垫片密封技术.

r1
πh3（p1-p2）
Q=
r2
6μln（r2/r1）
♣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。
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垫片密封的机理
（1）垫片应力的定义
密封表面上垫片接触压强(单位接触面上的压力，MPa或N/m2)
F
F
P
σg
16
（2）初始预紧
➢ 低压密封：P<1.6MPa； ➢ 中低压密封：1MPa<P<10MPa； ➢ 高压密封：10MPa<P<100MPa； ➢ 超高压密封：P>100MPa。
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垫片泄漏的方式
两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。
穿漏（Penetration）
O
P
渗漏（Percolation）
Very small——small——big——gross LEAK
22
垫片测漏方法灵敏度的比较：
1
10-2
10-3
10-4
10-6 mg/s
流量计法 跌压法 升压法 质谱仪法
Flower Pressure reduce Pressure increase Mass spectrograph
摘自 WRC Bulltin 427 Appendix B
化学腐蚀损伤 3、热机械效应——热循环、应力松弛、蠕变、扭矩损
失） 4、螺栓拧紧方法
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零泄漏(Zero Leakage)和零逸出(Zero Emission)
（1）泄漏的定性分级
泄漏级别 0 1 2 3 4 5 6
定
义
无泄漏迹象
可目视或手感湿气（冒汗），但没有形成滴珠
局部有滴珠形成
沿整个垫片周边有滴珠形成
密封的环境因素
——环境的双重含义
应用 选择
技术 选择
环境（内外部）
环境（污染）
（压力、温度、大气气氛、密封流体等）
3
密封的内部环境和外部环境
内部环境
介质性质：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
工作参数：压力、温度、速度、变载、冲击、振动 装置结构：有效密封空间、运动类型、制造精度
A、零泄漏
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 —— 1×10-6 Ncc/s（He）
运载火箭 —— 1×10-4 Ncc/s（He）
B、允许泄漏率（Allowable Leakage Rate）
人为规定的最低限度泄漏量
C、影响允许泄漏率的因素
装置密封的重要性 介质性质——可燃、易爆、有毒、昂贵、腐蚀 测漏仪器的灵敏度
F（螺栓预紧载荷）
M = KFd 或 F = M/Kd
σgi = F N / Ag
M（螺栓扭矩）
目的：填平密封表面形状不平度、波度 、粗糙度等， 达到初始密封。
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（3）工作密封 σgo = η（σgi Ag - pB）/ Ag
目的：正常操作状态保持持续密封
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（4）影响垫片应力的因素
1、受长期压缩的垫片材料的蠕变 2、垫片材料品质的损伤（退化）——温度物理损伤、
7
1：概述
密封理论：尚处于摸索和发展之中 。
标准化、系列化： ➢ 国内：GB 9112—9125系列、JB 4700—4707系列、HG
20592—20635系列、SH 3406系列； ➢ 国外：API系列、ASME／ANSI l6.5和16.7系列、JIS系列、
BS系列等。 设计方法：美国ASME的压力容器研究委员会的PVRC法。
外部环境
环境条件：温度、压力、外部介质性质（腐蚀、湿气、盐份、臭氧） 环保要求：零泄漏和零逸出（散）
密封型式、密封结构、密封材料
4
主要内容
一．垫片密封
二．法兰密封 三．高压与自紧密封 四．密封胶与密封剂
5
一：垫片密封
➢ 1、概述 ➢ 2、垫片密封的结构及工作原理 ➢ 3、垫片的种类及性能 ➢ 4、垫片密封材料 ➢ 5、垫片的选用
流体静密封技术 （Static Fluid Sealing Technology）
实现以人为本— 健康 安全 环保 经济
—现代化生产新理念 主讲人: 郝木明 孙鑫晖
1
流体静密封的作用、意义和地位
作用、意义
节能、低耗 可靠、延寿 安全、健康
地位
应用面广 维修量大 持续发展
跑、冒、滴、漏
2
13
毛细管渗漏的数学模型：
p1 d
L
层流泄漏
p2
πd4（p1-p2）
Q = ------------
128ηL
♣ 渗漏与介质的物性有关。
14
穿漏（界面泄漏）的数学模型：
Y
压差流（Ｐoiseuille flow）
N—S方程：
h
p1
p2 u（y）= - dp y（h-y）/2μdr
r
Q =∫u 2πr dy
back
8
2：垫片密封结构及工作原理
图2-1 垫片密封的结构
1—螺母，2—螺栓，3—垫片，4—法
兰 ♫属于强制型、中低压密封结构
9
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Baidu Nhomakorabea 以阻止介质的泄漏通道。
10
2：垫片密封结构及工作原理
图2-2 高压自紧密封
1—螺母，2—主螺栓，3—压环，4—密封垫，5—浮动顶盖，6—筒体，7—垫
♫属于高压自圈紧式密封结构 11
垫片密封分类
按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、自紧 式密封和半自紧式密封三类。
➢ 强制型密封：完全靠外力(如螺栓)对垫片施加载荷； ➢ 自紧式密封：主要利用介质的压力对垫片施加载荷； ➢ 半自紧式密封：上述两种方法兼而有之。 按操作压力：中、低压和高压密封。
形成滴珠且沿垫片周边5分钟或更长时间滴漏1滴
以5分钟或更短时间滴漏1滴
形成流线状滴漏
液体：1ml = 20 drop
20
（2）泄漏的定量定义——泄漏（速）率
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 质量泄漏量。
单位 ml/ s ·mm mg/ s ·mm
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（3）零泄漏的概念
漏是绝对的，不漏是相对的。
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1：概述
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。
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 接处 。
应用比例：占静密封的很大部分。 发展动力：随着压力容器技术的发展而发展。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 起，压力容器向高温、高压、高真空、深冷和大型化、单 系列方向发展，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。