法兰密封与垫片
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Maintenance Department
垫片的蠕变
• 垫片随着压力的减退同时而应变增加这样 一个短暂的压力应变的情况
• 比较难以了解，简单的说：垫片被压缩不 能回复到原始尺寸，密封性能降低，聚四 氟乙烯PTFE就有这样的特性。
• 垫片材料的选择应根据温度、压力以及介
质的腐蚀情况决定，同时还要考虑密封面
常见密封面类型
全平面 FF
FF
RF
凹凸面 MFM
MFM
TG
突面 RF 榫槽面 TG
全平面 FF
全平面密封结构，外形无任何突起和沟槽。
仅适用于压力较小的场合。
2020/7/13
11
Maintenance Department
突面 RF
表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简 单，加工方便，且便于进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片 接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤，不易压紧。
一 非金属平垫片种类
类别
名称
代号
橡胶
非石棉纤维橡胶 聚四氟乙烯
天然橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 丁苯橡胶 三元乙丙橡胶
氟橡胶
有机纤维
非石棉纤维橡胶压制板
无机纤维
聚四氟乙烯板 膨胀聚四氟乙烯板或带
填充聚四氟乙烯板
柔性石墨
增强柔性石墨板
NR CR NBR SBR EPDM FKM
NAS
PTFE e-PTFE R-PTFE
宽度选择
垫片有效宽度/mm
PN64
PN40
PN25
PN16
80
70
60
50
PN10
40
30
PN6
20
10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 DN/mm
大法兰间隙的垫片选择
• 如法兰间隙大于10毫米，采用两张1.5毫米 垫片，中间加7毫米金属圈。
2020/7/13
2020/7/13
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Maintenance Department
其他形式
对于高压容器和高压管道的密封，密封面可采用锥形密封面或梯形槽密封面，它 们分别与球面金属垫片（透镜垫片）和椭圆形或八角形截面的金属垫片配合。密封面 可适用于压力较高的场合，但需要的尺寸精度和表面光洁度高，不易加工。
2020/7/13
DN/mm 温度«200℃ 温度»200℃ 温度«200℃ 温度»200℃
0～200
1.5mm
1mm
1mm
1mm
201～500
2mm
1.5mm
1.5mm
1.5mm
501～1000
2mm
2mm
2mm
1.5mm
1000以上
3mm
3mm
2mm
2mm
2020/7/13
20
Maintenance Department
光（凹凸） 凹凸
柔性石墨混合垫
光（凹凸）
石墨+金属骨架（0Cr13、
0Cr19Ni9等）
凹凸
金属环垫
10、0Cr13、0Cr19Ni9
梯形槽
压力 MPa ≤2.5 ≤1.6 ≤1.6 2.5 ≤1.6
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Maintenance Department
非金属垫片
• 垫片的相关术语 • 压缩量，
1）压缩不足，负载不足的垫片比适当负 载的垫片有更高的泄露率
2）压缩过量，过量压缩可能导致垫片压 损，从而加速垫片的老化甚至立即失效
3）压缩不均，垫片的失效主要从低负载 区域产生，特别当产生冲击负载时。
2020/7/13
法兰密封与垫片
2020/7/13
Maintenance Department
1
法兰密封五要素
影响法兰密封的5个因素
螺栓预紧力
螺栓预紧力是影响 密封的一个重要因 素。预紧力必须使 垫片压紧并实现初 始密封条件。
采取增加螺栓个数、 减小螺栓直径的办法 对密封是有利的
A B CD
预紧力也不能过大，否 则将会使垫片被压坏或 挤出。
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Maintenance Department
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材料 中压橡胶、其他复合板
聚四氟乙烯
密封面 光滑、凹凸
光滑 光（凹凸）
耐油橡胶板
光（凹凸）
金属缠绕垫片
凹凸
0Cr13（0Cr19Ni9）钢 带+特制石棉（石 墨）
光（凹凸） 凹凸
金属包裹垫片
铁皮（铝皮）+特制石 棉、0Cr13 （0Cr19Ni9）+特 制石棉
≤63
﹣240 ～﹢650(用 于氧化性介质时： ﹣240 ～﹢450)
≤63 ﹣196 ～﹢900
优点:柔软、压缩性、螺栓载荷低
垫片厚度
• 理论上讲，垫片的厚度越小密封越好！但 是垫片的厚度取决于法兰间的间隙。
• 常规厚度1~2毫米
• 如法兰间隙大压力于«510b0ar毫米，如何密压力封»5？0bar
15
Maintenance Department
垫片
垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力 是形成密封的必要条件，最常用的垫片可分为：
非金属
金属
橡胶 PTFE 硅胶 石棉（已淘汰） 复合材料
金属
混合
由金属和非金属混 合制作而成 金属包垫片 缠绕垫片
常见非金属垫片
17
常见非金属垫片
18
RSB
高温云母
Biblioteka Baidu
高温云母板
适应范围
公称压力PN 工作温度℃
≤16 ﹣50 ～﹢80
≤16 ﹣20 ～﹢100
≤16 ﹣30 ～﹢110
≤16 ﹣20 ～﹢90
≤16 ﹣30 ～﹢140
≤16 ﹣50 ～﹢200
≤40
﹣40 ～﹢290 ﹣40 ～﹢290
≤16 ﹣100 ～﹢200
≤40 ﹣200 ～﹢250
预紧力是通过法兰密封面 传递给垫片，必须使预紧 力均匀地作用于垫片
4
5
6
预紧碟型弹簧
碟簧是螺栓预紧力补偿的机械零件
明确工况：设备，温度，腐蚀，螺栓状况 明确产品：螺栓预紧，阀门预紧，缓冲拉伸，简易防松
螺栓等级扭矩表
8
碳钢RF法兰螺栓压紧力矩表
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Maintenance Department
2020/7/13
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Maintenance Department
凹凸面 MFM
密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放 置垫片，能够防止垫片被挤出，故可适用于压力较高的场合。
2020/7/13
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Maintenance Department
榫槽面 TG
密封面是由榫和槽所组成的，垫片置于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄，因而压 紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使用于压力较高之处，螺栓尺寸也不致过大。 因而，它比以上两种密封面均易获得良好的密封效果。密封面的缺点是结构与制造比 较复杂，更换挤在槽中的垫片比较困难。此外，榫面部分容易损坏，在拆装或运输过 程中应加以注意。榫槽密封面适于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合。当 压力不大时，即使直径较大，也能很好地密封。
Maintenance Department
垫片的蠕变
• 垫片随着压力的减退同时而应变增加这样 一个短暂的压力应变的情况
• 比较难以了解，简单的说：垫片被压缩不 能回复到原始尺寸，密封性能降低，聚四 氟乙烯PTFE就有这样的特性。
• 垫片材料的选择应根据温度、压力以及介
质的腐蚀情况决定，同时还要考虑密封面
常见密封面类型
全平面 FF
FF
RF
凹凸面 MFM
MFM
TG
突面 RF 榫槽面 TG
全平面 FF
全平面密封结构，外形无任何突起和沟槽。
仅适用于压力较小的场合。
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Maintenance Department
突面 RF
表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简 单，加工方便，且便于进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片 接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤，不易压紧。
一 非金属平垫片种类
类别
名称
代号
橡胶
非石棉纤维橡胶 聚四氟乙烯
天然橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 丁苯橡胶 三元乙丙橡胶
氟橡胶
有机纤维
非石棉纤维橡胶压制板
无机纤维
聚四氟乙烯板 膨胀聚四氟乙烯板或带
填充聚四氟乙烯板
柔性石墨
增强柔性石墨板
NR CR NBR SBR EPDM FKM
NAS
PTFE e-PTFE R-PTFE
宽度选择
垫片有效宽度/mm
PN64
PN40
PN25
PN16
80
70
60
50
PN10
40
30
PN6
20
10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 DN/mm
大法兰间隙的垫片选择
• 如法兰间隙大于10毫米，采用两张1.5毫米 垫片，中间加7毫米金属圈。
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Maintenance Department
其他形式
对于高压容器和高压管道的密封，密封面可采用锥形密封面或梯形槽密封面，它 们分别与球面金属垫片（透镜垫片）和椭圆形或八角形截面的金属垫片配合。密封面 可适用于压力较高的场合，但需要的尺寸精度和表面光洁度高，不易加工。
2020/7/13
DN/mm 温度«200℃ 温度»200℃ 温度«200℃ 温度»200℃
0～200
1.5mm
1mm
1mm
1mm
201～500
2mm
1.5mm
1.5mm
1.5mm
501～1000
2mm
2mm
2mm
1.5mm
1000以上
3mm
3mm
2mm
2mm
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Maintenance Department
光（凹凸） 凹凸
柔性石墨混合垫
光（凹凸）
石墨+金属骨架（0Cr13、
0Cr19Ni9等）
凹凸
金属环垫
10、0Cr13、0Cr19Ni9
梯形槽
压力 MPa ≤2.5 ≤1.6 ≤1.6 2.5 ≤1.6
22
Maintenance Department
非金属垫片
• 垫片的相关术语 • 压缩量，
1）压缩不足，负载不足的垫片比适当负 载的垫片有更高的泄露率
2）压缩过量，过量压缩可能导致垫片压 损，从而加速垫片的老化甚至立即失效
3）压缩不均，垫片的失效主要从低负载 区域产生，特别当产生冲击负载时。
2020/7/13
法兰密封与垫片
2020/7/13
Maintenance Department
1
法兰密封五要素
影响法兰密封的5个因素
螺栓预紧力
螺栓预紧力是影响 密封的一个重要因 素。预紧力必须使 垫片压紧并实现初 始密封条件。
采取增加螺栓个数、 减小螺栓直径的办法 对密封是有利的
A B CD
预紧力也不能过大，否 则将会使垫片被压坏或 挤出。
2020/7/13
Maintenance Department
24
材料 中压橡胶、其他复合板
聚四氟乙烯
密封面 光滑、凹凸
光滑 光（凹凸）
耐油橡胶板
光（凹凸）
金属缠绕垫片
凹凸
0Cr13（0Cr19Ni9）钢 带+特制石棉（石 墨）
光（凹凸） 凹凸
金属包裹垫片
铁皮（铝皮）+特制石 棉、0Cr13 （0Cr19Ni9）+特 制石棉
≤63
﹣240 ～﹢650(用 于氧化性介质时： ﹣240 ～﹢450)
≤63 ﹣196 ～﹢900
优点:柔软、压缩性、螺栓载荷低
垫片厚度
• 理论上讲，垫片的厚度越小密封越好！但 是垫片的厚度取决于法兰间的间隙。
• 常规厚度1~2毫米
• 如法兰间隙大压力于«510b0ar毫米，如何密压力封»5？0bar
15
Maintenance Department
垫片
垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力 是形成密封的必要条件，最常用的垫片可分为：
非金属
金属
橡胶 PTFE 硅胶 石棉（已淘汰） 复合材料
金属
混合
由金属和非金属混 合制作而成 金属包垫片 缠绕垫片
常见非金属垫片
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常见非金属垫片
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RSB
高温云母
Biblioteka Baidu
高温云母板
适应范围
公称压力PN 工作温度℃
≤16 ﹣50 ～﹢80
≤16 ﹣20 ～﹢100
≤16 ﹣30 ～﹢110
≤16 ﹣20 ～﹢90
≤16 ﹣30 ～﹢140
≤16 ﹣50 ～﹢200
≤40
﹣40 ～﹢290 ﹣40 ～﹢290
≤16 ﹣100 ～﹢200
≤40 ﹣200 ～﹢250
预紧力是通过法兰密封面 传递给垫片，必须使预紧 力均匀地作用于垫片
4
5
6
预紧碟型弹簧
碟簧是螺栓预紧力补偿的机械零件
明确工况：设备，温度，腐蚀，螺栓状况 明确产品：螺栓预紧，阀门预紧，缓冲拉伸，简易防松
螺栓等级扭矩表
8
碳钢RF法兰螺栓压紧力矩表
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Maintenance Department
2020/7/13
12
Maintenance Department
凹凸面 MFM
密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放 置垫片，能够防止垫片被挤出，故可适用于压力较高的场合。
2020/7/13
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Maintenance Department
榫槽面 TG
密封面是由榫和槽所组成的，垫片置于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄，因而压 紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使用于压力较高之处，螺栓尺寸也不致过大。 因而，它比以上两种密封面均易获得良好的密封效果。密封面的缺点是结构与制造比 较复杂，更换挤在槽中的垫片比较困难。此外，榫面部分容易损坏，在拆装或运输过 程中应加以注意。榫槽密封面适于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合。当 压力不大时，即使直径较大，也能很好地密封。