垫片密封及其应用的相关知识

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1、垫片密封及其应用的相关知识朱永宽2016.08.221目录一、垫片密封定义二、垫片密封原理三、垫片密封分类四、密封垫片的选择五、垫片选用原则六、垫片密封失效及措施2垫片密封的定义3垫片是一种夹持在两个独立的连接件之间（法兰）的材料或材料组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。垫片必须能够密封接合面，并对密封介质不渗透和不被腐蚀，能经受温度和压力等的作用。垫片密封是化学、炼油、医药、食品、机械和电力等工业部门中压力容器、工艺设备、动力机器和连接管道等可拆接头处最主要的静密封形式。它们所处的工况条件复杂，密封的流体范围广泛，

2、防止密封流体通过这些接头处泄漏出来，是工厂面对的最重要也是最艰巨的任务。虽然垫片密封与泵轴、阀杆、搅拌器轴等密封相比，其泄漏量比较小，但其用量却比它们多得多，因此成为工厂泄漏和易挥发有机物逸出的主要源头，它们不仅严重污染环境，而且造成产品损失相当可观，垫片密封的重要性也就不喻而言了。密封原理如密封面完全光滑、平行，并有足够的刚度，它们可以依靠紧固件夹持在一起，无须垫片可达到密封的目的（即无垫密封）。在实际中，密封面存在粗糙度；不绝对平行；刚度不是无限大；各紧固件刚度不同和分散排列，造成密封面载荷在圆周方向上不均匀。为了弥补这种不均匀的载荷

3、和相应的变形，在两连接件密封面间放入一垫片，使之适应密封面的不规则性。垫片密封的目的：利用垫片形成物理壁垒以阻止介质的流动，防止泄漏的发生密封的方法：1、最大程度使接触面嵌合，减小间隙；2、减小泄漏通道的截面积，增加泄漏阻力，使泄漏阻力其大于泄漏介质的推动力；3、通过压紧垫片使其产生塑性变形，填平法兰密封面的微小凹凸不平，以实现密封；4垫片压紧前垫片压紧后密封原理泄漏定义：介质从有限空间内部流动到外部或从外部进入有限空间内部。泄漏的基本条件：接触面上存在间隙，接触面两侧的压力差、浓度差等是泄漏的推动力，就垫片密封而言，通常密封流体在垫片结

4、合处的泄漏有3种情况，如图所示：1、界面泄漏2、渗透泄漏3、吹出泄漏5密封原理6三种泄漏方式1、界面泄漏：两连接件表面（下称密封面），从机械加工的微观纹理来看，存在粗糙度和变形的问题，它们与垫片之间总是存在泄漏通道，由此产生的流体泄漏称为界面泄漏，占总泄漏量的80%~90%。2、渗透泄漏：对非金属材质的一类垫片而言，从材料的微观结构来看，本身存在的微小缝隙或细微的毛细管，具有一定压力的流体自然容易通过它们渗漏出来，此称为渗透泄漏，它占总泄漏量的10%~20%。3、密封面分离和吹出泄漏：当夹紧垫片的总载荷因各种原因减少到几乎等于作用在接头端

5、部的流体静压力时，就导致了密封面的分离。这里若增加流体压力，则对机械完整性很差的垫片，如操作期间材料发生劣化的垫片，沿垫片径向作用的流体压力就会将其撕裂，引起密封流体的大量泄放，此被称为吹出泄漏，它属于一种事故性泄漏。密封原理7对于(2）：通过不同材料的复合或机械组合形成不渗透性结构，或者使用较大的夹紧力使材料更加密实，减少以至消除泄漏；对于（1）和（3）：与垫片材料性质、接头的机械特征、结合面的性质与状态、密封流体的特性以及紧固件夹紧程度等有关。它们也是解决垫片密封设计、安装、使用以及密封失效分析等问题的关键。由垫片密封的结构和垫片的密

6、封原理可以看出，对垫片的要求：1、具有一定的压缩变形能力可发生弹塑性变形填补密封表面上的凹凸不平造成的间隙；2、具有一定的强度和刚性以保持一定的形状和抵抗变形的能力防止在系统的满载压缩应力下被挤出密封面或压溃；3、具有一定回弹能力具有回弹能力－回弹率补偿在介质压力下紧固系统的变形；4、具有抗蠕变能力防止垫片在高温下蠕变实效；密封原理而垫片从使用上又包括初始密封和工作密封两个作用机理。1、初始密封：通过对垫片进行压缩，使其与密封面间产生足够的压力（垫片预紧应力，初始垫片比压〕，以阻止介质通过材料本身的渗透，同时保证垫片对连接件

7、有较大的顺应性，即垫片材料受压缩后发生的弹性或弹塑性变形能够填塞密封面的变形和表面粗糙度，以堵塞界面泄漏的通道。垫片预紧应力是否能够作到初始密封，与使用的垫片材料密切相关，不同的材料在相同的压缩量下得到的垫片应力是不相同的，自然同样密封要求下所能密封的介质压力也不一样，或者说相同的介质压力下，得到的密封度不同。2、工作密封：当初始垫片应力作用于垫片后，它必须在装置的设计寿命内保持足够的应力，以维持允许的密封度。因为装置在流体压力作用下，密封面将被迫分离，垫片必须通过弹性应变以弥补该分离量，并且残余维持密封所需要的工作（残余〕垫片应力。该弹

8、性应变必须补偿装置长期运行过程中任何可能发生的垫片应力的松弛，包括热松弛、螺栓应力松弛等。8垫片密封的分类9垫片密封的分类105聚四氟乙烯包覆垫片垫片密封的分类11非金属垫片适用条件：垫片密封