法蘭作為在石油化工裝置、各種管道、管件、閥門(mén)、水泵、儀表和設(shè)備等最常見(jiàn)、最有效、最重要的鏈接形式之一,有著其獨(dú)具的性能和優(yōu)勢(shì)。而絕大多數(shù)運(yùn)用法蘭的情況下,是由法蘭、螺栓、墊片三者協(xié)同實(shí)現(xiàn)密封,其中任何一個(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)題,都會(huì)引起整個(gè)密封系統(tǒng)的泄露可能。
法蘭的密封原理:通過(guò)螺栓的預(yù)緊力,使墊片和法蘭密封表面之間產(chǎn)生足夠的壓力,墊片發(fā)生塑性變形以填充法蘭密封面之間存在的微小間隙,堵塞介質(zhì)泄漏通道,達(dá)到密封的效果。墊片實(shí)際上是法蘭密封最重要的部件。
法蘭連接所用的墊片有石墨墊片、聚四氟墊片、無(wú)石棉軟墊片、橡膠墊片、纏繞墊片、金屬?gòu)?fù)合墊片等多種,根據(jù)不同的溫度壓力和密封介質(zhì)選擇合適的密封材料。
石墨墊片:由純石墨板或者增強(qiáng)石墨與金屬?gòu)?fù)合而成,具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、自潤(rùn)滑、耐腐蝕性能,壓縮回彈率優(yōu)秀,可應(yīng)用于管道、閥門(mén)等大多數(shù)密封系統(tǒng)。
金屬纏繞墊片:一般采用SUS304、SUS316等優(yōu)質(zhì)金屬與石墨、聚四氟乙烯、非石棉等材料相互交替重迭螺旋纏繞而成,回彈性優(yōu)秀,特別適用于負(fù)荷不均勻,溫度與壓力周期性變化,有沖擊和震動(dòng)的場(chǎng)合。
金屬包覆墊片:內(nèi)部使用非金屬材料,外部用特定的冷作工藝包覆金屬薄板的復(fù)合型墊片,適用于直徑較大的壓力容器法蘭密封,一般用于中、低壓工況。
四氟墊片:聚四氟乙烯墊片(PTFE),有著抗老化耐腐蝕絕緣等優(yōu)良性能,在-100℃至100℃之間保持良好的機(jī)械強(qiáng)度,不會(huì)對(duì)任何介質(zhì)形成污染,可以廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥等行業(yè)中。
合成纖維橡膠墊片:芳綸、玻璃、無(wú)機(jī)、碳纖維等與橡膠等合成的無(wú)石棉密封材料,根據(jù)不同的配方和工藝,性能與用途也不同,一般可適用于絕大多數(shù)場(chǎng)合。
影響法蘭密封的因素
實(shí)際使用工況的影響:壓力,溫度,介質(zhì)的物化性質(zhì),溫度和壓力的變化程度過(guò)大過(guò)頻繁,密封失效的可能性就更大。
墊片系數(shù)和壓緊比的影響:我國(guó)目前選用的兩者參數(shù)是通過(guò)查詢 《鋼制壓力容器》,但是墊片系數(shù)和壓緊比在實(shí)際情況下會(huì)存在一定差異,目前尚沒(méi)有絕對(duì)權(quán)威性的規(guī)范。
螺栓預(yù)緊力的影響:提高螺栓預(yù)緊力,可以增加墊片的密封性能,但不能過(guò)大,否則容易壓壞墊片,不能保證墊片有足夠的密封性能。
墊片性能的影響:墊片自身的材料性能是決定密封性能的最主要關(guān)鍵,需要根據(jù)實(shí)際的使用情況來(lái)選擇合適的墊片。
法蘭剛度的影響:法蘭剛度的不足會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形,也是導(dǎo)致密封失效的主要原因之一。
密封面的影響:法蘭密封面的形狀和粗糙度需要和墊片相符合,通常情況下回彈率好的墊片密封性能更加優(yōu)秀。
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