第五章密封技术 第2节垫片密封.ppt

第二节 垫片密封 垫片密封是过程工业装置中压力容器、工艺设备、动力机器和连接管道等可拆连接处最主要的静密封形式。 一、垫片密封的结构和原理 1.垫片密封的原理 垫片密封是靠外力压紧密封垫片，使其本身发生弹性或塑性变形，以填满密封面上的微观凹凸不平来实现密封。也就是利用密封面上的比压使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的介质压力差来实现密封。 2.垫片密封的结构 典型的垫片密封结构，一般由连接件、垫片和紧固件等组成。 3.垫片的种类 (1)非金属垫片 非金属垫片包括橡胶垫、石棉垫、石棉橡胶垫、柔性石墨垫和聚四氟乙烯垫等。非金属垫片质地柔软、耐腐蚀、价格便宜，但耐温和耐压性能差。多用于常温和中温的中、低压容器或管道的法兰密封。 3.垫片的种类 (2)半金属垫片 半金属垫片是用不同材料的金属薄板把非金属材料包裹起来压制成型的。金属材料在外层，可耐高温；非金属材料在内层，使垫片具有良好的弹性和回弹性。这样组合后的垫片可满足高温和较高压力的使用要求。半金属垫片主要有金属包裹垫片、金属缠绕垫片、金属波纹复合垫片、金属齿形复合垫片等。 3.垫片的种类 4.垫片的选择 垫片的选择应根据工作系统的温度、压力以及被密封介质种类、化学性能(如腐蚀性、毒性、易燃易爆性、污染性等)、物理性能(密度、私度等)和密封面的形状等考虑。一般要求垫片材料不污染工作介质、具有良好的变形能力和回弹力；垫片的耐用温度应大于操作温度；要有一定的机械强度和适当的柔软性；在工作温度下不易变质硬化或软化。 (1)垫片材料的选择 l)考虑易挥发有机物的逸出要求 2)密封介质 3)温度范围 4)工作压力 5)法兰密封面粗糙度 法兰密封面粗糙度是影响密封性能的重要因素之一 6)其他考虑 影响选择垫片材料和结构形式的因素有循环载荷、振动、污染介质、磨损、腐蚀、安全性、经济性等。 (2)垫片尺寸选择的一般原则 l)尽可能选择薄的垫片 2)尽可能选择较窄的垫片 5.垫片的保管及安装技术 (1)垫片的保管 除橡胶垫片外，其他各种垫片不允许弯折和在直径方向受挤压。不得淋雨或置于温度过高的地方，以防浸胀或老化。一般石棉橡胶板的贮存期限为两年，耐油石棉橡胶板贮存期限为一年半，并应存放在 10～30 ℃ 的室内，防止曝光照射而氧化。若石棉橡胶板长期置于 10 ℃ 以下的环境中，还会产生不同程度的失弹、发脆等现象。 (2)垫片的安装技术 垫片安装涉及密封、使用寿命。 l)安装前，应检查法兰的形式是否符合要求、密封面的粗糙度是否合格、有无机械损伤、径向刻痕和锈蚀等。 2)对螺栓及螺母进行下列检查：螺纹不允许有断缺现象；螺栓不允许有弯曲现象。 3)对垫片进行检查：垫片的材质、形式、尺寸是否符合要求，是否与法兰密封面相匹配。垫片表面不允许有机械损伤、径向刻痕、严重锈蚀、内外边缘破损等缺陷。 4)安装椭圆形、八角形截面金属垫圈前应检查垫圈的截面尺寸是否与法兰的梯形槽尺寸一致，槽内表面粗糙度是否符合要求。在垫圈接触面上涂红铅油，检查接触是否良好。如接触不良，应进行研磨。 (2)垫片的安装技术 5)安装垫片前，应检查管道及法兰安装质量是否缺陷。 6)两法兰必须在同一中心线上并且平行。 7)垫片必须安装准确，以保证受压均匀。 8)为防止石棉橡胶垫粘在法兰密封面上不便于清理，可在垫片两面均匀涂上一层薄薄的密封糊料或石墨涂料。 9)安装螺栓螺母时，螺栓上钢印的位置应便于检查。螺栓的螺纹部分涂沫石墨粉或二硫化钼。 (2)垫片的安装技术 10)高压设备螺栓的拧紧，提倡使用液压拉伸器。 11)拧紧螺栓必须多次进行。一般中、低压设备分2～3次拧紧，高压设备分4～5次拧紧。 12)一般对操作温度超过 300 ℃ 的设备，在升温运行了一段时间后，需进行热紧。这是因为垫片在压缩状态下会产生应力松弛现象。一般在通入介质后的 1～2h 内，压紧应力的下降占总下降值的70%～80％。2小时后下降变的缓和。 13)换装垫片时，对那些输送易燃介质(例如氢、液化天然气和液化石油气等)的管道，应使用安全工具，以免因工具与法兰或螺栓相碰，产生火花，导致火灾。安全工具的材料为铍铜合金，它是含铍0.6％、含钴2.5％的铜合金。 二、高压设备的密封 高压设备密封有以下几个特点。 (1)为使垫片达到足够的密封比压，一般常采用金属垫片，接触面甚窄，有时近乎线接触。 (2)为减小包括主螺栓在内的密封件尺寸，密封面的直径应尽可能的小，密封面尽量靠近筒体内壁，配以双头螺柱结构，尽可能地减小端部法兰的直径。 (3)为达到预期的密封性能，较多地采用自紧式式密封结构。 (4)因高压设备的高压空间十分宝贵，所以密封结构应尽量少占用高压空间。 强制式密封是依靠螺栓的拉紧力来保证顶盖、密封元件和筒体端部法兰之间具有一定的接触压力来达到密封