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影响法兰密封性能的主要因素
发布日期:2021年05月05日    浏览次数:367

螺栓预紧力

影响进行密封的一个非常重要经济因素。预紧力必须使垫片压紧以实现企业初始密封。适当有效提高螺栓预紧力可以通过增加

垫片的密封工作能力,因为我们加大预紧力可使垫片在正常运行工况下保留较大的接触面比压力。

但预紧力不能太大,否则垫片会整体屈服,失去弹性,甚至挤压或碾压垫片。此外,预紧力应尽可能均匀地施加在垫圈上。一

般采取减小螺栓直径、增加螺栓数量、采用适当的预紧方法等措施来提高密封性能。

垫片性能

垫片是密封件的重要组成部分。主要类型如下图所示。

垫片的作用是密封两个法兰密封面之间的间隙,防止流体泄漏。垫片的类型包括非金属垫片、非金属和金属垫片以及金属垫片.

合适的垫片进行材料发展要求垫片在适当的预紧力作用下既能学习产生一种必需的弹性变形,又不致被压坏或挤出;工作时法

兰密封面的安全距离被拉大,垫片材料又应具有自己足够的回弹问题能力,使垫片表面与法兰面紧密相关接触,以继续教育保持学生良

好的密封系统性能;

在选择垫片材料时,还应考虑工作介质和工作温度。垫片宽度也是影响密封的一个重要因素,垫片越宽,所需的预紧力越大,

因此要求螺栓和法兰的尺寸越大。

①在中低压系统设备和管道进行法兰上常用金属橡胶、石棉以及橡胶、聚四氟乙烯等非金属垫片,它们的耐蚀性和柔软性较好

,但强度和耐温能力性能相对较差。它们之间通常是从整张垫片材料板材上裁剪工作下来的,整个一个垫片的外形是个圆环,截面为矩

形。

(2)为了提高垫片的强度和耐热性能,广泛用于制作薄钢带和石棉带(或ptef或柔性石墨带)缠绕垫片,或制作用金属片包裹

石棉或其他非金属材料的金属包覆垫片,具有多通道密封功能和良好的回弹性,可在较高的温度和压力范围内使用,在压力和温度波动

条件下保持良好的密封。

缠绕垫片由钢带和石棉、聚四氟乙烯或柔性石墨制成。为防止松动,焊接金属带的起点和终点。为了增加垫片的弹性和回弹性

,金属和非金属条都卷成波形。波形有两种:V型和W型。如下图所示,为V型,有四种结构类型。

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A型--又称社会基本型,不带学生加强环,用于榫槽密封面。

B- 型凹凸密封面内加强圈。

c型-带外部加强环,用于平面密封面。

D型--内外环境均有明显加强环,用于进行平面密封面。

(3)包金属垫片内芯为石棉橡胶板,外壁厚度为0.2~0.5mm。


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金属板可以由铝、钢及其合金制成,也可以由不锈钢或优质碳钢制成。金属包覆垫片仅用于B型平焊和长颈对焊法兰。

在高压设备和管道法兰中,常用金属垫片、软铝、铜、软钢和不锈钢等材料。除了矩形截面的金属垫片外,还有截面为椭圆形

或八角形等特殊形状的金属环形垫片。

当工作压力高或泄漏率严格,温度高或腐蚀性极强时,可使用金属垫片。金属垫片的比压值很大。为了减小螺栓力,压缩面必

须很窄,极窄的压缩面必须保持良好的密封性。它必须具有小的表面粗糙度,Ra≤2.5μm至ra ≤ 0.63 μ m。

密封面型式

法兰间置入垫片并压紧而起到密封系统作用的接触面称为法兰密封面或压紧面,密封面型式的选择发展又与实际操作技术条件

、泄漏的后果分析以及通过垫片的性质进行有关,最常见的结构设计型式如下。

1平面密封面: 其结构如下图(a)所示,密封面不是一个光滑的平面,在平面上常开2ー4个同心分布的三角形横截面槽(即法

兰水线)。

平密封面结构简单,制造方便,便于防腐内衬。其次,这种结构的密封面宽度较大,所以在使用中经常使用非金属或金属软垫

片。但螺栓拧紧后,垫片材料容易向两侧拉伸。用于所需压力不高、介质无毒的场合。

②凹凸密封面:密封工作面的知识结构如下图 (b)所示,它相当于在一对平面设计密封面的法兰上,其中作为一个可以制成

一种带有凸起部分平台的压紧面,并把我们这个法兰叫做凸面法兰,另一个国家相应数据做成凹面的叫做凹面法兰,与凹面尺寸恰好具

有相同的垫片嵌入参与其中,垫片便于对中。

凸面的高度略大于凹面的深度,用螺栓拧紧密封。

这种结构可以限制垫片的径向变形,防止垫片被挤出,并在一定程度上提高密封性能。适合高压情况。

3舌槽密封面: 在一对平面密封面宽度方向的中间部分,一部分由榫头等截面构成,另一部分如槽面的压力匹配使用,如下图(

c)所示,前者称为榫槽面法兰,后者称为槽面法兰。

压槽面可以限制内嵌垫片的径向变形,密封性能好,同时垫片可以较少被介质侵蚀和腐蚀。但是榫面容易损坏。常用于易燃、

易爆、有毒介质和高压场合。

此外我们还有梯形槽密封面与锥形密封面。前者用椭圆形截面的环状金属通过垫片,后者配用透镜式环状金属之间垫片。上述

分析两种不同结构是强制进行密封,常用在一个高压管道上。

法兰密封面的形状和表面性能对密封效果起着至关重要的作用。法兰密封面的平整度、密封面的垂直度和法兰中心线直接影响

垫片的应力均匀性和垫片与法兰的良好接触。

法兰密封面的粗糙度应符合垫片的要求。表面不得有放射状刀痕或划痕,表面不得有裂纹。

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法兰刚度

因法兰刚度以及不足而产生影响过大的翘曲变形,往往是企业实际生产中可以造成螺栓法兰连接密封系统失效的主

要问题原因因素之一。刚度大的法兰变形小,可将螺栓预紧力均匀地传递给垫片,从而不断提高法兰的密封技术性能。

影响法兰刚度的因素很多,其中适当增加法兰环厚度、减小螺栓中心圆直径、增大法兰环外径可以提高法兰刚度。

操作条件

压力、温度和介质对密封性能的物理和化学特性的影响非常复杂,简单的压力和介质对密封的影响并不显著,但在温度的综合

作用下,特别是高温波动下,会严重影响密封性能,甚至使密封因疲劳而完全失效。

由于在高温下,介质粘度小,渗透性大,容易泄漏,介质对垫片和法兰的腐蚀作用加剧,增加了泄漏的可能性,法兰、螺栓和

垫片都会产生较大的高温蠕变和应力松弛,导致密封失效,一些非金属垫片也会加速老化、变质甚至烧毁。