÑa化工¾pȝ»Ÿ(包括燃气¾pȝ»Ÿ)对密ž®�垫片的性能提出了更高要求。由于石‹‚‰橡胶板的材料容易受到石油化工系¾lŸ介质的侵蚀而损坏最¾lˆ媄响密ž®�的使用寿命åQŒ因此在密封领域新材料不断涌现的情况下,以往的石‹‚‰橡胶板在石油化工及燃气¾pȝ»Ÿ中的应用已愈来愈ž®‘,所以在燃气¾pȝ»Ÿ中ä‹É用石‹‚‰橡胶作为垫片应¾l¼合考虑åQŒè°}慎选用ã€?

 聚四氟乙烯作为密ž®�垫片,其对介质的稳定性是它最½H�出的优点,而且在通常的情况下密封性也是很好。问题是因其固有的冷‹¹�性在很大½E‹度上媄响发它的使用。特别在温度较高、压力较高的场合或压力、温度æ‡L动或½Ž¡道配置情况较äؓ复杂的时候,因冷‹¹�性而导致应力松驰最¾lˆ会影响它的密封寿命。因此这¿U�垫片通常可在常温下、压力不高或温度、压力稳定的场合视其对密ž®�的要求高低¾l¼合考虑后ä‹É用ã€?

 理论上膨胀矛_¢¨¾~ 绕式垫片在材料及性能上均能满­‘³燃气系¾lŸ的使用要求åQŒ尤其是在压力、温度较高的及参数æ‡L动情况下采用膨胀矛_¢¨¾~ 绕垫片效果也比较好åQŒ但是正如前面所˜q°由于缠¾l•式垫片存在å®Ҏ˜““散架”和“压溃”的¾~º陷åQŒ在选用时应æ Ҏ�®法兰的型式选择相应的垫片型式,òq³面型和凔R�¢型法å…îC¸€定要选用带内、外环型或外环型¾~ 绕垫,凹凸面型法兰应选用带内环型¾~ 绕垫。基本型¾~ 绕垫片只适用于榫槽法兎ͼŒ˜q˜要特别注意的是在低压管道系¾lŸ中选用¾~ 绕式垫片必™å»考虑法兰螺栓应力能否满èƒö垫片压羃的要求,因äؓ¾~ 绕式垫片属于半金属型垫片,它要求较高的螺栓力,因此åQŒ缠¾l•式垫片一般只适用于中压以上的法兰åQŒ如在低压法å…îC¸Š使用可能因螺栓力不èƒö而无法获得应有的密封效果ã€?

 高强矛_¢¨垫具有较好的密封性。因其膨胀矛_¢¨层较厚,å¯Ҏ³•兰面的加工要求不高,适用于低压场合ä‹É用,特别是可用来取代˜q‡去—般参数场合下ä‹É用的çŸÏx£‰Š™¡胶æ�ѝ€?

 波é‹É复合垫片å…ähœ‰一¾pÕdˆ—与众不同的特性ä‹É它具有广泛的适应性,它既适用于高温场合,也能适用于低温甚臌™¶…低温场合åQŒ既能在高压è¾?5.0MPa下ä‹É用,也可以在低压和真½IÞZ¸‹使用åQŒ因为它的双重密ž®�机理中含有¾U¯石墨的非金属材料密ž®�层åQŒ这些石墨层使它在法兰表面加工要求不高时也能辑ֈ°良好的密ž®�,而且它在压羃应力很低的情况即能保持很高的密封性,因此在燃气系¾lŸ中使用时不论其参数如何均能获得满意的效果。æ‡L齿复合垫片自90òq´代初进入市åœÞZ»¥来,已在çŸÏxÑa、化工、电力、轻¾Uº等各工业部门获得广泛的应用。实际应用的工况参数已从低压è‡?6MPa高压åQŒ温度从-96℃的½Iº分¾pȝ»Ÿè‡?00℃的高温裂解¾pȝ»Ÿ。垫片规æ ég»ŽDNl0的管道法兰至DN2500的容器法兎ͼŒ波é‹É复合垫片在这些领域的应用均获得用æˆïLš„高度评ä­h。近几年åQŒæ‡L齿复合垫片亦已在燃气¾pȝ»Ÿ获得推广应用åQŒ如佛山燃气æ€Õd…¬å�总Ž1999òq´开始来用æ‡L齿复合垫取得很好效果åQŒ目前已有省内包括广州、佛山、韶兟뀁东莞、中山、白云新机场½{?0多家燃气¾pȝ»Ÿ的单位系用æ‡L齿复合垫片作为燃气系¾lŸ的法兰垫片ã€?br>

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