由于温度升高,材料发生蠕变,密封压力明显降低(由于部件持续在高温和应力)

石棉橡胶板含有氯离子和硫化物,吸水后容易形成金属法兰和腐蚀原电池,特别是耐油性石棉橡胶板中的硫含量比普通石棉橡胶板高出好几倍,因此在非油性介质中不易使用。垫圈在油或溶剂系介质中会发生膨润现象,但在一定范围内对密封性能几乎没有影响。例如,耐油性石棉橡胶板400在常温航空燃料中进行24小时浸渍试验,由于吸油重量的增加,要求不能超过15%。

国产石棉胶板与国外名牌产品相比还有一定差距。根据某单位的统计数字,在超过350℃的油介质中,大多数使用石棉橡胶板不渗漏的都是进口产品。日本石油工业规格JPI-7S-71《石油工业用石棉橡胶板使用规格》的使用期限约为1年。

聚四氟乙烯

由于温度升高,材料发生蠕变,密封压力明显降低。即使不升温,随着时间的推移,密封面的压接应力也会降低,“应力松弛现象。这种现象发生在各种垫片中,但聚四氟乙烯垫片的应力松弛现象比较严重,因此应注意。

聚四氟乙烯的摩擦系数小压缩应力大于4MPa,摩擦系数为0.035 0.04,预紧固时垫片容易向外滑动,因此优选采用凹凸式法兰面。采用平面法兰时,垫片外径可与螺栓接触,利用螺栓阻止垫片外滑。

由于珐琅玻璃装置是在金属表面涂布珐琅并烧结而成,因此珐琅层脆,而且由于涂布不均和珐琅层的流动,凸缘表面的平面度差。采用金属复合型垫片容易损伤釉层,建议使用芯材在石棉板上加橡胶的聚四氟乙烯制垫片。这种密封件容易贴合在法兰面上,耐腐蚀性强,使用效果良好。

在温度压力不高的强腐蚀介质中,有很多工厂在石棉橡胶板外缠绕聚四氟乙烯生面胶带,用于经常分解的检修管。因为制作容易使用所以很受欢迎。

石棉树脂板及浸渍石棉板垫片

用于各种酸性介质的管道泵阀的入口凸缘,在80℃的压力下使用0.6MPa以下的温度。

石棉垫片适用于压力0.1MPa以下、温度不超过800℃的低压高温模式。并且,根据设备的具体要求,可以编织成不通宽度厚度直径的垫片。或者切下石棉带,直接接触法兰表面。它用于大型硫酸硝酸氧化炉及未加工设备的接口,效果远远超过传统的石棉绳。

金属包覆石棉垫

用金属薄板覆盖石棉板或石棉橡胶板,避免与介质直接接触,避免石棉纤维强度降低,避免客服渗透现象,从而扩大了石棉橡胶板的使用范围。

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一般金属包覆石棉垫的使用温度可达450℃分别为600~700℃,例如在常压~0.16MPa的烟道气中,使用压力可达4MPa,最高可达6MPa。当压力进一步升高时,垫圈容易产生横流现象,芯材被挤出包裹物。

由于金属包覆石棉垫需要较大的螺栓紧固力,因此即使使用压力小于2.45MPa,也不能使用pg25kg级以下的凸缘。否则,法兰螺栓刚性不足,变形后密封失效。有观点认为,如果将芯材换成弹性更好的合成橡胶,其紧固力就会降低。其实不是这样的。芯材软化后,夹紧力被芯材吸收,无法提供法兰面贴合金属板所需的夹紧力,因为密封圈反而极易恶化。另外,在含有大量氯离子的介质和酸性介质中,在不锈钢包和镀锡包的接合部容易产生间隙腐蚀。

温度高于450℃,芯材可以使用陶瓷纤维或碳纤维。某钢厂在1100℃的高温下使用金属制陶瓷纤维垫片,使用2年也没有破损。柔性石墨最适合作为芯材。目前,国内已批量生产金属柔性石墨垫。其使用效果优于金属包覆石棉垫。

金属密封件可以制成各种形状,大量用于各种热交换器反应器的大盖脱附孔的检修孔凸缘等。国内制作直径2m的铁包垫,使用情况良好。

在金属包覆垫的表面贴合柔性石墨薄板,该垫片与表面未包覆的同类金属包覆垫相比,预压缩比压小,密封性能优异。图2 9是两者的压缩应力和泄漏量的关系曲线。

由于目前国内尚无该产品,某单位将现有的柔性石墨皱折带粘贴在金属制垫及金属制平垫齿形垫,甚至石棉橡胶垫表面,解决了许多泄漏难题。例如,在某些工厂的热交换器中,压力为5.88MPa温度450℃,介质为氢/油气。我用过金属平垫,都有渗漏。然后在平垫上贴上柔性石墨褶皱带,解决了该问题。应指出,该垫片形式是解决法兰垫片泄漏的简便措施,粘贴柔性石墨带的操作性质量直接影响设备的正常运行。如果在胶带的背面涂敷粘接剂,则能够提高粘贴品质。

金属卷绕垫

不锈钢带柔性石墨卷取垫在气体介质中,压力为14.7MPa,在液体中可使用高达30MPa。温度-190~+600℃。

聚四氟乙烯耐低温性能良好,低温下的屈服强度大大高于常温下的强度。因此,聚四氟乙烯卷绕垫可以用于液体烃等低温介质。同时,由于金属带的添加提高了热传导性,聚四氟乙烯卷材可以达到250℃,在酸性介质中可以使用到9MPa200℃。

卷取垫适用于压力和温度变动较大的热交换器反应器配管阀泵的出入口凸缘。对于中等以上压力温度超过300℃者,应考虑使用内圈外圈或内外圈。使用凹凸面法兰的话,带内环的卷取垫效果更好。

在柔性石墨卷绕焊盘的两面粘贴柔性石墨板也能得到良好的密封效果。某大型化肥厂废热锅炉是高温高压的重要设备,用带外环的柔性石墨卷垫,满负荷时不漏,减负荷时漏。在垫片两面添加0.5mm厚的柔性石墨板,切割成圆弧状,接头部分采用斜口搭接,使用情况良好。

金属平焊盘波形焊盘及齿形焊盘金属平焊盘及金属波形焊盘

一般用于中高压阀门管道和直径较小的设备法兰。使用压力随温度而不同,前者为1.568~31.36MPa,后者为1.568~3.92MPa。间隔材料是根据介质和温度选择的。

八角垫和椭圆垫

梯形槽面法兰用的八角焊盘和椭圆焊盘密封性能优良。在槽的锥面上,八角垫为面接触,椭圆垫为线接触。因此,椭圆垫在低紧固力下贴合性好,但需要进行二次紧固,八角垫一般紧固一次后不易泄漏。它们的不足之处在于要求大螺栓的紧固力,在低压高温的情况下,法兰的等级必须在pg25kg级以上。


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