密封技术第二版课件 教学课件 作者 魏龙 主编第一章 垫片密封.ppt

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1、第一章垫片密封10/5/2021自1886年奥地利工程师理查得克林格发明第一块石棉橡胶板垫片开始，全球各地相继开始使用垫片密封。垫片密封已成为压力容器、工艺设备、机器和连接管道等可拆连接处最主要的静密封形式。10/5/2021一、垫片密封的原理和结构第一节　中低压设备和管道的垫片密封工作压力≤10MPa10/5/20211.垫片的概念石棉橡胶垫片10/5/20211.垫片的概念缠绕垫10/5/20211.垫片的概念八角垫10/5/20211.垫片的概念金属波形垫片10/5/20211.垫片的概念换热器垫片10/5/2021定义：一种夹持

2、在两个独立连接件之间的材料或材料的组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。要求：垫片必须能够密封结合面，使密封介质不渗透和不被密封介质腐蚀，并能经受温度和压力等的作用。10/5/20212.垫片密封的泄漏形式对非金属材质而言，从材料的微观结构来看，本身存在微小缝隙或细微的毛细管，具有一定压力的流体自然容易通过它们渗漏出来，此称为渗透泄漏，它占总泄漏量的10%20%。两连接表面（即密封面），从机械加工的微观纹理来看存在粗糙度和变形，它们与垫片之间总是存在泄漏通道，由此产生的流体泄漏称为界面泄漏，其泄漏量占总泄漏量的80%

3、90%。10/5/2021当夹紧垫片的总载荷因各种原因减少到几乎等于作用在连接件端部的流体静压力，导致了密封面的分离。这时若增加密封面的压力，则对于机械完整性很差的垫片，如操作期间材料发生劣化，则沿垫片径向作用的流体压力会将其撕裂，引起密封流体的大量泄漏，此被称为吹出泄漏，它属于一种事故性泄漏。10/5/2021对于渗透泄漏通常可采用不同材料的复合或机械组合形成不渗透性结构，或者使用较大的夹紧力使材料更加密实，减少以至消除泄漏。对于界面泄漏和事故性泄漏与垫片材料的性质、接头的机械特征、密封面的性质与状态、密封流体的特性以及紧固件夹紧程度

4、有关。10/5/20213.垫片密封的原理垫片密封是靠外力压紧密封垫片，使其本身发生弹性或塑性变形，以填满密封面上的微观凹凸不平来实现密封。也就是利用密封面上的比压使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的介质压力差来实现密封。10/5/2021垫片密封过程工作密封初始密封10/5/2021（1）初始密封垫片用于对两个连接件密封面产生初始装配密封和保持工作密封。产生初始密封的基本要求：使垫片压缩，在密封面间产生足够的压紧力，即垫片预紧应力（也称初始密封比压），以阻止介质通过垫片本身的渗漏，同时保证垫片对连接件有较大的适应性，即垫片压缩后产生弹

5、性或塑性变形，能够填塞密封面的变形及其表面粗糙度而出现的微观凹凸不平，以堵塞介质泄漏的通道。10/5/2021（2）工作密封当接头受到流体压力作用时，密封面将被迫发生分离，此时要求垫片能释放出足够的弹性应变能，以弥补这一分离量，并且留下足以保持密封所需要的工作（残留）垫片应力。此外，这一弹性应变能还要补偿装置在长期运行过程中，任何可能发生的垫片应力的松弛。10/5/20213.垫片密封的原理综上所述，任何形式的垫片密封，首先要在连接件的密封面与垫片表面之间产生一种垫片预紧力，其大小与装配垫片时的“预紧压缩量”以及垫片材料的弹性模量等有关，

6、而其分布状况与垫片截面的几何形状有关。从理论上说，垫片预紧应力愈大，垫片中贮存的弹性应变能也愈大，因而可用于补偿分离或松弛的余地也就愈大，当然要以密封材料本身最大弹性变形能力为极限。就实际使用而言，垫片预紧应力的合理取值取决于密封材料与结构、密封要求、环境因素、使用寿命及经济性等。10/5/20214.垫片密封的结构典型的垫片密封结构，一般由连接件、垫片和紧固件等组成。垫片工作正常或失效与否，除了取决于设计选用的垫片本身性能外，还取决于密封系统的刚度和变形、结合面的粗糙度和不平行度、紧固载荷的大小和均匀性等。10/5/2021常用法兰密封

7、面形状以突面、凹凸面、榫槽面最为常用10/5/2021二、垫片的种类及适用范围垫片种类非金属垫片半金属垫片金属垫片质地柔软、耐腐蚀、价格便宜，但耐温和耐压性能差。具有良好的弹性和回复性，可耐高温和较高的压力。具有良好的耐高温、耐高压性能10/5/2021（1）非金属垫片①橡胶板②石棉③石棉橡胶板④柔性石墨⑤聚四氟乙烯（简称PTFE）10/5/2021（1）非金属垫片橡胶垫片10/5/2021（1）非金属垫片石棉垫片10/5/2021（1）非金属垫片石棉橡胶垫片10/5/2021（1）非金属垫片柔性石墨垫片10/5/2021（1）非金属垫片

8、聚四氟乙烯垫片10/5/2021（2）半金属垫片（又称金属复合垫片）①金属包垫。该垫片以非金属为芯材、外包厚度为0.250.5mm的金属薄板。按包覆状态，可分为全包覆、半包覆、波形包覆、双层