压力容器中垫片的选用原则

原创 胡伟明  2019-12-16 14:00:00  阅读 649 次 评论 0 条
摘要:

在石油、化工、纺织、医药、轻工等行业中,由于工艺操作的需要,在设备及管道设计中,广泛采用可拆卸的连接结构,由于法兰结构简单、加工件少、强度及密封可靠、适用尺寸范围广等因素,故普遍应用于设备和管道中。法兰密封结构是一个组合件,它是由一对法兰及法兰间的垫片,通过紧固件---螺栓、螺母被连接在一起。

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引    言
在石油、化工、纺织、医药、轻工等行业中,由于工艺操作的需要,在设备及管道设计中,广泛采用可拆卸的连接结构,由于法兰结构简单、加工件少、强度及密封可靠、适用尺寸范围广等因素,故普遍应用于设备和管道中。
法兰密封结构是一个组合件,它是由一对法兰及法兰间的垫片,通过紧固件---螺栓、螺母被连接在一起。当上紧螺栓使垫片被一对法兰压紧,从而达到密封的目的,并且将两部分管道或设备连接在一块,法兰连接失效的主要形式为泄漏,而泄露的因素很多,主要由法兰设计、制造、安装、操作及垫片的选择不当引起。法兰在工程设计中,几乎均选用国家或行业标准。这在强度、加工、密封要求等方面是有保证的,所以主要考虑垫片的选用问题

压力容器中垫片的选用原则第1张-胡伟明

泄露原因

流体在密封面处泄露,一是垫片自身的渗漏;二是密封面的渗漏。垫片自身的渗漏一般是因选择的垫片材质超出了适用的温度或(及)压力范围,或是垫片不适用于所密封的介质。密封面的泄漏是因为螺栓上紧时,拉力不均致法兰面不平行,或是密封面加工时未达到所要求的粗糙度,此时当密封比压低于某一值对,就发生介质泄漏。工作时,由于介质压力的作用,在设备及法兰上产生轴向力使螺栓被拉伸,法兰密封面沿着彼此分离的方向移动,垫片压缩量减少,预紧密封比压下降,如果垫片有足够的回弹能力,使压缩变形的回弹量能补偿螺栓的伸长量(即密封面的分离量),那么法兰间仍能保持很好的密封性。反之,如果垫片回弹能力差,补偿不了密封面的分离量,使密封垫片的工作密封压力下降而产生泄露。

选用原则

在选用垫片时,必须对垫片的密封性能、操作压力、操作温度、介质特性、密封面形式、结构装拆的简易程度、经济等因素作综合、全面的分析。其中介质特性、操作压力、操作温度为选用垫片的主要依据。选择垫片的原则如下:
1.一般来说,对低压(P≤1. 6MPa)及温度不高(t≤200℃) 的普通非强腐蚀系统,考虑采用非金属垫片,对中压(p<10MPa),中温(t≤500℃)及腐蚀性,渗透性强的介质采用金属包覆垫、金属缠绕垫,对高压系统则采用金属垫片;
2.垫片有良好的弹性及回复性,且具有适当的柔软性,能与密封面很好贴合;
3.垫片不能污染介质,也不能腐蚀密封面;
4.耐工作介质的腐蚀,并有良好的物理性能,既不因低温而硬化脆变,也不因高温而软化塑流;
5.具有良好的加工性能,垫片材料易得,成本低廉。
压力容器设备法兰垫片的适用范围及可适用介质见下表(供选用参考)。

压力容器中垫片的选用原则第2张-胡伟明

结束语
选择垫片的影响因素很多,通常应在保证主要条件的前提下,尽量选用价格便宜、制造容易、市场易买到、安装和更换都比较简便的垫片。垫片的厚度,视具体情况而定。—般来说,如果密封面加工良好,压力不太高时,宜选用薄垫片。但内压力较高的情况下,垫片太薄,对应于螺栓的伸长,垫片的回弹太小,不能达到必要的复原量易产生泄漏,故压力较高时,应选用较厚的垫片。
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