密封垫片知识汇总

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1、密封垫片知识汇总---东方文库整理邮箱：wmmtlc@gmail.com第一节垫片密封连接的泄漏现象一、垫片密封机理泄漏即介质从有限空间内部流动到外部，或者从外部进入有限空间内部。介质流动通过内外空间的交界面即密封面发生泄漏。造成泄漏的根本原因是由于接触面上存在间隙，而接触面两侧的压力差、浓度差则是泄漏的推动力。由于泄漏面的形式及加工精度等因素的影响，密封面上存在间隙在所难免，这就会造成密封面不完全吻合，从而发生泄漏。要减少泄漏，就必须使接触面最大程度地嵌合，即减小泄漏通道的截面积、增加泄漏阻力，并使之大于泄漏推动力。对密封面施加压紧载荷，以产生压紧应力，可提高

2、密封面的接触程度，当应力增大到足以引起表面产生明显的塑性变形，就可填补密封面的间隙，堵塞泄漏通道。使用垫片的目的就是利用垫片材料在压紧载荷的作用下较容易产生塑性变形的特性，使之填平法兰密封面的微小凹凸不平，从而实现密封。二、垫片密封的泄漏形式螺栓法兰垫片连接中，垫片是最主要的密封元件。对于非金属垫片来说，连接的密封是通过拧紧螺栓，造成法兰与垫片接触表面及其垫片内部较大的压紧应力，从而一方面使垫片表面与法兰表面紧密贴合、填满法兰表面的微间隙，另一方面减小垫片材料的孔隙率、亦即减小被密封流体的泄漏通道。由于任何制造或加工方法都不可能形成绝对光滑的理想表面，也不可能实

3、现密封面间的完全嵌合以及密封件本身孔隙的完全阻塞，所以在相互接触的密封面间和密封件的内部总是存在着微小的间隙或通道。因而，对垫片密封来说，泄漏总是不可避免的。当介质以一定的压力通过螺栓法兰连接时，总会在密封点处出现泄漏，分析这种现象，可以发现它是以两[1]种形式出现的，即所谓的“界面泄漏”和“渗透泄漏”,如图3-21.界面泄漏垫片压紧应力不足、法兰密封面粗糙、管道的热变形、机械变形以及振动等都会造成垫片与法兰密封面之间的贴合不严而发生泄漏。此外，螺栓法兰连接在操作工况下由于温度、压力的作用，螺栓变形伸长，垫片蠕变松弛、回弹能力下降，垫片材料的老化、变质等亦会造成

4、垫片与法兰密封面之间的泄漏。这种发生在垫片与法兰密封面之间的泄漏称为“界面泄漏”。2.渗透泄漏非金属垫片通常由植物纤维、动物纤维、矿物纤维或化学纤维与橡胶粘结压制而成，或有柔性石墨等多孔材料制作而成。由于其组织疏松，致密性差，纤维与纤维之间存在无数微小间隙，很容易被介质浸透，特别是在压力作用下，介质会通过材料内部的孔隙渗透出来。这种发生在垫片材料内部的泄漏现象称为“渗透泄漏”。三、垫片密封过程在加载过程中，泄漏率随垫片的压缩变形量而变化。当轴向压紧载荷小于一定的值时，尽管垫片已产生了一定的压缩变形量，但泄漏仍然很严重，基本上没有密封能力；继续增加压紧载荷，垫片的

5、压缩变形量随之增大，泄漏率逐渐减小；但当轴向压紧载荷大到一定程度时，泄漏率几乎不变。在卸载过程中，垫片的压缩变形量随压紧载荷的减小而减小，相应的泄漏率随之而增大，但在同一轴向载荷下，卸载时的泄漏率远较加载时所对应垫片的应力下的泄漏率小。当轴向载荷减小到一定程度时，尽管垫片的弹性变形尚未完全消失，仍具有一定的回弹能力，但泄漏率已急剧增大。加载和卸载时泄漏率的变化情况可通过分析密封面的微观结构来解释。密封面微观结构如图3-3所示，初始表面由以下几部分组[2]成,其中：A——法兰面的最大不平度；B——法兰面的缺陷（裂纹、划伤等）;a——垫片表面的最大不平度；b——垫片

6、表面缺陷c——密封面间的杂质、毛刺等。在加载过程中，泄漏率随垫片的压缩变形而变化。配合面间首先接触的是表面最突出部分如毛刺、颗粒状杂质等，如图3-3（a）所示。在加载过程的初期，因局部载荷很大，这些凸出部分很快被压平或嵌入凹陷部分直至图3-3（b）状态，此时尽管垫片已产生了一定的压缩变形，但泄漏仍很严重。在此阶段中，配合表面大部分呈自由状态，间隙很大，基本上没有密封能力，尚不能形成初始密封。由3-3（b）状态继续加载，配合面间的波峰、波谷相互穿插、嵌合，微间隙逐渐减小直至配合面吻合，如图3-3（c）所示。在该阶段中，流道截面随压紧力增加而减小，流道阻力随之增大，

7、泄漏率相应减小，即增加压紧载荷可以有效地控制泄漏，故通常称该阶段为正常密封阶段。从图3-3（c）可以看出，当配合面基本吻合后，若继续增加压紧载荷，垫片的压缩变形增加甚微，泄漏率则几乎不变。此时由初始表面的不平度所形成的微间隙基本上已被堵死，配合面大部分嵌合，泄漏通道主要由表面缺陷如裂纹、划伤等组成，而要进一步消除这部分间隙则十分困难。卸载过程中，密封面上由于相互嵌合而产生的塑性变形不因卸载而恢复，此时，只要垫片为被完全压实，垫片的回弹量足以补偿由于介质压力所引起的密封面间的互相分离，连接总是具有一定的密封能力。这就是在同一压紧载荷下，卸载时的泄漏率远小于加载时的

8、泄漏率的原因。但是，由于