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垫片的定义:垫片是用纸、橡皮片或铜片制成,放在两平面之间以加强密封的材料,为防止流体泄漏设置在静密封面之间的密封元件。
金属缠绕垫片是目前应用广泛的一种密封垫片,为半金属密合垫中回弹性最佳的垫片,由V形或W形薄钢带与各种填充料交替缠绕而成,能耐高温、高压和适应超低温或真空下的条件使用,通过改变垫片的材料组合,可解决各种介质对垫片的化学腐蚀问题,其结构密度可依据不同的锁紧力要求来制作,为加强主体和准确定位,缠绕垫片设有金属内加强环和外定位环,利用内外钢环来控制其最大压紧度,对垫片接触的法兰密封面的表面精度要求不高。
1、非金属垫片:非质地柔软、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。
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。
2、金属垫片:用金属垫片用钢、铝、铜、镍或蒙乃尔合金等金属制成的垫片。
金属垫片包括:八角型金属垫片、椭圆型金属垫片、齿形垫片、锁紧垫圈
3、半金属垫片:用金属和非金属材料制成的垫片。
半金属垫片包括:基本型缠绕垫片、外环缠绕垫片、内环缠绕垫片、内外环缠绕垫片。
法兰密封面类型
突面(RF):表面是一个光滑的平面,也可车制密纹水线。密封面结构简单,加工方便,且便于进行防腐衬里。但是,这种密封面垫片接触面积较大,预紧时垫片容易往两边挤,不易压紧。
榫槽面(TG) :密封面是由榫和槽所组成的,垫片置于槽中,不会被挤动。垫片可以较窄,因而压紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使用于压力较高之处,螺栓尺寸也不致过大。因而,它比以上两种密封面均易获得良好的密封效果。密封面的缺点是结构与制造比较复杂,更换挤在槽中的垫片比较困难。此外,榫面部分容易损坏,在拆装或运输过程中应加以注意。榫槽密封面适于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合。当压力不大时,即使直径较大,也能很好地密封。
凹凸面(MFM):密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成,在凹面上放置垫片,能够防止垫片被挤出,故可适用于压力较高的场合。
全平面(FF)与环连接面(RJ):全平面密封适合于压力较小的场合(PN≤1.6MPa);环连接面主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上,适用压力范围为(6.3MPa≤PN≤25.0MPa)。
其它类型密封面:对于高压容器和高压管道的密封,密封面可采用锥形密封面或梯形槽密封面,它们分别与球面金属垫片(透镜垫片)和椭圆形或八角形截面的金属垫片配合。密封面可适用于压力较高的场合,但需要的尺寸精度和表面光洁度高,不易加工。
法兰密封面与垫片配合注意事项
1.纹路
纹路是法兰表面粗糙式样的主导方向,比如:多方向的、唱片螺旋状的、锯齿状等
表面光洁度的纹路应尽可能和垫片的中心线相一致,比如圆形法兰,表面纹路应该加工为同心圆或者唱片螺旋线型,这样就可以避免有穿过法兰表面的线,如果有一条穿过密封表面的直线研磨线,就会成为一个直接泄露的路径。
2.波形度
波形度就是相对于整个平面度的偏差,正常条件下,并不需要考虑波形度的问题,但是有两种情况,需要特别关注,因为过度的波形度也是非常难以处理的问题。
第一种情况是搪玻璃的设备,在这种设备中融化玻璃的自然流动会形成很大的波形度,而且在较高的螺栓扭矩下,搪玻璃的法兰也容易变形。解决的办法是使用更厚的,而且可以高度压缩的垫片。
第二种情况涉及到翘曲的法兰,如果这种翘曲是由于热变形或者内应力造成的,那么对法兰进行再次加工处理就可以了,如果是由于过度螺栓负载或者法兰厚度不足而造成的翘曲,我们一般称为“弓形变形”,解决办法是重新设计具有更大刚度的法兰,有时可以加入加强筋来增强结构,而不用替换法兰,另一个办法是增加更多的螺栓,也可以把少而大的螺栓方案改为多而小的方案,由此增大了螺栓的弹性,使接头更好的结合。
3.粗糙度
粗糙度是从法兰表面中心开始计算突起和凹陷的平均值,用万分之一英寸(或米)来表示。对于锯齿状的法兰表面,典型的粗糙度为125-500微英寸,而对于非锯齿状的法兰表面,粗糙度为125-250微英寸。
过于粗糙的法兰,垫片往往不能密封,只能尽量选用更软的垫片,而另一方面,很高的光洁度的法兰面,比如磨光过的表面,也是很难密封的,必须避免,因为密封表面需要充分的“咬痕”以提供足够的摩擦力,防止垫片被吹出或被挤出,或者过度的蠕变。
