化工裝備密封技術(shù)主講人：何媛媛中低壓設(shè)備和管道的墊片密封課程目標(biāo)【知識目標(biāo)】掌握墊片密封的結(jié)構(gòu)和原理；熟悉墊片密封的種類與適用范圍?！灸芰δ繕?biāo)】能根據(jù)使用要求正確選用墊片；能規(guī)范合理保管墊片，正確安裝墊片；能對墊片密封的失效進(jìn)行初步的分析。知識點010203目錄墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片的種類和適用范圍墊片的選擇04墊片的保管及安裝技術(shù)05墊片密封的失效分析墊片密封墊片密封墊片密封一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片是一種置于配合面間幾何形狀符合要求的薄截面密封件，其作用是在預(yù)定的使用壽命內(nèi)，保持兩個連接件間的密封。墊片必須能夠密封結(jié)合面，使密封介質(zhì)不滲透和不被密封介質(zhì)腐蝕，并能經(jīng)受溫度和壓力等的作用。要求墊片的定義一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封的泄漏形式對非金屬材質(zhì)而言，從材料的微觀結(jié)構(gòu)來看，本身存在微小縫隙或細(xì)微的毛細(xì)管，具有一定壓力的流體自然容易通過它們滲漏出來，此稱為滲透泄漏，它占總泄漏量的10%

20%。

兩連接表面（即密封面），從機(jī)械加工的微觀紋理來看存在粗糙度和變形，它們與墊片之間總是存在泄漏通道，由此產(chǎn)生的流體泄漏稱為界面泄漏，其泄漏量占總泄漏量的80%

90%。

一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封的泄漏形式當(dāng)夾緊墊片的總載荷因各種原因減少到幾乎等于作用在連接件端部的流體靜壓力，導(dǎo)致了密封面的分離。這時若增加密封面的壓力，則對于機(jī)械完整性很差的墊片，如操作期間材料發(fā)生劣化，則沿墊片徑向作用的流體壓力會將其撕裂，引起密封流體的大量泄漏，此被稱為吹出泄漏，它屬于一種事故性泄漏。一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)密封原理墊片密封是靠外力壓緊密封墊片，使其本身發(fā)生彈性或塑性變形，以填滿密封面上的微觀凹凸不平來實現(xiàn)密封。也就是利用密封面上的比壓使介質(zhì)通過密封面的阻力大于密封面兩側(cè)的介質(zhì)壓力差來實現(xiàn)密封。（a）初始密封（b）工作密封一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)密封原理（a）初始密封墊片用于對兩個連接件密封面產(chǎn)生初始裝配密封和保持工作密封。

產(chǎn)生初始密封的基本要求：使墊片壓縮，在密封面間產(chǎn)生足夠的壓緊力，即墊片預(yù)緊應(yīng)力（也稱初始密封比壓），以阻止介質(zhì)通過墊片本身的滲漏，同時保證墊片對連接件有較大的適應(yīng)性，即墊片壓縮后產(chǎn)生彈性或塑性變形，能夠填塞密封面的變形及其表面粗糙度而出現(xiàn)的微觀凹凸不平，以堵塞介質(zhì)泄漏的通道。

一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)密封原理（b）工作密封

當(dāng)接頭受到流體壓力作用時，密封面將被迫發(fā)生分離，此時要求墊片能釋放出足夠的彈性應(yīng)變能，以彌補(bǔ)這一分離量，并且留下足以保持密封所需要的工作（殘留）墊片應(yīng)力。此外，這一彈性應(yīng)變能還要補(bǔ)償裝置在長期運(yùn)行過程中，任何可能發(fā)生的墊片應(yīng)力的松弛。一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)典型的墊片密封結(jié)構(gòu)，一般由連接件、墊片和緊固件等組成。

墊片工作正?；蚴c否，除了取決于設(shè)計選用的墊片本身性能外，還取決于密封系統(tǒng)的剛度和變形、結(jié)合面的粗糙度和不平行度、緊固載荷的大小和均勻性等。

一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)（以管法蘭為例）常用法蘭密封面形狀以突面、凹凸面、榫槽面最為常用一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)（a）全平面FF結(jié)構(gòu)：墊片覆蓋了整個法蘭密封面。特點：由于墊片與法蘭的接觸面積較大，給定的螺栓載荷下的墊片上的壓縮應(yīng)力較低。適用范圍：柔軟材料墊片、鑄鐵、搪瓷、塑料等低壓場合一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：墊片的外徑延伸到與螺栓接觸。特點：與全平面法蘭相比，它能產(chǎn)生更高的墊片應(yīng)力；結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、裝拆容易。適用范圍：較硬材料墊片和較高壓力的場合，各種非金屬墊片、包覆墊、金屬包墊、纏繞式墊片。（b）凸面(突面)RF一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由一凹一凸兩法蘭相配而成，墊片放于凹面內(nèi)。特點：安裝時易于對中，能夠有效地防止墊片被擠出，并使墊片免于遭受吹出。適用范圍：PN≤6.4MPa的容器法蘭和管法蘭；各種非金屬墊片、包覆墊、金屬包墊、纏繞式墊片、金屬波形墊、金屬平墊、金屬齒形墊。（c）凹凸面MFM一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由一榫面和一槽面相配合而成，墊片置于槽內(nèi)。特點：由于墊片較窄且受到槽面的阻擋，墊片不會擠出壓緊面，受介質(zhì)沖刷和腐蝕的傾向少，安裝時也易于對中，墊片受力均勻，密封可靠。適用范圍：高溫、高壓、易燃、易爆和有毒介質(zhì)等對密封要求嚴(yán)格的場合；金屬或非金屬平墊、金屬包墊、纏繞式墊片。（d）榫槽面TG一、墊片密封的原理和結(jié)構(gòu)墊片密封結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：與橢圓形或八角形的金屬墊片配合使用，靠梯形槽的內(nèi)外錐面和金屬墊片形成線接觸實現(xiàn)密封。特點：具有自緊作用，密封可靠。適用范圍：壓力和溫度存在波動、介質(zhì)滲透性大的場合。（e）環(huán)連接面（T型槽）RJ二、墊片的種類和適用范圍墊片種類墊片種類非金屬墊片金屬復(fù)合墊片金屬墊片質(zhì)地柔軟、耐腐蝕、價格便宜，但耐溫和耐壓性能差。

具有良好的彈性和回復(fù)性，可耐高溫和較高的壓力。具有良好的耐高溫、耐高壓性能二、墊片的種類和適用范圍墊片種類非金屬墊片橡膠墊片石棉橡膠墊片柔性石墨墊片聚四氟乙烯墊片聚四氟乙烯以其耐化學(xué)性耐熱性、耐寒性、耐油性優(yōu)越于現(xiàn)在任何塑料而有“塑料之王”之稱。聚四氟乙烯墊片包括純聚四氟乙烯、填充聚四氟乙烯或澎脹聚四氟乙烯等。二、墊片的種類和適用范圍墊片種類金屬復(fù)合墊片金屬復(fù)合墊片是用不同材料的金屬薄板把非金屬材料包裹起來壓制成型的。具有良好的彈性和回復(fù)性，可耐高溫和較高的壓力。①金屬包墊。該墊片以非金屬為芯材、外包厚度為0.25

0.5mm的金屬薄板。按包覆狀態(tài)，可分為全包覆、半包覆、波形包覆、雙層包覆等。

二、墊片的種類和適用范圍墊片種類金屬復(fù)合墊片②金屬纏繞墊片。是由薄金屬波形帶與石棉或柔性石墨等非金屬帶交替繞成螺旋狀，將金屬帶的始末端點焊接制成。國外亦稱作螺旋墊片。

二、墊片的種類和適用范圍墊片種類金屬墊片

常用的材料有銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、鉻鎳合金鋼、鈦、蒙乃爾合金等。為了減少螺栓載荷和保證結(jié)構(gòu)緊湊，除了金屬平墊盡量采用窄寬度外，各種具有線接觸特征的環(huán)墊結(jié)構(gòu)則是其優(yōu)選的形式。

齒形金屬墊片波形金屬墊片平形金屬墊片三、墊片的選擇墊片的選擇應(yīng)根據(jù)工作系統(tǒng)的溫度、壓力以及被密封介質(zhì)的種類、化學(xué)性能(如腐蝕性、毒性、易燃易爆性、污染性等)、物理性能（密度、黏度等)和密封面的形狀等因素。墊片材料不污染工作介質(zhì)、具有良好的變形能力和回彈力耐用溫度應(yīng)大于操作溫度要有一定的機(jī)械強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)娜彳浶栽诠ぷ鳒囟认虏灰鬃冑|(zhì)硬化或軟化。應(yīng)考慮介質(zhì)的放射性、熱應(yīng)力以及外力等對法蘭變形的附加影響檢修更換墊片是否容易，墊片現(xiàn)場加工是否可能;經(jīng)濟(jì)性以及材料來源等要求三、墊片的選擇墊片材料的選擇（1）考慮易揮發(fā)有機(jī)物的逸出要求

（2）密封介質(zhì)（3）溫度范圍選擇墊片材料要考慮以下因素。

（4）工作壓力

（5）法蘭密封面粗糙度

（6）其他考慮①循環(huán)載荷②振動③污染介質(zhì)④磨損⑤法蘭腐蝕⑥安全性⑦安全性三、墊片的選擇墊片尺寸選擇的一般原則1、盡可能選擇薄的墊片對于大多數(shù)非金屬墊片而言，隨墊片厚度減少，其抵抗應(yīng)力松弛的能力會增加；薄的墊片及其周邊暴露于密封介質(zhì)的面積也少，沿墊片本體的滲漏也隨之減少。2、盡可能選擇較窄的墊片

在同樣的螺栓載荷下，墊片越窄，墊片應(yīng)力就越高，密封壓力就越高。3、不要讓墊片內(nèi)徑伸進(jìn)管道內(nèi)；也沒有必要過分增加墊片的外徑四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的保管

除橡膠墊片外，其他各種墊片不允許彎折和在直徑方向受擠壓。墊片盡可能呈包裝狀態(tài)保管，不得淋雨或置于溫度過高的地方，以防浸脹或老化。一般石棉橡膠板的貯存期限為二年，耐油石棉橡膠板貯存期限為一年半，并應(yīng)存放在10

30℃的室內(nèi)，防止曝光照射而氧化。若石棉橡膠板長期置于10℃以下的環(huán)境中，還會產(chǎn)生不同程度的失彈、發(fā)脆等現(xiàn)象。

四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)準(zhǔn)備工具安裝前需準(zhǔn)備好以下設(shè)備及工具：1、經(jīng)過校準(zhǔn)的扭力扳手、液壓旋緊扳手或其他旋緊工具；2、鋼線刷，黃銅刷更好；3、安全帽；4、護(hù)目眼鏡；5、潤滑劑；6、其他的工廠規(guī)定工具等。四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)檢查與清理①從墊片壓緊面，各種緊固件（螺栓、雙頭螺栓），螺母和墊片上清除所有外來雜質(zhì)和碎片；②檢查緊固件、螺母和墊片上有無毛刺，裂紋等缺陷，規(guī)格是否與法蘭匹配；③檢查法蘭面有無翹曲變形，有無徑向劃傷，有無深度工具撞傷痕跡，或其他影響墊片正確就座的缺陷；如果發(fā)現(xiàn)缺陷原件，應(yīng)及時更換。四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)墊片使用前檢查檢查墊片標(biāo)識和合格證是否清晰完好，并確認(rèn)上面的信息與對應(yīng)安裝法蘭/設(shè)備規(guī)格相符合；安裝前檢查墊片外觀是否完好，不得有明顯影響密封性能的徑向貫通的劃痕、空隙、凹凸不平及銹斑等缺陷；如出現(xiàn)標(biāo)簽不清晰、密封表面有缺陷的情況則需要更換全新包裝的墊片；四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)安裝墊片對正法蘭：使得法蘭面和螺栓孔對正，對于任何不能獲得正面的情況，應(yīng)及時提出報告；將墊片放置于法蘭上并與法蘭對中，檢查下通常墊片外徑略小于螺栓孔內(nèi)沿、墊片內(nèi)徑比法蘭內(nèi)徑稍大。垂直地面法蘭可先在底部插入2根以上螺栓用于定位墊片；螺栓應(yīng)自由穿過螺栓孔，螺母平整貼合法蘭背面，根據(jù)需要可在螺紋、螺母的受力面上施加定量的潤滑劑；四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)潤滑受力表面潤滑受力面積只允許使用規(guī)定的或者經(jīng)過批準(zhǔn)的潤滑劑；在所有的螺紋、螺母和墊片的受力面上涂抹足夠的潤滑劑；保證潤滑劑不污染法蘭面或者墊片的表面。四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)安裝前檢查檢查法蘭面之間是否存在：錯口、不平行、間隙過大的情況，必要時進(jìn)行修正四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)安裝和旋緊螺栓①永遠(yuǎn)使用正確的工具；②使用經(jīng)過校準(zhǔn)的扭力扳手，或其他能控制功能的旋緊工具；③向密封廠家技術(shù)部門咨詢關(guān)于扭矩要求及規(guī)定；④旋緊螺母時按照“十字對稱原則”進(jìn)行；四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝技術(shù)安裝和旋緊螺栓旋緊螺母按照如下5個步驟：第一步：

初始旋緊所有的螺母時應(yīng)手動進(jìn)行，較大的螺母可采用小型手動扳手輔助旋緊；第二步：

旋緊每個螺母大致達(dá)到所需全部扭矩的30%；第三步：

旋緊每個螺母大體達(dá)到所需全部扭矩的60%；第四步：

再次采用“十字對稱原則”旋緊每個螺母，達(dá)到所需全部扭矩的100%注：大口徑法蘭可采用更多次數(shù)進(jìn)行上述步驟；第五步：

至少進(jìn)行一次以順時針方向逐一旋緊所有的螺母達(dá)到所需要的全部扭矩。四、墊片的保管及安裝技術(shù)墊片的安裝