非石棉纤维橡胶垫片失效分析
无石棉垫片材料的高温时效性能研究进展
密封技术石油化工设备技术，２００５，２６（１）・４８・Ｐｅｔｒｏ—ＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＴｅｃｈｎ０１０９ｙ无石棉垫片材料的高温时效性能研究进展谢苏江，蔡仁良（华东理工大学化工机械研究所，上海２００２３７）摘要：综述了压缩非石棉纤维橡胶垫片材料（ＣＦＳ）高温时效性能的发展和研究现状，系统介绍了ＣＦＳ的高温时效性能、蠕变松弛行为和垫片常数的研究和发展情况。
关键词：压缩非石棉纤维橡胶垫片材料；高温时效性能；蠕变松弛；垫片常数中图分类号：ＴＥ９６９文献标识码：Ｂ文章编号：１００６—８８０５（２００５）０１一００４８一０５１前言为了正确评定和筛选合格的垫片密封材料，美国压力容器研究委员会（ＰＶＲＣ）、美国材料试验学会（ＭＴＩ）和其他一些国家和组织在过去２０年里，以压缩石棉纤维增强橡胶板（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄａｓｂｅｓｔｏｓｆｉｂｅｒ，ＣＡＦ）为参比，对压缩非石棉纤维橡胶板（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｎｏ—ａｓｂｅｓｔｏｓｆｉｂｅｒｓｈｅｅｔ，ＣＦＳ）、聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、柔性石墨垫片、金属包复垫片和缠绕垫片等多种商业垫片的室温和高温性能进行了系列化的研究，以了解其行为规律并为制定新的垫片试验方法和评定标准准备实验基础［１’２］。
本文综述了ＣＦＳ材料在这方面的研究情况。
２ＣＦｓ的高温时效研究和质量评定２．１机械性能研究［３￣５１垫片和螺栓载荷随时间和温度的变化可以通过法兰分析模型进行预测，不同垫片材料的纯机械行为数据是该模型的基础，而２０世纪８０年代以前，这方面的研究很少。
为此，ＰＶＲＣ建立了室温机械试验（ＲＯｏｍ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｅｓｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅ，ＲＯＭＴ）和热态机械试验（ＨｏｔＭｅ—ｃｈａｎｉｃａｌＴｅｓｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅ，ＨＯＭＴ），通过加载一卸载循环、恒垫片应力下的蠕变、恒垫片变形下的应力松弛三种试验程序来估计实际垫片蠕变／松弛的大小。
蒙特利尔Ｅｃｏｌｅ综合技术学院紧密性试验和研究实验室（ＴＴＲＬ）于１９９３年根据载荷压缩机械试验（Ｌｏａｄ－ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｅｓｔＰｒｏｃｅｄｕｒｅ，ＬＣＭＴ），研究了垫片在压缩条件下紧密度和变形的关系。
高温下垫片的蠕变失效分析
２４ ９４
科
学
技
术
与
工
程
１ ０卷
１ ２ 蠕变 方程 式 的分析 ．
．
传统压缩石棉橡胶板。但 目前对其基本性能， 特别
是 蠕变 性能 的研 究 还 不充 分 。所 以 ， 次 试 验 以压 本 缩 非石棉 纤维 板 为垫片 材料 。 本次 试验 以垫 片预 紧应 力为 ７ Ｐ ， 验 温度 ０Ｍ ａ试
式（） ， １ 中 由于 Ｅ ： 叼 、 、 是 仅 与垫 片 材 Ｅ 、 仉
料有关 的 常 数 ， 垫 片 材 料 选 定 后 其 值 是 一 个 定 当 值 ；。为材料 产生 的初 始应 变 ， 为 材 料 所 受应 力 ， 当对垫 片施 加 同一 预 紧应 力 时 （ 下 面 的试 验 研究 如
就选定 垫 片预 紧应 力 为 ７ Ｐ ） ｏ、 ０ Ｍ ａ ，ｒ 是 一个 ｓ只 与温度 和时 间 ｔ 关 ； 通过 分 析式 （ ） 可 得 出 ： 有 再 １， 垫片所 受 的温 度 越 高 ， 历 的时 间越 长 ， 垫 片 的 经 则 和 就
⑥
２ １ ＳｉＴ ｃ． ｎｎ ． ０ ０ ｃ． ｅｈ Ｅ ｇｇ
一
般 工 程 技 术
高温 下垫 片的蠕变 失效 分析
宋兆哲 刘 美 红 周 坤
（ 明理 工 大学 机 电工 程 学 院 ， 明 ６ ０ ９ ） 昆 昆 ５ ０ ３
摘
要 高温下垫 片的蠕 变行 为， 密封 系统发 生失效和 泄漏的根本原 因。建 立 了垫 片蠕变量 的数学模 型， 是 进行 了高温蠕 变 高温 密封 蠕 变 垫片 失效
密 封并 不 总 是 可 靠 的 。介 质 压 力 和 温 度 的联 合 作
橡胶密封件的失效分析
橡胶密封件的失效分析橡胶密封件是一种用于封闭和防止流体或气体泄漏的重要工业材料。
然而，在使用过程中，橡胶密封件可能会发生失效，导致泄漏问题的发生。
为了确保设备和系统的可靠性和安全性，需要对橡胶密封件的失效进行分析。
本文将讨论橡胶密封件的常见失效形式以及导致失效的原因，以帮助我们更好地理解和防止橡胶密封件的失效。
首先，橡胶密封件的常见失效形式包括老化、碎裂、变形和腐蚀等。
老化是橡胶密封件常见的失效形式之一、橡胶密封件长时间暴露在高温、高压、辐射等环境中，易发生老化。
老化会导致橡胶密封件硬化、变脆和失去弹性，从而影响其密封性能。
碎裂是另一种常见的失效形式，通常是由于橡胶密封件在使用过程中受到过大的应力而导致的。
变形是橡胶密封件失效的一种典型形式，通常是由于橡胶密封件受到不均匀的应力或过大的应力而导致的。
腐蚀是指橡胶密封件在受到化学物质或介质的腐蚀作用时发生失效。
其次，橡胶密封件失效的原因有很多。
首先，材料本身的问题是导致橡胶密封件失效的一个重要原因。
橡胶密封件的材料需要选择适合不同工况的材料，例如高温、高压、强酸碱环境等。
当选择的材料不适合工况时，容易导致橡胶密封件的失效。
其次，橡胶密封件的设计和加工也会影响其失效。
设计不合理或加工质量不良会导致橡胶密封件的应力分布不均匀，从而引起失效。
此外，操作和维护的不当也是橡胶密封件失效的一个重要原因。
例如，错误的安装方法、不正确的操作方式、缺乏维护等，都会导致橡胶密封件受到过大的应力，从而导致失效。
为避免橡胶密封件的失效，我们需采取相应的预防措施。
首先，需要选择适合工况的橡胶密封件材料。
不同的工况需要不同的材料，例如高温环境需要耐高温橡胶密封件，化学介质环境需要耐腐蚀的橡胶密封件。
其次，需要合理设计和精确加工橡胶密封件。
在设计过程中，需要考虑应力分布的均匀性，避免应力集中；在加工过程中，需要采用适当的工艺和设备，确保加工质量。
此外，正确的操作和维护也是防止橡胶密封件失效的关键。
垫圈的分类选用与密封失效的对策分析
垫圈的分类选用与密封失效的对策分析慧聪泵阀网：主要讲述了密封垫圈的泄漏现象、密封垫密封机理、分类与结构形式、密封垫的选用、垫片的特性及选择等。
1、密封垫的泄漏现象一般垫片的泄漏现象有四种形式：界面泄漏、渗透泄漏、扩散泄漏、破坏泄漏。
界面泄漏：界面由于垫片压紧不够、法兰结合面光洁度不当、法兰变形等均会在密封界面上产生泄漏。
对于界面世漏，采用软垫料夹紧在法兰面中可防。
渗透泄漏：由于软材料的材质大都是纤维，容易被介质浸适，特别是压力作用。
由于毛细现象，介质会渗透到低压侧来，形成渗透。
扩散泄漏：在浓度差的推动下，介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递而产生泄漏。
扩散是分子运动的结果，且不是单向的。
在密封压差极小或真空状态，或密封氮、氢等渗透性物质，以及剧毒、放射性物质时要特别注意渗透和扩散两种泄漏。
破坏泄漏：在密封部位工作条件比较恶劣，热变形大，经常受振动、冲击，安装不当，紧固力过大，重复多次使用，压缩变形，内应力集中，超过疲劳强度而破坏，材料老化、变质等均会造成破坏泄漏。
这种泄漏造成影响最大，危害也大，要加强防范。
2、密封垫密封机理密封垫的作用，是由密封材料对于接合表面的接触压力和对于紧固外力的弹性回复力所共同形成的对内部介质阻断作用而产生的。
3、密封垫的分类与结构形式密封垫分为非金属密封垫非金属与金属组合密封垫和金属密封垫三大类，其材料常见的有橡胶、皮革、石棉板、软木、聚四氟乙烯、马口铁、钢、铝、铜及不锈钢等。
4、密封垫的选用密封垫的选用原则：根据工作压力，工作温度，密封介质的腐蚀性及结合密封面的形式来选用。
一般来说，在常温低压时，选用非金属软蜜密封垫；中压高温时，选用金属与非金属组合密封垫或金属密封垫；在温度，压力有较大的波动时，选用弹性好的或自紧式密封垫；在低温，腐蚀性介质或真空条件下，应考虑具有特殊性能的密封垫。
法兰形式的影响：法兰形式不同，要求使用的垫片也不同。
光滑面法兰一般只用于低压，配软质的薄密封垫；在高压下，如果法兰的强度足够，也可以用光滑面法兰，但应该用厚软质垫，或者用带内加强环或加强环的缠绕密封垫。
橡胶密封件的失效分析
橡胶密封件的失效分析橡胶密封件常见的失效原因主要有4种：设计错误、选材错误、密封件质量问题和使用不当。
1. 设计错误设计错误通常是由於设计人员对产品认识不足造成的。
比如对密封件承受的压力估计不足、对密封面上接触应力分布的认识有误、安放密封件的沟槽设计不合理等。
有限元分析(FEA)常常被用来辅助密封件的设计和失效分析。
我们曾为某美国客户做过一个密封件，该密封件以塑料为主体，局部包上橡胶。
客户在检测零件的过程中发现，塑料部分在测试时容易破裂，从而得出结论是：塑料件在二次成型时(即将橡胶包覆在塑料件上)被损坏了。
经我们分析後发现，塑料件都是在一个地方破裂的。
通过有限元分析，我们发现，塑料件的破损部位实际上是密封件受到最大应力的地方，此处应力已经远远超过塑料所能承受的。
如果在设计的时候客户就用有限元方法分析过该产品，不但可以避免类似的错误，还可以节省其时间和金钱。
当然，想要成功的分析预测橡胶密封件的性能，不但要有合适的有限元分析软件，还要有丰富的材料经验、建模经验和长期的数据积累。
2. 选材错误常用的橡胶密封材料有三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、硅橡胶(VMQ)、氟橡胶(FKM或者FPM)和氯丁橡胶(CR)等。
这些橡胶的特性各不相同，应用也不同。
选择材料要从多方面考虑，比如使用温度、材料是否耐受介质、材料的硬度、压缩永久变形和耐磨性等各种因素。
选材错误常常是因为设计人员对各种材料的性能不熟悉。
一个经验丰富的橡胶密封件供应商能一开始就指出选材的问题。
我们有个国内客户不喜欢正在使用的O圈，因为这个O圈很容易坏。
我们检查了更换下来的样品，发现样品表面有龟裂，纹路很像臭氧老化。
我们又询问了O圈的使用环境，发现周围有很多机械设备和电动马达。
这下答案就有了：电动马达的火花能产生臭氧，造成了局部小环境臭氧浓度较高；而客户所选材料为丁腈橡胶，不耐受臭氧。
为了验证结论，我们在实验室臭氧老化箱中做了测试，结果客户提供的新O圈表面也出现了类似的裂纹。
橡胶密封件的失效分析
橡胶密封件的失效分析橡胶密封件在工业生产中扮演着重要的角色，如油封、O型圈等，它们起到了密封、防尘、防水和减震等功能。
然而，在使用过程中，橡胶密封件会遇到一些失效问题，如老化、损伤和磨损等。
本文将对橡胶密封件的失效进行分析和解决方案的提出。
首先，橡胶密封件的失效主要有以下几个方面。
1.老化失效：橡胶密封件在潮湿、高温或紫外线照射等环境中容易发生老化，导致硬化、变脆和开裂等失效现象。
这可能是由于橡胶材料中的添加剂分解、聚合物链断裂或弹性恢复力下降等引起的。
解决该问题的方法可以是增加橡胶材料中的防老化添加剂，降低橡胶材料的老化速度。
2.损伤失效：橡胶密封件在安装和使用过程中可能会受到物理损伤，如划痕、撕裂和穿孔等。
这种损伤可能是由于安装时的不当操作、摩擦或碰撞等引起的。
解决该问题的方法可以是提高人员操作的技术水平，减少橡胶密封件与其他物体的接触或改进橡胶密封件的抗损伤能力。
3.磨损失效：橡胶密封件在高速旋转或长期工作状态下容易发生磨损失效，导致泄漏和密封性能下降。
这种磨损可能是由于工作介质的侵蚀、颗粒物的磨损和接触表面的摩擦等引起的。
解决该问题的方法可以是更换耐磨性更好的橡胶材料、提高橡胶密封件的硬度和强度，或添加润滑剂和涂层等。
为了有效解决以上失效问题，我们可以采取以下几种措施。
1.选择合适的橡胶材料：不同工作条件下需要选择具有不同特性的橡胶材料。
如在高温环境下，可以选择耐热性能较好的硅胶密封件；在耐腐蚀环境下，可以选择具有良好耐化学腐蚀性能的氟橡胶密封件。
2.优化设计和制造工艺：合理的设计和制造工艺可以提高橡胶密封件的密封性能。
例如，合理选择密封截面形状、优化尺寸和减少表面粗糙度等。
3.定期检查和保养：及时发现橡胶密封件的问题，如老化、损伤和磨损等，并采取相应的措施予以修复或更换。
4.正确使用和维护：严格按照使用说明书中的要求进行使用和维护，避免因操作不当导致的失效。
总之，橡胶密封件的失效是多方面因素综合作用的结果，需要综合考虑材料的选择、工艺的优化和使用维护的合理性。
垫片密封失效因素分析_李化锦
第42卷第8期 辽 宁 化 工 Vol. 42, No. 8 2013年8月 Liaoning Chemical Industry August，2013收稿日期： 2013-03-21垫片密封失效因素分析李 化 锦（沈阳汉德科技有限公司， 辽宁 沈阳 110031）摘 要：影响垫片密封的因素很多，至今还是一个未能定量的问题。
本文主要分析设备在设计、制造阶段由于考虑不足及质量检验不严等因素，增加设备在服役后很快发生泄漏风险。
关 键 词：失效； 垫片密封； 垫片； 法兰； 螺栓中图分类号：TQ 055.8 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2013）08-1007-031 垫片密封失效的表现形式，如图2。
1-界面泄漏； 2-渗透泄漏； 3-吹出泄漏图2 泄露失效示意图2 密封失效的主要因素垫片密封失效是多方面因素造成的，本文主要通常单纯的压力是正压件下，压力差越大，泄露的推动力就越大，介质就越容通过交界面，泄露就越容易发生。
（3）介质温度：流体介质的温度状况，是低温还是超低温，是常温、高温还是超高温以及运行过程小是否有温度变化等。
研究表明，高温工况下，垫片材料的物理性能和化学性能都将发生变化，如高温会降低垫片的回弹能力；高温下垫片发生蠕变松弛导致垫片应力下降；高温下垫片材质发生老化。
因此，与常温密封相比，高温密封要困难得多。
高温工况下，如果垫片回弹量小到不足以补偿介质压网络出版时间：2013-08-13 14:58网络出版地址：/kcms/detail/21.1200.TQ.20130813.1458.039.html1008 辽 宁 化 工 2013年8月密封要求。
［5) 6) 7) 2.2 图3间的关系。
由图超过度。
见图4。
图3 垫片厚度效应图表1 垫片基础宽度一般在螺栓预紧载荷一定的前提下，以保证满足螺母预紧及拆卸空间，通过减小螺栓直径，增大螺栓数量，来实现预紧力均匀作用在垫片密封面上提高密封性能。
(完整word版)垫片密封的失效分析
垫片密封的失效分析泄漏是指被密封介质和所处的介质空间，在内外两个空间之间进入介质流动。
单位时间内泄漏的介质量称为泄漏率。
通常介质通过两个空间的接触面即密封面发生泄漏。
造成泄漏的因素主要有两个：一是密封面上存在间隙，二是密封面两侧有压力差或浓度差。
在实际操作工况下，密封面两侧存在压力差或浓度差是在所难免的；所以，要想提高密封的可靠性，只能尽量减小密封面上存在的间隙，一方面可以通过提高密封面的加工精度来减小间隙,但这由于受到机器设备的限制，只能提高到一定的程度，所以密封面还有微小间隙，这部分微间隙必须通过压紧垫片，使垫片产生压缩回弹变形来填补密封面微小凹凸不平的间隙，从而实现了密封。
垫片密封是石油化工设备和管道中最常用的连接形式，一般由被联接件(法兰)、密封元件(垫片或垫环)和联接件(螺栓一螺母)等三部分组成，称为螺栓一法兰一垫片连接系统，如图3.1所示。
其密封机理是通过拧紧连接螺栓从而使法兰密封面压紧垫片而实现密封的。
由于螺栓法兰垫片连接系统是非一体化结构，如果对各个密封元件的选用不当，或者安装不规范，这都会导致密封的可靠性降低，进而导致介质泄漏。
由于法兰的两个接触面即使经过精细加工,它们之间也会因微小的凹凸不平而形成微小的间隙。
这种微小的间隙就是导致流体介质泄露的主要原因。
垫片的作用就是在螺栓预紧后产生弹塑性变形，填补由于法兰接触面凹凸不平而造成的间隙，以阻止流体泄漏，达到密封的目的。
从法兰密封机理来分析，泄漏是客观存在的，而我们所要做的是尽可能控制泄漏量，以使其达到最小。
2016.6.螺栓——法兰——垫片连接系统失效的主要形式是强度失效和密封失效。
一般来说，连接系统的失效很少是因为强度不足引起的，主要是由系统的泄漏而导致的密封失效。
一、强度失效往往一个完整的螺栓——法兰——垫片连接系统由螺栓、垫片和法兰这三部分组成，因此，连接系统出现的强度失效也就是由这三部分引起的。
故而，以下将针对这三部分分别予以研究。
非石棉橡胶垫片受工作介质压力影响的性能研究
垫片密封失效分析及垫片的选用
（２）正确的安装垫片 安装时垫片和法兰表面要保持洁净；应检查毽片表面 是否有径向的划痕，法兰表面粗糙度是否合适，法兰面的凸 台是否对准；密封平面的平行度是否满足使用垫片型式的 要求；检查垫片的形式、材料、尺寸和螺栓是否符合规定的 要求；安装时将垫片放人正确的位置，螺栓须对称逐渐拧 紧，如需一定的螺栓应力，则应使用力矩扳手，以获得正确 的螺栓预紧力。 （３）垫片应合理储存 非金属垫片必须储存于干燥凉爽的地方，不要直接暴 露于阳光下或有臭氧的地方，应该平放『疗ｉ不能挂在钩上，储 存期超过２ ａ须榆查是否已经变质；储存垫片的箱盒必须 标明垫片的材料、形式、尺寸、及温度、压力等级等技术数 据，以免用错。
２０００：３６－－４１．
万 方数据
２００９年第３期
赵春梅．垫片密封失效分析及垫片的选用
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径，都能提高法兰抗弯刚度及抗变形能力【１】。 垫片的硬度应低于法兰硬度，在允许范围内，二者之间 相差越大．实现密封就越容易。 １．５密封面没有达到相应要求 法兰密封面的形状和粗糙度应与垫片相配合，一般与 金属垫圈接触的密封面，要求尺寸精度很高，粗糙度在 Ｒａ６．３，３．２，而软质垫片的密封面精度可低些，粗糙度Ｒａ２５— １２．５即可。但密封面必须避免径向机械刻痕、毛刺和其他机 械损伤。 密封面的平直度和密封面与法兰轴线的垂直度是保证 垫片均匀压紧的前提，因此在设计、安装时必须考虑管线热 膨胀造成的推力或偏心力的影响。 密封面不洁净，有机械损伤和腐蚀损坏以及残留的旧 垫片，也会导致垫片密封失效。 ２预防垫片密封失效的措施 由于垫片密封失效问题轻则引起静密封点的跑、冒、 滴、漏，严重者可能造成装置停工，甚至造成重大的火灾、爆 炸、中毒等安全事故。要防止垫片失效，必须注意３个方面 的问题。 （ｉ）合理选用垫片，必要时将垫片升级使用 对于输送易燃、易爆、剧毒及强腐蚀介质的设备、容器、 管线上，不允许使用石棉橡胶垫片，应根据操作条件来提高 垫片的耐温、耐压等级．即选用更高温度压力等级的垫片； 对于有应力松弛，压力、温度波动的介质，即使中低压场合， 也应选用具有良好的回弹性的耐高温高压的缠绕式够片。 使用金属垫片时，应在完全退火的状态下使用，尽可能选用 较软的金属材料，金属垫片的硬度宜比法兰硬度低
橡胶密封制品的失效4大原因及分析
橡胶密封制品的失效4大原因及分析1.化学介质的腐蚀化学介质的腐蚀是导致橡胶密封制品失效的主要原因之一、橡胶密封制品在接触一些化学介质时，会发生化学反应，导致橡胶材料的物理和化学性质发生变化，从而引起密封性能下降甚至失效。
例如，强酸、强碱等具有强腐蚀性的介质，会导致橡胶密封制品表面的氧化、硬化和脆化，从而降低其密封性能。
2.温度的变化温度的变化也是橡胶密封制品失效的重要原因之一、橡胶材料在不同的温度下会发生热胀冷缩的变化，这会对密封性能产生不利影响。
当橡胶密封制品受到高温热胀冷缩时，会导致密封面的变形和狭隙的改变，从而使原本紧密的密封状态受到破坏。
另外，低温下橡胶材料会变得硬化，使其弹性变差，也会导致密封性能的下降。
3.机械磨损机械磨损是橡胶密封制品失效的常见原因之一、在密封装置中，橡胶密封制品经常承受着摩擦、挤压、拉伸等力的作用，长期以来，机械磨损会导致橡胶密封制品表面的磨损和破坏，从而降低其密封性能。
此外，不恰当的润滑剂使用和不合理的装配方式也会加剧机械磨损的程度，加速密封制品的失效。
4.老化和紫外线辐射橡胶材料在长期使用中会发生老化现象，这也是橡胶密封制品失效的原因之一、橡胶密封制品逐渐因老化而变硬、脆化，使其弹性恢复能力和密封性能下降。
此外，紫外线辐射也会加速橡胶密封制品的老化过程，使其更快地失去弹性和密封性能。
针对以上四大原因，可以采取一些措施来延长橡胶密封制品的使用寿命。
首先，在介质腐蚀方面，可以采用抗腐蚀性能强的橡胶材料，或在橡胶表面涂覆一层化学稳定性强的物质以提高其抗腐蚀性。
其次，在温度变化方面，可以选择耐高温、耐低温的橡胶材料，或加装保温、保冷装置来降低温度的变化幅度。
再次，在机械磨损方面，可以采用涂覆耐磨抗磨材料的方法，或加工出合适形状和尺寸的密封装置。
最后，在老化和紫外线辐射方面，可以加入抗氧化剂和紫外线吸收剂来提高橡胶材料的耐老化和抗紫外线能力。
总之，橡胶密封制品失效的原因主要包括化学介质的腐蚀、温度的变化、机械磨损以及老化和紫外线辐射。
静密封过程中垫片密封失效的模型与影响失效的因素探析
静密封过程中垫片密封失效的模型与影响失效的因素探析【摘要】垫片密封的可靠性直接关系到工业装备的安全可靠运行，但迄今为止，尚未建立密封系统寿命的完整概念，更无寿命预测的具体方法。
在已有的泄漏率计算公式中，没有考虑时间的因素，不能反映泄漏率随时间的变化规律，也就无法知道密封系统在使用过程中其泄漏率的变化情况。
在实际工况下，在初始一段时间内，密封系统的泄漏率通常小于所规定的指标泄漏率，但随着时间的推移，泄漏率就会逐渐增大，到了一定的时间以后泄漏率就会大于规定的指标泄漏率，此时就可能导致泄漏事故。
【关键词】机械密封；密封系统；泄露事故；强度失效；法兰连接；表面粗糙度引言静密封装置已被广泛应用于工业、农业、国防和人们的日常生活中，螺栓法兰垫片这种静密封连接，却是石油化工设备、容器和管道中最常用的连接形式。
这种密封结构在操作状态下的失效一般来说极少是因为强度失效，而主要是由于螺栓法兰垫片系统的泄漏而导致密封失效，而垫片是影响其泄漏最主要的元件。
所以，对垫片密封性能的研究一直是法兰连接研究中的重点。
１垫片密封的失效模型１.1 失效现象在一定的工况条件下，一方面，垫片中的一些组成部分会发生高温分解和氧化，使得垫片的密度降低、孔隙率增大。
有机组分的分解和氧化还会降低垫片中粘结材料的挤压性能，从而就降低了其填充垫片内部微孔的能力。
这些因素将导致垫片的渗透泄漏增加。
另一方面，垫片中一些大分子链之间会产生交联，使其从线型结构或支链型结构转化为体型结构，使得垫片变硬、变脆，丧失弹性，这就减弱了垫片填满法兰表面缺陷的能力，使得界面泄漏率大大增加。
因此，在一定的工况条件下，随着时间的推移，垫片材料的内部结构就会发生变化，其原子或分子重新排列形成新的化学键，使得垫片的物理性质和材料形态发生变化，致使密封性能不断恶化，泄漏率不断增加，最终导致系统的泄漏率超过所规定的指标而发生失效。
１.2 反应论模型一般说来，当对材料、元件有害的反应持续到一定限度，失效即随之发生，描述这种失效的模型称为反应论模型。
某核电厂安注电机空冷器橡胶垫片失效原因分析
ＴＯ１＿ＡＬ ＣＯＲＲＯＳｌＯ Ｎ ＣＯＮＴＲＯ Ｌ ＶＯ Ｌ．３０ ＮＯ ．０４ ＭＡＲ．２０１ ６
… ｅ Ｅ
圈
２６》。硬度测试结果为 ７６．４。 １．５ 拉伸试验
采 用 ＣＭＴ６２０３型 电子 万 能 材料 试 验 机 进 行 拉 伸实 验 ，参考标 准 （（ＧＢ／Ｔ ２９５１．１１－２００８电缆 和光 缆 绝 缘和护 套材料通 用试验 方法第 １１部分 通用试验 方 法一 厚度和外形尺寸测量一机械性能试验 。结果显 示抗 张强度为 １２．７５ＭＰａ，断裂伸长率为 ２１２．５４％。
垫片进行红外分析 ，参考标 准 （（ＧＢ／Ｔ ６０４０．２００２红外 光谱 分析方法通则 。橡胶垫片的傅立叶红外 图谱如 图 １所示。在 ２９１８．４５ ｃｍ 和 ２８４８．８５ｃｍ。处为亚 甲基
（．ＣＨ 。）的伸缩振 动峰 ， １４５５．００ ｃｍ 、１３７３．７４ ｃｍ 为亚 甲基 （．ＣＨ 。）和 甲基 （．ＣＨ，）的 Ｃ．Ｈ变形振 动峰 ， 在 １１４８．３５ｃｍ～、８８０．９１ｃｍ～、７６１．７６ｃｍ～、７１７．７０ｃｍ。
Ｃａｕｓｅ Ａ ｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｒｕｂｂｅｒ Ｇ ａｓｋｅｔ ｏｆ Ｍ ｏｔｏｒ Ａ ｉｒ Ｃｏｏｌｅｒｉｎ
Ｎｕｃｌｅａｒ Ｐｏｗ ｅｒ Ｐｌａｎｔｓ
非石棉密封垫片泄漏率预测及缺陷分析
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将试验数据绘制成泄漏率2介质压力曲线 结果见图 4
率 分 布 规 律 与 !"$(+&& 的 基 本 相 同 !"*+( %% 垫 片
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橡胶失效分析报告模板
橡胶失效分析报告模板橡胶失效分析报告一、概述橡胶失效是指橡胶制品在使用过程中出现失效状态，不再具备原有的功能和性能。
本报告旨在对橡胶失效问题进行分析与解决，以提供解决方案和预防措施。
二、失效分析通过对橡胶失效产品进行实地考察和实验分析，得出以下结论：1. 外观失效：橡胶表面出现龟裂、粉化、变色等现象，失去光泽；2. 力学性能失效：橡胶的抗拉强度、弹性模量等力学性能下降；3. 耐会变性能失效：橡胶变得不耐溶剂和油品的侵蚀，容易软化或脆化；4. 热老化失效：橡胶在高温环境下失去弹性、硬化；5. 氧化失效：橡胶制品在氧气的作用下发生劣化变质。
三、失效原因分析1. 使用环境导致的失效：橡胶制品过度暴露于紫外线、高温、湿度等恶劣环境中，使其受到过度热老化和氧化；2. 加工纯度导致的失效：橡胶制品加工过程中，原料掺杂了杂质或含有组装老化剂，导致橡胶失去原有的性能；3. 保存条件导致的失效：橡胶制品存放在阳光直射的地方，或与有害气体接触，造成橡胶退火、硬化失效。
四、对策建议根据对橡胶失效原因的分析，提出以下对策建议：1. 优化使用环境：避免暴露于紫外线、高温和湿度等极端环境，尤其是橡胶制品的存放、运输过程要控制温度和湿度；2. 优质原料和工艺：选择纯净的原料，并采用优化的加工工艺，确保生产橡胶制品时不掺杂杂质，并且不添加组装老化剂；3. 正确的保存条件：橡胶制品应存放在干燥、阴凉、通风的地方，避免阳光直射和有害气体的接触。
五、结论橡胶失效是由于环境、原料和保存条件等多种因素共同作用所引起的。
通过优化使用环境、选择优质原料和工艺以及正确的保存条件，可以有效预防橡胶失效。
六、参考文献1. 橡胶失效与预防。
机械工程材料，1999年10月: 25-28.2. 张扬, 王亮. 橡胶失效与改性研究进展. 橡胶工业科技，2015年3月: 45-48.3. 杨明辉, 赵亚楠. 橡胶产品失效原因分析与改进. 塑料工业，2018年7月: 42-44.以上报告仅为失效分析报告模板，具体分析和解决方案应根据具体情况具体对待。
无石棉纤维橡胶垫片和硅酮垫片的优缺点
无石棉纤维橡胶垫片和硅酮垫片的优缺点垫片是一种密封件，广泛应用于不同领域的机械设备或管道连接处，用于防止液体或气体泄漏。
传统的垫片料材料中含有的石棉纤维物质已经被证实对人类健康有危害。
因此，更加环保、安全的无石棉纤维橡胶垫片和硅酮垫片越来越受到人们的关注。
本文将重点介绍无石棉纤维橡胶垫片和硅酮垫片的优缺点。
无石棉纤维橡胶垫片优点1.环保：无石棉纤维橡胶垫片不含有石棉纤维，不会对人类健康及环境造成危害。
2.耐腐蚀性强：无石棉纤维橡胶垫片具有很好的耐酸碱、耐油脂、耐氧化等性能，可以在恶劣环境下长期使用，使用寿命长。
3.密封性好：无石棉纤维橡胶垫片具有良好的弹性和可塑性，可以很好地密封。
缺点1.耐热性差：无石棉纤维橡胶垫片的耐热性较差，一般只能在150℃以下的温度下使用。
2.价格较高：因为无石棉纤维橡胶垫片相对传统的垫片材料成本较高，所以价格也会相对较高。
硅酮垫片优点1.耐高温：硅酮垫片可以在高温下长期使用，耐温范围可达300℃以上，而且耐寒性也较好。
2.密封性好：硅酮垫片可以很好地承受压力，在使用过程中不会出现渗漏情况。
3.耐磨性强：硅酮垫片具有很好的耐磨性能，在机械设备长期使用的情况下也不会出现垫片磨损导致泄漏的情况。
缺点1.不适用于有机溶剂：硅酮垫片不适用于有机溶剂，否则会导致垫片发生膨胀、变形等情况。
2.韧性差：相对于其他材料的垫片，硅酮垫片韧性较差，容易发生撕裂等问题。
3.耐酸碱性较差：硅酮垫片的耐酸碱性较差，因此在使用时需要注意选择场合。
综上所述，无石棉纤维橡胶垫片和硅酮垫片各有优缺点，使用时需要根据具体情况选择。
当然，无论使用哪种垫片，都需要注意质量问题，选择有信誉的生产厂家和供应商，确保垫片密封效果可靠，使用寿命长。
非石棉纤维橡胶垫片失效分析_陆晓峰
TEMA — 1996 , RCB — 7.41 中 较 松 的配合
TEMA — 1996 , RCB — 7.41 中 较 紧 的配合
GB151— 98, 3.6.3 中 Ⅰ 级换热器 GB151— 89, 3.6.3 中 Ⅱ 级换热器
0.5056
0.4548 0.6 1.0
0.0532
0.0532 0.05
T12621 《管法兰用垫片应力松弛试验方法》 中的方 法 B[ 4] 。
表 2 列 出 了 预 紧 比 压 为 40.8MPa , 温 度 为
300 ℃ (与工况温度较接近), 经 16h 后得到的应力 松弛率试验数据 , 符合指标规定的松弛率 ≤40 %的
要求 。实际工况中 , 垫片的应力松驰率愈大 , 其上
300 ±5
16
3#
27.58
1.3 垫片烧失量测定 烧失量 试验按 GB/ T541 《石棉 橡胶 板试验 方
法》[ 5] 进行 。烧失量是衡量非金属垫片材料耐高温 、 抗氧化的重要性能指标之一 。 烧失量试验数据列于 表3 中。 1.4 垫片密度测定 密度试 验仍按 GB/ T541 《 石棉橡胶 板试验 方 法》 进行 。
2.顾 伯勤 、 陆 晓峰 、 朱 洪生 .多 功能全 自动 垫片性 能试 验 机 研制 .化 工机械 .1998 ;25 (4):1～ 3 (下 转第 68 页)
· 71 ·
CPVT 换热器强度胀接接头的泄漏和防止措施 Vol18.No3 2001
(4)垫片的增强纤维从组织形态上看和芳纶纤 维相似 , 而芳纶纤维在 高温蒸汽作用 下易发生水 解 , 这是导致垫片失效的主要原因 。 故芳纶纤维增 强非石棉纤维橡胶垫片不适用于高温蒸汽工况 。
石油化工管道垫片密封应用及失效分析
石油化工管道垫片密封应用及失效分析摘要：目前，在石油化工行业的生产环节，科学合理的应用静密封技术，对于环境保护以及提升企业在经济层面的收益而言，拥有至关重要的作用。
关键词：石油化工设备；静密封前言：目前，石油化工管道法兰密封主要靠垫片完成，根据不同材质广泛选用各种材料制成的不同结构的垫片。
通过垫片密封技术研究及发展状况，分析垫片在日常生产过程中的泄漏失效原理，指导正确使用垫片。
1 垫片密封技术1.1垫片的密封机理关于垫片的密封机理描述，可以粗略地认为，垫片材料在法兰预紧力作用下发生变形，一方面减少垫片材料内部的空隙，另外一方面填补法兰表面的宏观不平度和微观粗糙度，从而堵塞了介质的流通最终形成密封不漏的过程。
1.2垫片的泄漏机理首先分析垫片的泄漏途径，分两个途径：通过垫片材料内部的渗漏，这种渗漏主要发生在由某些非金属材料如各种纤维构成的垫片上，如石棉垫等；另外一个途径是通过垫片与法兰接触面的泄漏（也称界面泄漏），界面泄漏是法兰连接垫片的主要泄漏形式。
但实际上进一步研究表明流体在管道法兰使用过程中，密封垫片的泄漏表述要复杂得多，不同的学者从不同的角度以数学公式描述泄漏量与影响泄漏因子的函数关系，其中比较权威性的是米勒和纳乌提出的垫片泄漏过程涉及的三种不同机理，分别为连续流（泊肃叶流）机理、努森流（自由分子流）机理和扩散机理，但当垫片材料、工作状态和运行工况确定后，泄漏过程仅以其中一种为主。
影响垫片失效的因素2.1垫片应力垫片的应力大小直接影响到泄漏通道的几何形状及大小：在低应力下，泄漏通道比较大（约1µm级别），泄漏将以连续流状态进行，这时泄漏量比较大；加大螺栓压紧力后，垫片受到比较大的压缩，泄漏通道的尺寸变小（约0.1µm级别），主要泄漏以分子流方式进行，泄漏量大大变小；再进一步增加法兰连接螺栓的预紧力，垫片在极高应力的作用下，泄漏通道尺寸极小（达到纳米级别），泄漏以扩散方式进行，从而达到极高的密封性。
非石棉橡胶垫片受工作介质压力影响的性能研究_李国蒙
ｎ
ＬＬ ＝
过试验数据验证了 该 定 律 的 正 确 性 ， 并且可以更直 观地看出 ， 随着压 力 差 的 增 大 ， 泄 漏 率 逐 渐 增 大， 减 小压力差是防止泄漏的一条重要途径 。 在满足设计 要求的前提下 ， 尽量减小工作介质压力 ， 可以有效防
图 １ 介质为氮气的试验装置
止气体的泄漏 。
［ １］
通过 试 验 数 据 ， 定量地描述介质压力对垫片泄
［］ 并 通 过 三 维 有 限 元 软 件 ＡＮ 漏的影响 ， Ｓ Ｙ Ｓ２ 对 垫 片受介质压力影响进行更直观的研究 。
１ 非石棉橡胶垫片受介质压力影响的试验
１． １ 非石棉橡胶垫片简介 多年来 ， 用以制造垫片的材料主要来源于石棉 ，
， 作者简介 ： 潘浩 （ 男， 硕 士， 讲 师， 主要从事物流管理 １ ９ ７ ３ －） 等方面的研究 。 收稿日期 ： ２ ０ １ ３ １ １ ２ １ － －
责任编辑 郑练 《 新技术新工艺 》 试验与研究 ８ ３
０ １ ４年 第３期 新技术新工艺 ２ 是工业发达国家都将重点转移到了对非石棉橡胶垫 片的研究 ， 力争找到 一 种 绿 色 的 非 石 棉 密 封 产 品 来 替代石棉制品 。 本文选取非石棉密封垫片为研究对 象进行试验分析 。 １． ２ 试验装置及方法
３］ ， 但石棉垫片容易引起石棉肺 ， 诱发各种疾病 ［ 对人
。界 面 泄 漏 与 螺 栓 预 紧 力、 工作介质
压力 、 温度和垫片的尺寸等多种因素有关 ； 而渗透泄 漏主要由垫片本身的材料引起 。
体健康造成重大危害 。２ 世界各国特别 ０ 世纪后期 ，
［ ］刘增勇 ． ］ 四川兵 ６ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 技术在装备物流领域的应用［ Ｊ ． （ ） ： 工学报 ， ２ ０ １ ２ ５ ５ ０ ５ ２． － ［ ］廖燕 ． ］ 物流 ７ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 技术在供应链管理中的应用研究［ Ｊ ． （ ） ： 科技 ， ２ ０ ０ ８ ３ １ １ ５ １ １ ８． － ［ ］李卫红 ． ］ 物流 ８ Ｒ Ｆ Ｉ Ｄ 在军事物资管理领域中的应用［ Ｊ ． （ ） ： 工程与管理 ， ２ ０ １ １ ２ ６ ７ ６ ９． －
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厚度 22 &1. &1. &1. &1. &1. &1.
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(+ * % （(+. * %.）
"
垫片的应力松驰试验是在应力松弛性能试验机 上进行的，试验装置、试验方法和试验步骤按 !" # $%&’&%《管法兰用垫片应力松弛试验方法》中的方 ［,］ 法" 。 表 & 列 出 了 预 紧 比 压 为 ,.1 9345， 温 度 为 ，经 %’0 后得到的应力 (../ （与工况温度较接近） 松弛率试验数据，符合指标规定的松弛率 ",.! 的 要求。实际工况中，垫片的应力松驰率愈大，其上 的残余压紧力愈小。当残余压紧力小到不足以保持 垫片的密封能力，就会引起泄漏，因此高温下的垫 片应力松弛率一定程度地反映了垫片的密封能力。
通过对垫片材料显微组织的观察，分析垫片基 体材料和纤维材料的变化情况，从而判定失效的原 因。所有显微组织均是从垫片厚度的 % " & 处剖开观 察得到的。 图 & 表明了未服役垫片的显微组织，图 &5 中 灰白的条状或管状组织是基体中的增强纤维，从形
第 *2 卷第 % 期
压
力
容
器
总第 *!’ 期
态上看和芳纶纤维相似。纤维最大长度约为 !"# $ &，纤维长度很不 !" %&&，大量纤维长度不到 ’! ! 均匀，说明制造过程大量纤维被折断，纤维强度较 差，图 #( 显示了纤维被折断的情形。
参考文献 *" /01*#1—22《钢制管法兰用石棉橡胶垫片技术条件》 ! 国 家技术监督局，*122 #" 顾伯勤、陆晓峰、朱洪生 ! 多功能全自动垫片性能试验 机研制 ! 化工机械 ! *112；#’（,） ：* $ %（下转第 32 页）
（ )）
万方数据
・ 4* ・
（上接第 1& 页） %" :+ < 5&!,!!—2’《管法兰用垫片压缩率及回弹试验方法》 ! 国家技术监督局 ! &22’ 0" :+ < 5&!,!&—2’《管法兰用垫片应力松弛试验方法》 ! 国 家技术监督局 ! &22’ 3" :+ < 530&—2,《石棉橡胶板试验方法》 ! 国家技术监督局 !
表& 试样 编号 % &
8 8
的老化和热分解程度，从而判别垫片的优劣。试验 数据列于表 , 中。
表( 试样 编号 %8 &
8
垫片烧失量的试验数据 试验条件 试验温度 / -.+ * + 试验时间 0 %
烧失量 ! &&1’&&1,9 &&1+( 表,
(8
垫片密度测定数据 密度 : # ;2( %19+( %19,%19+& %1-.& %1’)+ %1’)平均值 : # ;2( %19+
8
应力松弛试验
压缩率 ! -1’’ -1+& -1’% +1(+ +1&+ +1(+ 回弹率 ! ,)1(’ ,)1.& ,)1(, ++1)’ +,1&) +,1&% 预紧应力 345（ 657）
垫片压缩回弹性能试验数据 压缩量 22 .1%+( .1%+. .1%+& .1%..1%.+ .1%.-
［D］ ，对其性能进 7PKDJK《石棉橡胶垫片技术条件》 行试验分析，具体包括材料的横向抗拉强度、压缩
率、回弹率、柔软性、烧失量、密度、应力松弛率 和泄漏率。由于失效垫片已经粉化，无法进行上述 性能测试，因而试验时采用厂方提供的完好试样 （未使用的新垫片） 。
图D
失效垫片外貌
D
性能试验
对于非金属材料制成的垫片，衡量其质量好坏 的主要依据是垫片材料的物理力学性能和密封性 能。因国内暂无非石棉纤维橡胶垫片标准，故参照 万方数据
DMD 压缩、回弹试验 压缩、回弹试验在多功能全自动垫片性能试验
［J］ 机上 进 行 ， 试 验 温 度 为 JFI ， 预 紧 载 荷 为 LQNO"，以 FMQNO" R + 速度保持匀速加载和卸载，试
・ EK ・
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非石棉纤维橡胶垫片失效分析
=>?%9 @ A>( &..%
验按 !" # $%&’&&《管法兰用垫片压缩率及回弹率试 验方法》中的方法 " 进行
［(］
压缩率接近指标的下限值；"组 ( 个试样是在加热 炉中经过 (../ 、%.0 耐温试验后，取出冷却至常 温进 行 的。试 验 数 据 表 明， 垫 片 压 缩 量 减 少 近 (.! ，回弹量减少超过 &.! ，说明垫片经短时高 温后性能已显著降低。 %1&
回弹量 22 .1.-’ .1.-, .1.-+ .1.’. .1.+.1.+9
%1-.
(8
试验得到的未服役垫片试样的平均密度为 %19+，失效后垫片的密度为 %1-.，比新垫片降低了 近 %.! ，说明垫片服役后内部组织结构疏松、部 分组分损失，引起性能下降。 & 微观组织分析
%1( 垫片烧失量测定 烧失 量 试 验 按 !" # $+,% 《石 棉 橡 胶 板 试 验 方 ［+］ 法》 进行。烧失量是衡量非金属垫片材料耐高温、 抗氧化的重要性能指标之一。烧失量试验数据列于 表 ( 中。 %1, 垫片密度测定 密度试验仍按 !" # $+,% 《石棉橡胶板试 验 方 法》进行。 密度能够反映非金属垫片材料内部组织结构的 致密程度，对新旧垫片的密度进行测定和比较，可 分析服役垫片经长期温度、压力和介质交互作用后 万方数据 ・ -. ・
（(）
（ )）
*!! +
（ -）
图%
失效垫片微观组织
水解的性能相一致。 图 %- 是失效垫片中基体的显微组织（,!! + ） ，
（(） ,!! +
图#
未服役垫片微观组织
组织已看不清楚，说明基体组织已经粉化。 % 结语
图 # 中还显示条状或管状纤维表面光滑，与材 料的基体组织无粘连，说明制造过程中纤维未经表 面处理或处理不完全，导致纤维与基体结合强度较 差。 图 %) 是服役后失效垫片的显微组织（*!! + ） ， 表明纤维在温度和压力的作用下，折断更加明显， 只可见到较少的纤维组织。 图 %( 为失效垫片中纤维的显微组织（,!! + ） ， 与图 # 比较，管状纤维直径长大变粗，疑是纤维在 高温高压水蒸汽作用下发生水解，这与芳纶纤维易
&22, 作者简介：陆晓峰，男，&2,, 年生，副研究员，主要从事 密封技术的研究与开发，密封系统的失效分析工作，通讯 地址：江苏省南京市南京化工大学机械工程学院，邮编： !&’’’2。来自万方数据 ・ ,( ・
安
全
分
析
非石棉纤维橡胶垫片失效分析
!"#$%&’ ()"$*+#+ ,- .,) / (+0’+1,+ !#0’& / 2’#)-,&3’4 5$"+1,6’& 7"+8’1
南京化工大学机械工程学院 陆晓峰 夏翔鸣 顾伯勤 朱瑞松 丁 毅 扬子石化公司芳烃厂
9:’ $’"8";’ ’<’)1 ,- " ),) / "+0’+1,+ ;"+8’1 ="+ 1"8’) >$"3’ "1 1:’ 6"):,$’ -$");’4 ?,#)1 ,- " 0,#$’& "-1’& 6,&’ 1:") ,)’ / *’"& +’&<#3’ @ A) ,&4’& 1, -#)4 ,%1 1:’ &’"+,) ,- 1:#+ "33#4’)1， 1:’ +>,1 #)<’+1#;"1#,) ")4 ;"+B 8’1 >’&-,&6")3’ 1’+1 =’&’ 3"&&#’4 ,%1， ")4 1:’ 6#3&,+1&%31%&’ ,- +,6’ )’= ")4 -"#$%&’ ;"+8’1+ ="+ ,0+’&<’4 0* 6’")+ ,- +3"))#); ’$’31&,) 6#3&,+3,>’ @ 9:’ &’+’"&3: &’+%$1+ #)4#3"1’ 1:"1 :*4&,$*+#+ ")4 >%$<’&#C"1#,) ,- ),) / "+0’+1,+ -#0’&+ ,- 1:’ ;"+8’1 3"%+’4 0* +1’"6 "1 1:’ ’$’<"1’4 1’6>’&"1%&’ #+ 1:’ 6"#) &’"+,) &’+%$1’4 #) 1:’ ;"+8’1 -"#$%&’ @ 关键词：非石棉纤维橡胶垫片 失效分析 高温水解