1、1主讲人主讲人: : 郝木明郝木明 孙鑫晖孙鑫晖实现以人为本实现以人为本健康健康安全安全环保环保经济经济现代化生产新理念现代化生产新理念Static Fluid Sealing Technology）2流体静密封的作用、意义和地位流体静密封的作用、意义和地位作用、意义作用、意义n节能、低耗n可靠、延寿n安全、健康地位地位n应用面广n维修量大n持续发展跑、冒、滴、漏3应用应用选择选择环境（内外部）环境（内外部）（压力、温度、大气气氛、密封流体等）（压力、温度、大气气氛、密封流体等）知识知识经验经验 健康健康技术技术选择选择环境（污染）环境（污染） 安全安全密封的环境因素密封的环境因素 环境的双重
2、含义环境的双重含义4内部环境内部环境介质性质：介质性质：固体（粉尘、磨粒）、流体（气或汽体、液体）固体（粉尘、磨粒）、流体（气或汽体、液体） 燃、爆、毒、腐蚀性、放射性、清洁度燃、爆、毒、腐蚀性、放射性、清洁度工作参数：工作参数：压力、温度、速度、变载、冲击、振动压力、温度、速度、变载、冲击、振动装置结构：装置结构：有效密封空间、运动类型、制造精度密封空间、运动类型、制造精度外部环境外部环境环境条件：环境条件：温度、压力、外部介质性质（腐蚀、湿气、盐份、臭氧）温度、压力、外部介质性质（腐蚀、湿气、盐份、臭氧）环保要求环保要求：零泄漏和零逸出（散）零泄漏和零逸出（散）密封型式、密封结构、密封材料
3、密封型式、密封结构、密封材料密封的内部环境和外部环境密封的内部环境和外部环境5主要内容主要内容一垫片密封一垫片密封 二二法兰密封法兰密封三三高压与自紧密封高压与自紧密封四四密封胶与密封剂密封胶与密封剂6一：垫片密封一：垫片密封1 1、概述、概述2 2、垫片密封的结构及工作原理、垫片密封的结构及工作原理3 3、垫片的种类及性能垫片的种类及性能4 4、垫片密封材料、垫片密封材料5 5、垫片的选用、垫片的选用7 1 1：概述：概述l定义：垫片密封通常是指由容器、管道等的连接件和垫片定义：垫片密封通常是指由容器、管道等的连接件和垫片组成的静密封。组成的静密封。l应用部位：设备上的人孔、手孔、视孔、大盖
4、法兰连接处；应用部位：设备上的人孔、手孔、视孔、大盖法兰连接处；各种工艺管线、仪器仪表接管与设备、机、泵、阀门等连各种工艺管线、仪器仪表接管与设备、机、泵、阀门等连接处接处 。l应用比例：占静密封的很大部分。应用比例：占静密封的很大部分。l发展动力：发展动力：随着压力容器技术的发展而发展随着压力容器技术的发展而发展。随着现代工随着现代工业特别是近代石化、化学、原子能、大型电站等行业的兴业特别是近代石化、化学、原子能、大型电站等行业的兴起，压力容器向起，压力容器向高温、高压、高真空、深冷和大型化、单高温、高压、高真空、深冷和大型化、单系列方向发展系列方向发展，对垫片密封不断提出新的要求，各种新型
5、，对垫片密封不断提出新的要求，各种新型结构和新型材料不断出现，解决了许多长期存在的难题。结构和新型材料不断出现，解决了许多长期存在的难题。 8 1 1：概述：概述l密封理论：尚处于摸索和发展之中密封理论：尚处于摸索和发展之中 。l标准化、系列化：标准化、系列化：国内：国内：GB 9112GB 911291259125系列、系列、JB 4700JB 470047074707系列、系列、HG HG 20592205922063520635系列、系列、SH 3406SH 3406系列；系列；国外：国外：APIAPI系列、系列、ASMEASMEANSI l6.5ANSI l6.5和和16.716.7系
6、列、系列、JISJIS系列、系列、BSBS系列等。系列等。l设计方法：美国设计方法：美国ASMEASME的的压力容器研究委员会的压力容器研究委员会的PVRCPVRC法法。back9 2 2：垫片密封结构及工作原理：垫片密封结构及工作原理 图图2-1 2-1 垫片密封的结构垫片密封的结构1 1螺母，螺母，2 2螺栓，螺栓，3 3垫片，垫片，4 4法兰法兰属于强制型、中低压密封结构属于强制型、中低压密封结构 10垫片：衬于法兰之间，通过螺栓施加压紧力使衬垫材料发生变形，垫片：衬于法兰之间，通过螺栓施加压紧力使衬垫材料发生变形， 以阻止介质的泄漏通道。以阻止介质的泄漏通道。11 2 2：垫片密封结构
7、及工作原理：垫片密封结构及工作原理 图图2-2 2-2 高压自紧密封高压自紧密封1 1螺母，螺母，2 2主螺栓，主螺栓，3 3压环，压环，4 4密封垫，密封垫，5 5浮动顶盖，浮动顶盖，6 6筒体，筒体，7 7垫圈垫圈属于高压自紧式密封结构属于高压自紧式密封结构 12n按密封原理（即密封垫片受力情况）：按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封强制型密封、自紧自紧式密封式密封和和半自紧式密封半自紧式密封三类。三类。强制型密封强制型密封：完全靠外力：完全靠外力( (如螺栓如螺栓) )对垫片施加载荷；对垫片施加载荷；自紧式密封自紧式密封：主要利用介质的压力对垫片施加载荷；：主要利用介质的压力对垫
8、片施加载荷；半自紧式密封半自紧式密封：上述两种方法兼而有之。：上述两种方法兼而有之。 n按操作压力：中、低压和高压密封。按操作压力：中、低压和高压密封。低压密封低压密封：P P1.6MPa1.6MPa；中低压密封中低压密封：1MPa1MPaP P10MPa10MPa；高压密封高压密封：10MPa10MPaP P100MPa100MPa100MPa。垫片密封分类垫片密封分类13 穿漏（穿漏（PenetrationPenetration） O O P P 渗漏（渗漏（PercolationPercolation）垫片泄漏的方式垫片泄漏的方式 Very smallsmallbiggross LEAK
9、n 两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。14毛细管渗漏的数学模型：毛细管渗漏的数学模型： 层流泄漏层流泄漏 d d4 4（p p1 1-p-p2 2） Q = -Q = - 128 128L Lp p1 1p p2 2d dL 渗漏与介质的物性有关。渗漏与介质的物性有关。 15 Y 压差流（压差流（oiseuille flowoiseuille flow） N NS S方程：方程： h ph p1 1 p p2 2 u u（y y）= - dp y= - dp y（h-yh-y）/2/2drdr r r Q =u 2r dy r r1 1 h h3 3（p p1
10、 1-p-p2 2） Q = = r r2 2 6 6lnln（r r2 2/r/r1 1）穿漏（界面泄漏）的数学模型：穿漏（界面泄漏）的数学模型： 界面泄漏是密封失效的主要原因，与法兰密封面的选择、加工精度、垫片的尺界面泄漏是密封失效的主要原因，与法兰密封面的选择、加工精度、垫片的尺 寸和材料性能、紧固方法和压缩程度等因素密切相关。寸和材料性能、紧固方法和压缩程度等因素密切相关。 16垫片密封的机理垫片密封的机理（1 1）垫片应力的定义）垫片应力的定义 密封表面上垫片接触压强密封表面上垫片接触压强( (单位接触面上的压力，单位接触面上的压力，MPaMPa或或N/mN/m2 2) ) F F
11、F F P g 17 F（螺栓预紧载荷）（螺栓预紧载荷） M = K F d 或或 F = M / K d gi = F N / Ag 目的：目的：填平密封表面形状不平度、波度填平密封表面形状不平度、波度 、粗糙度等，、粗糙度等， 达到初始密封达到初始密封。（2）初始预紧）初始预紧 M（螺栓扭矩）（螺栓扭矩）18（3 3）工作密封）工作密封 go = （gi Ag - pB）/ Ag目的：目的：正常操作状态保持持续密封正常操作状态保持持续密封19 （4）影响）影响垫片应力的因素垫片应力的因素1 1、受长期压缩的垫片材料的蠕变受长期压缩的垫片材料的蠕变2 2、垫片材料品质的损伤（退化）、垫片材料
12、品质的损伤（退化）温度物理损伤、温度物理损伤、 化学腐蚀损伤化学腐蚀损伤3 3、热机械效应、热机械效应热循环、应力松弛、蠕变、扭矩损热循环、应力松弛、蠕变、扭矩损 失）失）4 4、螺栓拧紧方法、螺栓拧紧方法 20零泄漏零泄漏(Zero Leakage)和零逸出和零逸出(Zero Emission) 泄漏级别泄漏级别 定定 义义 0 0 无泄漏迹象无泄漏迹象 1 1 可目视或手感湿气（冒汗），但没有形成滴珠可目视或手感湿气（冒汗），但没有形成滴珠 2 2 局部有滴珠形成局部有滴珠形成 3 3 沿整个垫片周边有滴珠形成沿整个垫片周边有滴珠形成 4 4 形成滴珠且沿垫片周边形成滴珠且沿垫片周边5 5
13、分钟或更长时间滴漏分钟或更长时间滴漏1 1滴滴 5 5 以以5 5分钟或更短时间滴漏分钟或更短时间滴漏1 1滴滴 6 6 形成流线状滴漏形成流线状滴漏液体：液体：1ml = 20 drop1ml = 20 drop（1）泄漏的定性分级）泄漏的定性分级21（2）泄漏的定量定义）泄漏的定量定义泄漏（速）率泄漏（速）率 n定义定义 对特定介质在单位时间内通过单位密封长度的体积或对特定介质在单位时间内通过单位密封长度的体积或质量泄漏量。质量泄漏量。n单位单位 ml/ s mm mg/ s mm 22（3 3）零泄漏的概念）零泄漏的概念n漏是绝对的，不漏是相对的漏是绝对的，不漏是相对的。 A A、零泄漏
14、、零泄漏 测漏仪器的最高灵敏度规定的合格泄漏量。测漏仪器的最高灵敏度规定的合格泄漏量。 零泄漏：美宇航飞船零泄漏：美宇航飞船 1 11010-6 -6 Ncc/sNcc/s（HeHe） 运载火箭运载火箭 1 11010-4 -4 Ncc/sNcc/s（HeHe） B B、允许泄漏率、允许泄漏率（Allowable Leakage Rate） 人为规定的最低限度泄漏量人为规定的最低限度泄漏量 C C、影响允许泄漏率的因素、影响允许泄漏率的因素 装置密封的重要性装置密封的重要性 介质性质介质性质可燃、易爆、有毒、昂贵、腐蚀可燃、易爆、有毒、昂贵、腐蚀 测漏仪器的灵敏度测漏仪器的灵敏度23 1 10
15、-2 10-3 10-4 10-6 mg/s 流流量量计计法法 跌跌压压法法 升升压压法法 质质谱谱仪仪法法 摘摘自自 WRC Bulltin 427 Appendix B 垫片测漏方法灵敏度的比较：垫片测漏方法灵敏度的比较： Flower Pressure reduce Pressure increase Mass spectrograph 24（4）允许泄漏率标准）允许泄漏率标准v泵用机械密封泵用机械密封 Mechanical seal for PumpsMechanical seal for Pumps (JB4127 (JB412785)85) 50mm 50mmL3ml/hL3ml/
16、h（相当于（相当于0.1ml/h/mm0.1ml/h/mm） 50mm50mmL5ml/hL5ml/h（相当于（相当于0.06ml/h/mm0.06ml/h/mm）v阀门用填料密封阀门用填料密封 Packing for ValvePacking for Valve (JB/T7760-95) L5ml/h (JB/T7760-95) L5ml/h v泵用填料密封泵用填料密封 Packing for PumpsPacking for Pumps = 25mm = 25mmL 8ml/ minL 8ml/ min = 40mm = 40mmL10ml/minL10ml/min = 50mm = 5
17、0mmL16ml/minL16ml/min = 60mm = 60mmL20ml/min (3600rpm 0.1-0.5MPa)L20ml/min (3600rpm 0.1-0.5MPa)25（4）允许泄漏率标准）允许泄漏率标准 v PVRC PVRC 紧密度水平紧密度水平 紧密度等级紧密度等级 质量泄漏率质量泄漏率 应用场合应用场合 Tightness Level MassTightness Level Mass leakage rate Applicationsleakage rate Applications （mg/s/mm .dia.mg/s/mm .dia.） T1T1（经济）（
18、经济） 2 210101 1 公用（水、空气）工程公用（水、空气）工程 T2T2（标准）（标准） 2 210103 3 一般要求一般要求 T3T3（紧密）（紧密） 2 210105 5 易燃、中、高度毒性介质易燃、中、高度毒性介质 T4T4（严密）（严密） 2 210107 7 极度毒性介质、高真空极度毒性介质、高真空 T5T5（极密）（极密） 2 210109 9 核装置核装置 26（5 5）零逸出的概念）零逸出的概念 A、零逸出、零逸出 很微小的只凭听、看感觉不能发现的易挥发性物质（有机化合物很微小的只凭听、看感觉不能发现的易挥发性物质（有机化合物 Volatile Organic Com
19、pound Volatile Organic Compound “VOCVOC”）的合格泄漏量。）的合格泄漏量。 通常用敏感的气体检漏仪，如有机蒸汽分析仪测量逸出气体的体通常用敏感的气体检漏仪，如有机蒸汽分析仪测量逸出气体的体 积浓度，以百万分率，即积浓度，以百万分率，即“ppmvppmv” 表示表示 。B B、允许逸出量允许逸出量 人为规定的最低限度的逸出量。人为规定的最低限度的逸出量。u 一个典型的有机合成化工厂，有超过一个典型的有机合成化工厂，有超过35003500连接部件连接部件因含有或接触因含有或接触5 5的挥发性有害空气污染物而成为的挥发性有害空气污染物而成为逸出点。逸出点。272
20、8（6 6）垫片泄漏的原因）垫片泄漏的原因n1）设计引起的泄漏）设计引起的泄漏法兰或法兰密封面型式选择不当。法兰或法兰密封面型式选择不当。对有一定压力、强渗透性气体，应选用凹凸面或榫槽面法对有一定压力、强渗透性气体，应选用凹凸面或榫槽面法兰，不宜选用平面法兰；对于低压、高温介质和要求预紧兰，不宜选用平面法兰；对于低压、高温介质和要求预紧力大的金属复合型垫片，不应单按其压力等级选用法兰，力大的金属复合型垫片，不应单按其压力等级选用法兰，而要考虑温度的影响，适当提高所选法兰的等级。而要考虑温度的影响，适当提高所选法兰的等级。垫片材料选用不当。垫片材料选用不当。正确选用垫片材料十分重要，因垫片材料选
21、用有误而造成正确选用垫片材料十分重要，因垫片材料选用有误而造成的泄漏事故很多。的泄漏事故很多。法兰、螺栓材料选择不当。法兰、螺栓材料选择不当。例如，化肥厂变换炉的人孔法兰螺栓，过去般采用碳钢，例如，化肥厂变换炉的人孔法兰螺栓，过去般采用碳钢，高温下产生蠕变，螺栓力下降，容易产生泄漏。改用耐高高温下产生蠕变，螺栓力下降，容易产生泄漏。改用耐高温的温的35CrMo35CrMo钢后，解决了泄漏问题。钢后，解决了泄漏问题。29（6 6）垫片泄漏的原因）垫片泄漏的原因n2）制造、安装与操作引起的泄漏）制造、安装与操作引起的泄漏法兰和垫片的加工精度未达到技术要求；密封面有碰伤、法兰和垫片的加工精度未达到技
22、术要求；密封面有碰伤、划痕，特别是径向贯穿划痕，对密封性能有严重影响；划痕，特别是径向贯穿划痕，对密封性能有严重影响；螺栓或垫片材料误用，同一法兰下采用不同材质螺栓等；螺栓或垫片材料误用，同一法兰下采用不同材质螺栓等；预紧螺栓时操作不当，造成垫片压偏、压损或法兰翘曲；预紧螺栓时操作不当，造成垫片压偏、压损或法兰翘曲；法兰密封面不清洁，粘附各种杂物；法兰密封面不清洁，粘附各种杂物；管路法兰存在偏口、错口、张口情况；管路法兰存在偏口、错口、张口情况；设备操作不稳定，压力、温度波动大或超过允许值；设备操作不稳定，压力、温度波动大或超过允许值；由于设备管路振动引起螺拴松动等。由于设备管路振动引起螺拴松
23、动等。back30影响密封性能的因素影响密封性能的因素垫片密封件的功能要求和性能要求垫片密封件的功能要求和性能要求垫片的种类和性能垫片的种类和性能非金属垫片非金属垫片金属复合型垫片金属复合型垫片金属垫片金属垫片3 3、垫片密封的种类及性能垫片密封的种类及性能31影响密封性能的因素：影响密封性能的因素： 密封面的表面状况；密封面的表面状况； 密封面的接触宽度；密封面的接触宽度； 流体的性质；流体的性质； 流体及环境的温度；流体及环境的温度； 垫片材质及制造品质；垫片材质及制造品质； 密封面比压；密封面比压； 外部条件的影响。外部条件的影响。3 3：垫片密封的种类及性能：垫片密封的种类及性能32垫
24、片密封件的功能要求：垫片密封件的功能要求： 使密封件与配偶件紧密接合；使密封件与配偶件紧密接合； 阻止内部介质向外泄漏并防止外部杂质的内渗（抗阻止内部介质向外泄漏并防止外部杂质的内渗（抗 渗透）；渗透）； 能有效抵抗使密封部位和密封件变形的机械力；能有效抵抗使密封部位和密封件变形的机械力； 能抵抗具有破坏作用的化学物品（介质或外部环境）能抵抗具有破坏作用的化学物品（介质或外部环境） 和高温；和高温； 不受因温度变化或配偶件的膨胀和收缩而导致的预不受因温度变化或配偶件的膨胀和收缩而导致的预 紧力丧失的影响；紧力丧失的影响； 容易安装和拆卸；容易安装和拆卸； 密封件本体结构的一体性和耐流体冲刷性。
25、密封件本体结构的一体性和耐流体冲刷性。3 3：垫片密封的种类及性能：垫片密封的种类及性能33垫片密封件的性能要求：垫片密封件的性能要求：n 不泄漏（抗流体穿透性能）；不泄漏（抗流体穿透性能）；n 良好的压缩性和回弹性；良好的压缩性和回弹性；n 较低的蠕变和应力松驰率；较低的蠕变和应力松驰率；n 抗压性；抗压性；n 耐温性能良好；耐温性能良好；n 广泛的化学适应性；广泛的化学适应性；n 符合环保要求。符合环保要求。3 3：垫片密封的种类及性能：垫片密封的种类及性能34 3 3：垫片密封的种类及性能：垫片密封的种类及性能. .垫片的种类垫片的种类n种类繁多，按材料和结构分为三大类：种类繁多，按材料
26、和结构分为三大类：非金属垫片：橡胶、石棉橡胶板、柔性石墨、聚四氟乙非金属垫片：橡胶、石棉橡胶板、柔性石墨、聚四氟乙 烯等，烯等，截面形状大多为矩形截面形状大多为矩形。金属复合型垫片：有各种金属包垫、金属缠绕垫；通常金属复合型垫片：有各种金属包垫、金属缠绕垫；通常 采用金属与非金属组合复合的形式采用金属与非金属组合复合的形式。金属垫片：有金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透金属垫片：有金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透 镜垫、八角垫、双锥环、镜垫、八角垫、双锥环、C C形环、中空形环、中空O O形环等。均用金形环等。均用金 属材料制成，属材料制成，不会产生渗透泄漏不会产生渗透泄漏。n按照密封分
27、类的原则，上述垫片中的第一、第二和第三按照密封分类的原则，上述垫片中的第一、第二和第三 类的类的金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透镜垫金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透镜垫属于属于 强制密封强制密封，而其余则为，而其余则为半自紧或自紧式密封半自紧或自紧式密封。35. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造非金属垫片非金属垫片n1)橡胶橡胶橡胶品种较多，一般有天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、橡胶品种较多，一般有天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、异丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。异丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。橡胶材料质地柔软，经常加入各种织物予以增强，例如加橡胶材料质地
28、柔软，经常加入各种织物予以增强，例如加入尼龙布、涤纶布、玻璃纤维布以及金属丝网等。入尼龙布、涤纶布、玻璃纤维布以及金属丝网等。橡胶垫片可用于密封水、油等一些无腐蚀性的橡胶垫片可用于密封水、油等一些无腐蚀性的介质。介质。使用温度最高不超过使用温度最高不超过260260 C C，使用压力在，使用压力在1.6MPa1.6MPa以下。以下。新型橡胶材料：全氟醚，使用温度可达新型橡胶材料：全氟醚，使用温度可达316316 C C。橡胶可与多种非金属及金属材料进行复合制成各种性能不橡胶可与多种非金属及金属材料进行复合制成各种性能不同的密封垫片。同的密封垫片。36. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造非金
29、属垫片非金属垫片n2)2)石棉橡胶石棉橡胶由石棉、橡胶和填料经压制而成。由石棉、橡胶和填料经压制而成。根据其配方工艺、性能及用途不同，主要有高压、根据其配方工艺、性能及用途不同，主要有高压、中低压和耐油石棉橡胶板中低压和耐油石棉橡胶板。石棉材料有湿石棉、蓝石棉石棉材料有湿石棉、蓝石棉( (青石棉青石棉) )两种两种。石棉纤维质量对石棉橡胶板的性能影响较大，要石棉纤维质量对石棉橡胶板的性能影响较大，要求抗拉强度高，耐热性能好，有一定长度，纤维求抗拉强度高，耐热性能好，有一定长度，纤维易挠曲，有弹性。易挠曲，有弹性。石棉属疏松性材料，压制成板材后内部尚有大量石棉属疏松性材料，压制成板材后内部尚有大
30、量孔隙，须加入一定量的橡胶孔隙，须加入一定量的橡胶( (作为粘结剂作为粘结剂) )和各种和各种填充剂一般石棉纤维占填充剂一般石棉纤维占60608585。37. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造非金属垫片非金属垫片n2)2)石棉橡胶石棉橡胶具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性和耐化学腐蚀性，又具具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性和耐化学腐蚀性，又具有较好的柔软性和弹性，且价格低廉。有较好的柔软性和弹性，且价格低廉。安全使用温度为安全使用温度为5050400400。其适用压力范围一般不。其适用压力范围一般不超过超过5MPa5MPa。随着石油化学工业迅速发展，相继出现一些新产品。如与随着石油化学工业迅速发
31、展，相继出现一些新产品。如与一层或多层镀锌钢丝网或不锈钢丝网组成的增强石棉橡胶一层或多层镀锌钢丝网或不锈钢丝网组成的增强石棉橡胶板以及在石棉中加入氟橡胶制成的耐酸耐油石棉橡胶板。板以及在石棉中加入氟橡胶制成的耐酸耐油石棉橡胶板。38. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造非金属垫片非金属垫片n2)2)石棉橡胶石棉橡胶表表2 21 1 五种石棉橡胶板使用条件五种石棉橡胶板使用条件N 石棉有致癌性、已被限用和禁用。石棉有致癌性、已被限用和禁用。back39无石棉化无石棉化 无石棉的概念：金属类垫片、柔性石墨无石棉的概念：金属类垫片、柔性石墨 类垫片、类垫片、PTFEPTFE类垫片、压缩无石棉纤维类
32、垫片、压缩无石棉纤维 垫片和各类橡胶垫片。垫片和各类橡胶垫片。 问题：厚度、密度不均匀、纤维分散性问题：厚度、密度不均匀、纤维分散性 不佳、仍使用不佳、仍使用10%10%左右的类石棉物质。左右的类石棉物质。 应注意实际使用温度应注意实际使用温度。40. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造非金属垫片非金属垫片n3)柔性石墨板材及带材柔性石墨板材及带材 柔性石墨是一种新颖的密封材料，具有良好的回弹性、柔柔性石墨是一种新颖的密封材料，具有良好的回弹性、柔软性、耐介质性、耐温性。软性、耐介质性、耐温性。41新型石墨增强垫片新型石墨增强垫片42波形活性抗压垫片波形活性抗压垫片 波形金属板为骨架，两面复
33、合柔性石墨材料波形金属板为骨架，两面复合柔性石墨材料适用压力适用压力6.4MPa 适用温度适用温度650 泄漏率泄漏率1.010-4cm3/s 43活性抗压垫片活性抗压垫片44石墨基纤维增强垫片石墨基纤维增强垫片 n 结构特点：以天然鳞片石墨或柔性石墨为基体，以耐温结构特点：以天然鳞片石墨或柔性石墨为基体，以耐温材料为粘合剂，加入碳纤维、芳纶纤维或其它合成纤维材料为粘合剂，加入碳纤维、芳纶纤维或其它合成纤维为补强材料，通过辊压成型或抄取成型（类似于造纸）。为补强材料，通过辊压成型或抄取成型（类似于造纸）。n 由于采用了耐高温的石墨为基体（含量大于由于采用了耐高温的石墨为基体（含量大于75%75
34、%），其耐），其耐温性能较之常规的无石棉压缩垫片大为提高。温性能较之常规的无石棉压缩垫片大为提高。 45 石墨基纤维增强垫片石墨基纤维增强垫片 46柔性石墨带状垫片柔性石墨带状垫片47. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造非金属垫片非金属垫片n4)聚四氟乙烯聚四氟乙烯 合成树脂材料中的佼佼者。优良的耐腐蚀性使它在绝大部合成树脂材料中的佼佼者。优良的耐腐蚀性使它在绝大部分强腐蚀介质中可作为密封垫片，对于不允许物料有污染分强腐蚀介质中可作为密封垫片，对于不允许物料有污染的医药、食品等行业尤为合适，塑料中使用温度最高者。的医药、食品等行业尤为合适，塑料中使用温度最高者。但受压后易冷流，受热后易蠕变
35、，影响密封性能。通常加但受压后易冷流，受热后易蠕变，影响密封性能。通常加入部分入部分玻璃纤维、石墨、二硫化钼玻璃纤维、石墨、二硫化钼，以，以提高抗蠕变和导热提高抗蠕变和导热性能性能。垫片通常是由板材裁制的。它还可与石棉橡胶板、石棉板垫片通常是由板材裁制的。它还可与石棉橡胶板、石棉板制成聚四氟乙烯包垫。制成聚四氟乙烯包垫。 48新型垫片新型垫片 改性聚四氟乙烯垫片改性聚四氟乙烯垫片 蠕变和冷流性能大幅度改善蠕变和冷流性能大幅度改善 49改性产品的显微结构改性产品的显微结构Products：单向纤维化 ePTFE填充结构 PTFE网状纤维化 ePTFE50改性聚四氟乙烯垫片主要性能改性聚四氟乙烯垫
36、片主要性能 物理性能物理性能试验方式试验方式TF1570TF1570TF1580TF1590 颜颜 色色 蓝蓝本本 白白浅黄褐浅黄褐 适用介质适用介质PHPH范围范围 0 014140 014140 01414最高使用压力（最高使用压力（barbar） 555583838383适用温度（适用温度（） -50-50260260-50-50260260-50-50260260P PT T（barbar）1.5mm1.5mm厚厚1200012000120003.0mm3.0mm厚厚860086008600压缩率压缩率350 bar%350 bar%ASTM F ASTM F 36A36A30304
37、410107 71212回弹率回弹率350bar350bar（5%5%）ASTM F ASTM F 36A36A30304040抗拉强度（抗拉强度（MPaMPa）ASTM 152141414密度（密度（g/cmg/cm3 3）ASTM D 7921.702.902.10蠕变率（蠕变率（% %）ASTM F 38401118渗透性渗透性（毫升（毫升/ /小时小时0.7bar0.7barASTM F 37A0.12 51其它垫片其它垫片 PTFE PTFE包覆橡胶垫片包覆橡胶垫片 带有带有OO型圈的金属骨架型圈的金属骨架 增强橡胶垫片增强橡胶垫片52弹性膨体弹性膨体PTFEPTFE密封带密封带ba
38、ck53. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造金属复合型垫片金属复合型垫片非金属垫片非金属垫片( (除柔性石墨外除柔性石墨外) )的耐高温、高压性能均不如金的耐高温、高压性能均不如金属材料。为解决较高温度、较高压力设备的密封，可利用属材料。为解决较高温度、较高压力设备的密封，可利用综合金属和非金属优点的金属复合型垫片。综合金属和非金属优点的金属复合型垫片。n1)金属包垫金属包垫 以非金属材料为芯材，外包厚度为以非金属材料为芯材，外包厚度为0.250.250.50.5mm的金属薄的金属薄板。按包覆状态分为全包覆，半包覆、波形包覆、双层包板。按包覆状态分为全包覆，半包覆、波形包覆、双层包覆等。覆
39、等。耐热性是金属包垫中芯材料的主要考核指标。耐热性是金属包垫中芯材料的主要考核指标。一般采用石一般采用石棉板或低橡胶用量的石棉橡胶板、耐高温性能好的碳纤维棉板或低橡胶用量的石棉橡胶板、耐高温性能好的碳纤维或瓷质纤维或瓷质纤维( (一般指碳化硅纤维、氮化硅、氮化硼纤维一般指碳化硅纤维、氮化硅、氮化硼纤维) )及及柔性石墨板材等柔性石墨板材等。54n可制成各式异形垫片。如椭圆形、方形、带叉形或更复杂可制成各式异形垫片。如椭圆形、方形、带叉形或更复杂的形状，可以满足各种的形状，可以满足各种热交换器管箱热交换器管箱和和非圆形压力容器非圆形压力容器密密封的需要，而其他复合型垫片却不能。封的需要，而其他复
40、合型垫片却不能。back55. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造金属复合型垫片金属复合型垫片n2)金属带缠绕式垫片金属带缠绕式垫片 由薄金属波形带与石棉或柔性石墨等非金属带交替绕成螺由薄金属波形带与石棉或柔性石墨等非金属带交替绕成螺旋状，将金属带的始末端点焊而成。国外亦称为螺旋垫片。旋状，将金属带的始末端点焊而成。国外亦称为螺旋垫片。 56n四种类型：图四种类型：图(a)(a)为基本型，图为基本型，图(b)(b)为带内环型，为带内环型，图图(c)(c)为带外环型，图为带外环型，图(d)(d)为带内、外环型。为带内、外环型。n钢带剖面形状也有两种：钢带剖面形状也有两种：W形和形和V形。形。W
41、形弹性形弹性性能优于性能优于V形（回弹性），但加工困难。形（回弹性），但加工困难。 5758. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造金属复合型垫片金属复合型垫片n2)2)金属带缠绕式垫片金属带缠绕式垫片 钢带材料：有低碳钢、不锈钢、钛、蒙乃尔合金等，厚度钢带材料：有低碳钢、不锈钢、钛、蒙乃尔合金等，厚度为为0.150.150.2mm0.2mm。非金属带材：以石棉、柔性石墨带为主，国外还出现了聚非金属带材：以石棉、柔性石墨带为主，国外还出现了聚四氟乙烯带、陶瓷纤维纸、碳纤维纸缠绕垫片。四氟乙烯带、陶瓷纤维纸、碳纤维纸缠绕垫片。金属带的断面形状使缠绕垫获得一定弹性，再金属带的断面形状使缠绕垫获得一
42、定弹性，再加上内、外环，则当基本型垫片受压时，外环和内环分别加上内、外环，则当基本型垫片受压时，外环和内环分别处于受拉和受压的状态；当基本型垫片载荷下降时，内、处于受拉和受压的状态；当基本型垫片载荷下降时，内、外环储藏的能量释放，提高了垫片的回弹力。外环储藏的能量释放，提高了垫片的回弹力。与其他类型垫片相比，对压力和温度变化的适应能与其他类型垫片相比，对压力和温度变化的适应能力增强，二次紧固的必要性大大减少；加内环可阻止由于力增强，二次紧固的必要性大大减少；加内环可阻止由于过度紧固造成的垫片压损，减小法兰之间的间隙，防止因过度紧固造成的垫片压损，减小法兰之间的间隙，防止因流体涡流对垫片的侵蚀；
43、加外环有利于安装时垫片定位。流体涡流对垫片的侵蚀；加外环有利于安装时垫片定位。5960. . 垫片的性能和构造垫片的性能和构造金属垫片金属垫片n强制型密封常用的金属垫片有金属平垫、波形垫、齿形垫、强制型密封常用的金属垫片有金属平垫、波形垫、齿形垫、环形垫环形垫( (包括八角垫、椭圆垫两种包括八角垫、椭圆垫两种) )。n制造比较复杂，特别对直径大的垫片制造比较复杂，特别对直径大的垫片( (如环形垫如环形垫) )，需经卷，需经卷制、焊接、探伤、车削多道工艺，精度和表面粗糙度要求制、焊接、探伤、车削多道工艺，精度和表面粗糙度要求相对高一些，特别是与其相配的法兰、螺栓尺寸大，故成相对高一些，特别是与其
44、相配的法兰、螺栓尺寸大，故成本高。本高。n应用应用：一般用于：一般用于高温、高压高温、高压和非金属垫以及金属复合垫不和非金属垫以及金属复合垫不能胜任的苛刻条件下。能胜任的苛刻条件下。n材料材料：根据介质的温度和物性，金属垫片通常选用铝、铜、：根据介质的温度和物性，金属垫片通常选用铝、铜、软钢、纯铁、不锈钢、钛、蒙乃尔合金等材料。软钢、纯铁、不锈钢、钛、蒙乃尔合金等材料。 61. . 垫片的尺寸垫片的尺寸垫片尺寸的确定垫片尺寸的确定n垫片尺寸系指垫片接触面的垫片尺寸系指垫片接触面的宽度宽度与与厚度厚度，决定垫片反力的，决定垫片反力的作用位置，是计算法兰、螺栓受力大小的重要参数。垫片作用位置，是计
45、算法兰、螺栓受力大小的重要参数。垫片尺寸直接影响密封件的密封性能。尺寸直接影响密封件的密封性能。62. . 垫片的尺寸垫片的尺寸垫片尺寸的确定垫片尺寸的确定n垫片宽度垫片宽度：我国现行的有关标准中，压力容器法兰用非金：我国现行的有关标准中，压力容器法兰用非金属软垫片的宽度一般在属软垫片的宽度一般在181830mm30mm之间，金属包垫的宽度则之间，金属包垫的宽度则在在161625mm25mm之间。管道、阀门的垫片则更窄些。之间。管道、阀门的垫片则更窄些。 n垫片厚度垫片厚度：一般地，设备密封直径在：一般地，设备密封直径在500mm500mm以下，垫片厚以下，垫片厚度为度为1.51.53mm3m
46、m；密封直径大于；密封直径大于500mm500mm，垫片厚度，垫片厚度t t3mm3mm。 63. . 垫片的尺寸垫片的尺寸垫片的标准尺寸系列垫片的标准尺寸系列n我国国家标准和一些行业标准都制定有压力容器及管道法我国国家标准和一些行业标准都制定有压力容器及管道法兰用非金属软垫片、缠绕垫片、金属包垫、八角垫及椭圆兰用非金属软垫片、缠绕垫片、金属包垫、八角垫及椭圆垫等的标准，编制了垫片的尺寸系列。垫等的标准，编制了垫片的尺寸系列。（1 1）JB 4704JB 47049292非金属软垫片非金属软垫片；（2 2）JB 4705JB 47059292缠绕垫片缠绕垫片；（3 3）JB 4706JB 47
47、069292金属包垫片金属包垫片；（4 4）GB 150GB 1509898钢制压力容器钢制压力容器中包含的八角垫、椭中包含的八角垫、椭 圆垫、双锥环垫等的标准。圆垫、双锥环垫等的标准。back64 垫片密封材料的基本要求及其垫片性能表征垫片密封材料的基本要求及其垫片性能表征 常用静密封材料和元件常用静密封材料和元件 静密封材料和元件的最新发展静密封材料和元件的最新发展 密封材料和元件研究开发的重点和发展趋势密封材料和元件研究开发的重点和发展趋势 结语结语4 4、垫片密封材料垫片密封材料656667(1)、压缩特性方程压缩特性方程:321aGGDTaaS(2)、回弹特性方程：回弹特性方程：Tb
48、bKGKGDDbbSS4321(3)、蠕变特性方程：蠕变特性方程： tTccDDKGln121(4)、基本密封特性方程：基本密封特性方程：4321kGkkVSTpkL 68 69 植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可用作静密封材料。属等均可用作静密封材料。 最常用的有最常用的有橡胶橡胶、石棉石棉、非石棉纤维、非石棉纤维、聚四氟乙烯聚四氟乙烯、柔性石墨柔性石墨以及诸多种类的以及诸多种类的金属金属和合金和合金。70 石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为温石棉温石棉和和蓝石棉蓝石棉( (强酸性介质强酸性介质) ) 石棉的石棉的化学性
49、能稳定化学性能稳定、机械强度高机械强度高，具有较好，具有较好的的耐热耐热、耐蚀耐蚀性能。性能。 石棉橡胶板石棉橡胶板具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性和耐化学腐蚀性，又具有较好的柔软性和弹性，和耐化学腐蚀性，又具有较好的柔软性和弹性，且价格低廉。且价格低廉。 石棉橡胶板的石棉橡胶板的安全使用温度安全使用温度为为5050400400。其适用其适用压力范围压力范围一般不超过一般不超过5MPa5MPa。71 具有优良的具有优良的化学稳定性化学稳定性，可适用于多种腐蚀性，可适用于多种腐蚀性介质介质, ,聚四氟乙烯聚四氟乙烯无毒无毒，无，无污染。污染。 使用温度使用温度一般在一
50、般在196196200200范围内。范围内。 耐热性能耐热性能、抗蠕变性能抗蠕变性能差。差。 在在PTFEPTFE中按一定比例掺入不同性能的材料，可中按一定比例掺入不同性能的材料，可以明显以明显改善改善其耐热性和冷流性。其耐热性和冷流性。72 可制成各种不同形状的密封垫片。可制成各种不同形状的密封垫片。 特点特点是耐高压、适应温度范围广、化学稳定性是耐高压、适应温度范围广、化学稳定性好。好。 带有增强骨架的柔性石墨垫片，可带有增强骨架的柔性石墨垫片，可适应压力适应压力10MPa10MPa、温度温度200200550550、PHPH0-140-14的各种流的各种流体。体。 柔性石墨对介质有一定柔
