?密封垫片与螺栓同法兰的连接

垫片：

密封垫片是夹持在一对法兰密封面之间的单个密封零件。安装时，通过拧紧螺栓对法兰施加一外力，该外力传递给垫片，使垫片发生压缩变形。膨胀石墨缠绕式垫片具有良好的密封性能，能适应高温高压参数的要求，其回弹性也较好，在温度和压力变化的场合仍能保持较好的密封性(其密封性能指标通常可达1x10-4Cm3N/S)，系以往石油、化工、电力等系统使用较为普通的垫片。从能量的概念出发，外力作用垫片所做的功，若不考虑任何能量损失，将全部转变为变形能，贮存于垫片内。工作时，密封流体压力迫使法兰密封面分离，压缩垫片的载荷被部分卸除，贮存于垫片中的变形能以做功的方式来***变形，即垫片释放其能量。若贮存的变形能尚有剩余，垫片与法兰密封面仍保持接触，法兰不会发生泄漏。所以，垫片也被描述为“密封在两个表面之间，并贮存有能量的一个装置”。

一、螺栓法兰连接系统

如技术上和经济上可行，能够制造出十分光滑和精细的两被连接件的接合面，并用螺栓连接起来，使两接合面始终保持接触，则接合面之间就不需要放置垫片，此种螺栓连接称为无垫螺栓接头（non-gasketed bolt joints），常用于汽车、飞机、钢结构、重型设备等领域。但是由于设备结构和尺寸的限制，加工和安装很难得到理想的光滑接合面；其次，接合面也会随时间产生腐蚀或磨蚀变得不光滑。抗化学腐蚀所选用的垫片应不受化学介质的腐蚀，而且不能污染介质。因此，需要在这些接合面中间安装垫片作为过渡元件，以此与结合面形成紧密的接触，提供连接必需的密封，并与无垫螺栓接头相比，可以在较低螺栓载荷下经济地实现密封，该种螺栓连接称为垫片螺栓接头（gasketed bolt joints），是压力管道，压力容器和承压设备应用***广泛，使用***频繁的可拆式连接。由于被连接件通常采用一对法兰，法兰一端与壳体或管道相连，并用一组螺栓将两法兰紧固在一起。通常把此类螺栓连接称为螺栓法兰连接（bolted flanged connection,BFC）或螺栓法兰接头（bolted flanged joint,BFJ），如图3.18所示。

四氟包覆石棉垫片

由此可见，BFC是一个由法兰、螺栓和垫片等元件组成的组合件。两个法兰可以是同样型式和材料的法兰，也可以是不同型式和（或）材料的法兰，或者其中一个是用螺栓连接的平盖。而垫片总是比法兰密封软的材料制成。

二、两种螺栓法兰连接型式

根据密封原理，将螺栓法兰连接分为浮动型（floating type,FL）或金属与金属非接触型（nonmetal-to-metal contact）螺栓法兰连接和金属与金属接触型（metal to metal contact,MMC）螺栓法兰连接两大类。如图3.19（a）所示，浮动型的螺栓法兰连接指垫片夹持在一对法兰的两个接合面之间，自从预紧螺栓的安装开始，知道法兰连接的整个服役期内，法兰接合面不发生任何接触，因此螺栓预紧载荷完全作用在垫片上，而进入运行后，垫片初始载荷将随外部载荷作用增加或减少，且垫片上的载荷分布也是不均匀的。其次，MMC法兰螺栓连接也减少了螺栓因承受循环载荷，发生疲劳或松脱的***。而金属与金属接触型（下称“MMC”）的螺栓法兰连接可使用与浮动型螺栓法兰连接同样的法兰，只是将某些型式的压缩限制装置放在螺栓中心圆内的法兰接合面上，次压缩限制装置也可以是垫片一部分货***的一个部件，起限位器的作用，如图3.19（b）所以。因此，当螺栓预紧后，法兰的两接合面金属或法兰接合面金属与压缩限制器金属之间发生机械接触。相比浮动型，MMC型螺栓法兰连接的主要特点是螺栓必须被施加到足够高的载荷，除了达到金属接除外，且保证在其后任何外部载荷作用下，在整个法兰连接的全生命周期内始终保持金属接触而不脱离，这样垫片上载荷也总是保持固定，并周向均匀分布。压缩限制装置起了承揽外部载荷的作用，提供了法兰接头***j的密封性能。因此，浮动型和MMC型法兰螺栓连接的主要区别在于垫片环境的任何改变不会导致干扰垫片载荷大小和分布的风险，因这些干扰，包括自重、流体压力、外弯矩和温度变化等载荷及其波动都被转移到螺栓和机械接触部件上去。其次，MMC法兰螺栓连接也减少了螺栓因承受循环载荷，发生疲劳或松脱的***。此外，它还提高了法兰的刚性，减少了法兰的转角。

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?法兰密封垫片在燃气系统的选用

随着现代工业生产的发展，各工业部门，尤其是大型石油化工企业，火力发电厂，***站和其它工业企业对密封垫片的性能提出愈来愈高的要求。而日常中，我们常见的密封垫片有以下几种类型，根据不同类型其使用性能特点也有所不同。燃气系统也不例外，由于燃气***、***和***等特性使得燃气系统对在其中使用的垫片密封要求也提出更高的要求，本文针对目前在燃气系统中常用石棉橡胶垫、聚四氟乙烯垫、缠绕垫、高强石墨垫、波齿复合垫等垫片，介绍其性能特点并结合燃气系统的情况提出选用时值得注意的问题。

石棉橡胶板垫片

这是应用***早的传统密封材料，包括普通型和耐油型二大类，其中又分高压、中压和低压各种牌号。应选用不会溶胀和膨胀，防介质渗透性强的石墨为主体缠绕式垫片，波齿复合垫等。石棉橡胶板系由石棉纤维、胶料及其它填充材料经混炼加热和辊压而成，其中耐油板还要加热硫化处理。由于石棉纤维强度较高，又能耐较高的温度(石棉耐温性能通常在480℃以内，高于此温度时石棉纤维内的结晶水会分解而失去强度)，材料来源广泛，制造上便于工业化生产，能根据需要在现场做成各种形状和规格的垫片，使用较为方便，价格便宜，因此，一直以来是应用较广的传统密封材料。

这种垫片的橡胶等组份容易受温度和介质(如溶剂)的作用而损坏，而且在使用时很容易发生应力松弛现象，影响它的密封性能和寿命，此外由于石棉系人们公认的致a物，从七十年代起，世界上不少***已陆续制订***将其列入禁用范围，随着人们对设备密封要求的提高以及密封技术的发展，石棉橡胶材料已逐步为其他新材料所代替，使用量正逐渐减少。如果垫片的压紧应力过大，特别容易将垫片压碎，从而失去回弹能力，无法补偿由于温度、压力引起的法兰面的分离，导致泄漏率急剧增大。一般只应用于温度、压力不高的非重要设备场合。

小垫片——不能忽视的大作用

在阀门行业，有一个必不可少的元件就是垫片，不管是阀门装配还是与管道的连接过程中，用以防止相互之间受到压力、腐蚀、和管路自然地热胀冷缩泄漏。由于机械加工表面不可能***，因此使用垫片即可填补不规则性。

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。

1.选择垫片时，应充分考虑下列因素：

(1)有良好的弹性和***性，能适应压力变化和温度波动;

(2)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;

(4)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;

(7)不粘结密封面、拆卸容易;

(8)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。一般性腐蚀性介质的场合可选用不锈钢骨架的缠绕式垫片和波齿复合垫。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450℃、压力lt;6MPa(该材料作密封性能试验时，在440℃~450℃、12MPa的蒸汽中保压30分钟)。但在长期实际使用中，温度若达到450℃，所能密封的压力仅0.3~0.4MPa。对于渗透性强的气体介质则仅有0.1~0.2MPa。

2.上述情况，在选用时应予以充分考虑。依据垫片材料特性及垫片选用准则有以下建议。

高危场合必须达到密封性良好，安全无***。高危场合有高温，高压，蒸汽，***介质，***，***。无d害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应密封垫圈价格密封垫圈价格密封垫圈价格密封垫圈价格。垫片应选用性能优异的金属环垫，齿形组合垫，缠绕式垫片，波齿复合垫等。缠绕式垫片保证附带内外加强环。波齿复合垫片可作为s选产品，因为其综合性能***h，价格适中。工况无变化的场合下选用齿形垫和金属平垫。金属环垫受制造成本等影响，应用后不理想需避免选用。

含石棉的密封材料应少用或不用，因为该类材料一般只能用于不重要场合的低参数工况如普通水，汽和油品。低参数场合可用高强石墨垫代替石棉橡胶板。虽然价格昂贵但性能好，是目前石棉橡胶板普通的代用材料。

压力，温度有变化，有振动，冲击的场合(例如泵和压缩机等动设备法兰连接)要用具备良好回弹性能的缠绕式垫片及波齿复合垫。

热媒加热系统选用高强石墨复合垫等，尽量不用石棉橡胶板类作密封件。应选用不会溶胀和膨胀，防介质渗透性强的石墨为主体缠绕式垫片，波齿复合垫等。

y药食品等工业中，与生产物料相接触的管道和工艺设备的密封件尽量不使用石棉橡胶板类材料密封件。主料是聚四氟乙烯的垫片比较理想，特别是包覆垫性能更好能克服聚四氟乙烯平垫易冷流，无弹性缺点，具备洁净不污染，较好弹性。

一般性腐蚀性介质的场合可选用不锈钢骨架的缠绕式垫片和波齿复合垫。强腐蚀工况用平垫和聚四氟包覆垫片。低压低温高强石墨复合垫。