法兰密封面垫子失效原因分析及解决方法

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某盲法兰垫片断裂失效分析

某盲法兰垫片断裂失效分析摘要：某气体公司工艺气锅炉出现故障，气体出口处盲板法兰保温层被烧毁。

装置内的介质为H2、CO和CH4，出口处气体温度为300~400℃，操作压力约为2.5MPa。

盲法兰拆开后发现垫片外环断裂。

该垫片为非标缠绕垫，用于非标法兰，垫片结构形式为带内外环的缠绕式垫片，设计压力为2.5MPa，法兰密封面型式为突面。

本文对某盲法兰垫片的断裂进行了失效分析。

关键词：失效分析；垫片；疲劳引言：垫片外环的断裂属于高平均应力水平下的疲劳断裂。

材料的力学性能、化学成分符合316L不锈钢的标准，外环的疲劳断裂与材料无关。

垫片的安装不当导致外环在挤压变形严重的区域周向拉应力很大，在交变载荷的作用下发生疲劳断裂，其中高的局部周向拉应力是导致疲劳开裂的主要原因。

基于此，在接下来的文章中，将围绕某盲法兰垫片断裂失效方面展开详细分析，希望能够给相关人士提供参考价值。

一、宏观形貌（一）外环宏观形貌盲板法兰处的密封垫片为不锈钢缠绕式垫片，垫片外环（以下简称“外环”）材料为316L，服役时间约5个月，断裂位于最下端螺栓与外环接触处的位置并且断口垂直于外环周向。

外环与每个螺栓接触地方都有被挤压的宏观可见的变形，各螺栓处的挤压变形不均匀，其中断裂处的变形最大（约1.5mm深），外环表面未发现点蚀坑。

（二）断口宏观形貌外环外侧（外环与螺栓接触区）有很明显的挤压塑性变形，出现明显的凹坑。

外环内侧（外环远离螺栓区）有明显的颈缩现象。

外环断口的厚度由外侧向内侧方向逐渐减小。

外侧壁厚无明显减薄，是最初裂开的位置；内侧壁厚明显减薄并伴随大的塑性变形，属于最终断裂的区域。

在外环壁厚的中心部位出现突起状区域，形如断裂时最终的颈缩部位。

断裂向内侧发展时断口上的应力愈发变大，并引发塑性拉伸变形使得断面收缩变薄。

这个逐步颈缩的过程说明了裂纹是由外侧向内侧径向扩展的，同时伴随了明显的塑性变形及颈缩的过程，也说明整个过程中外环断裂位置所受的周向应力是很大的。

法兰垫片损坏的原因

法兰垫片损坏的原因
法兰垫片是一种用于密封连接两个法兰的部件，它通常是由一种材料制成，如橡胶、
塑料或金属。

一旦垫片损坏，就可能导致流体或气体泄漏，从而影响操作或导致危险。

以
下是造成法兰垫片损坏的一些原因。

1. 材料失效
法兰垫片通常是由橡胶、塑料或金属制成，但不同材料有不同的耐用性和特性。

一些
垫片会因长时间使用而变硬、脆化或龟裂，从而导致密封性下降。

另外，化学品的侵蚀也
会导致材料失效。

2. 错误的垫片类型
选择错误的垫片类型也可能导致垫片损坏。

例如，如果材料不适合所需环境，可能会
被化学品侵蚀或受高温影响而损坏，根据所需密封性别误买单向波型垫片，而事实上双向
波型垫片才是更好的选择。

3. 安装强度不均匀
如果一个法兰的紧固度不均匀，就有可能导致垫片过度压缩或者不足。

这些情况可能
导致密封概率降低，或者会在使用过程中导致垫片破裂。

因此，安装时应确保紧固力均匀
并按正确的顺序进行扭矩。

4. 法兰损坏
法兰的损坏有可能导致垫片损坏。

例如，如果法兰表面存在磨损、擦伤或者糙度过大，这些情况会导致垫片无法与法兰表面完美接触，可能会导致泄漏。

5. 使用环境异常
一些使用环境可能过于极端，在这些情况下，法兰垫片可能无法承受必要的压力或环境，从而导致损坏。

这些情况可能包括过高或过低的温度、异常高的压力或化学物质的攻
击等。

总的来说，要确保正常使用和服务寿命，需要选择正确的垫片材料和类型，安装时应
该保证紧固力均匀，法兰表面没有损坏，环境条件正常。

螺旋板换热器法兰密封垫片失效原因

螺旋板换热器密封垫失效原因
如果螺旋板换热器经常发生刺漏，可能是浮头法兰、管箱法兰垫发生失效刺漏，这种现象可能会导致泄漏的原油从蒸汽管路进入锅炉锅筒中，直接影响了长输管线的正常运行。

为了防止这种故障现象的出现，必须了解下换热器法兰密封面垫子失效刺漏的原因。

其中之一就是受到人为方面和腐蚀的影响。

1、人为方面的原因
法兰密封面上出现的凹坑与凸起缺陷将影响法兰的密封度。

而这些凹坑与凸起缺陷的产生，可能都是在拆卸、组装法兰时造成的。

例如拆下浮头盖后其下部的钩圈在往里碰撞后会脱落，钩圈砸到浮头盖法兰密封面而损坏法兰密封面造成凹坑。

2、腐蚀的影响
螺栓的丝扣受到腐蚀影响，螺栓的拧紧力减弱致换热器法兰垫子产生泄漏，或是法兰密封面遭到腐蚀致换热器法兰垫子泄漏。

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。

密封件失效形式分析及其解决方案

密封件失效形式分析及其解决方案
1.泄漏：密封件失效最常见的形式就是泄漏。

泄漏可能是由于密封件
材料的老化、疲劳等原因导致的密封面间隙增大，也可能是由于密封面损坏、磨损等导致的泄漏。

2.磨损：长时间摩擦会使密封件表面产生磨损，导致密封性能下降。

磨损主要是由于密封件材料的摩擦系数较大，或者密封件表面光洁度不够，导致与密封面之间的摩擦力增大。

3.剪切：在一些高压、高温或高速工况下，密封件可能会承受剪切力，导致密封面间隙增大，从而导致泄漏。

4.老化：密封件在使用一段时间后，会出现老化现象。

老化可能是由
于材料老化、疲劳等原因导致的密封性能下降。

针对密封件失效的问题，可以采取以下解决方案：
1.更换密封件：当密封件出现泄漏、磨损等失效形式时，最简单有效
的解决方案就是更换密封件。

新的密封件可以保证密封性能良好，提升设
备的可靠性。

2.优化密封件材料：对于容易老化、磨损的密封件，可以选择具有耐磨、耐热、耐腐蚀等性能较好的密封材料，以延长密封件的使用寿命。

3.改进密封结构：对于容易发生剪切失效的密封件，可以通过改进密
封结构、增加密封件的支撑面积等方式，来减小密封件的剪切力，从而提
升密封件的密封性能。

4.加强维护保养：定期检查、清洗、润滑密封件，可以及时发现并处
理密封件的问题，避免密封件失效。

5.使用密封技术手段：如采用双重密封、填料密封、摩擦密封等技术手段，可以提高密封的可靠性和使用寿命。

综上所述，对于密封件失效问题，可以通过更换密封件、优化材料、改进结构、加强维护保养以及使用密封技术手段等多方面的解决方案来提升密封性能，提高设备的可靠性和工作效率。

密封失效的原因分析及相关的防范措施

产生密封失效的原因主要有压力、温度、时间和操作工况。

1.1压力
工作压力下使用，出现泄漏，除设备在制造质量外，主要是与系统中有非正常冲击载荷有关，这是操作者不易发现的现象。

冲击造成瞬间压力增大，压力有可能高于正常的压力1～3倍，使安装在板式冷却器中的密封垫圈移位，导致密封失效。

而又由于设备的传热元件是由薄板一次成型制造，厚度在0.5～0.8mm，密封的刚性、承受力相对较差，况且有的换热板周边较长，耐冲击力相对不好，相对于其它的冷却器如管式的要差得多。

对此，应采取相应的防范措施：视操作压力情况，提高设备设计压力为使用压力的1.5～2倍；使用中应尽量避免系统中出现冲击现象；特殊情况下采取增加板片厚度的措施。

1.2温度
温度的急剧变化也造成密封失效。

当温度变化过快，密封垫的膨胀系数与弹性变形和密封的预紧力不相匹配，使密封的预紧力下降，造成设备承受能力低于额定工作压力。

对此应采取如下措施解决：在操作设备时升压升温应尽量缓慢；在夹紧螺栓上设计压缩预紧弹簧，来补偿预紧力的变化。

1.3时间
料也随之会老化。

造成密封使用效果，影响板式冷却器的密封效果。

对此，应根据物料的特性，选择合适的材料的密封垫圈，并且根据使用情况的不同情况，使用不同的密封垫圈。

1.4操作工况
工艺介质情况的不同，也会造成密封失效。

如同温度的过饱和的蒸汽短时间就会造成密封片失效。

而同温度的饱和蒸汽可在垫片表面形成一层水膜，对垫片能起到保护作用。

针对操作情况，选择合适的工艺介质，也是保证防止板式冷却器失效的一种途经。

影响法兰密封性能的主要因素

1、螺栓预紧力影响密封的一个重要因素。

预紧力必须使垫片压紧以实现初始密封。

适当提高螺栓预紧力可以增加垫片的密封能力，因为加大预紧力可使垫片在正常工况下保留较大的接触面比压力。

但预紧力不宜过大，否则会使垫片整体屈服而丧失回弹能力，甚至将垫片挤出或压坏。

另外预紧力应尽可能均匀地作用到垫片上。

通常采取减小螺栓直径、增加螺栓数量、采取适当的预紧方法等措施来提高密封性能。

2、垫片性能垫片是构成密封的重要元件，主要类型如下图所示。

垫片的作用是封住两法兰密封面之间的间隙，阻止流体泄漏。

垫片的类型有非金属垫片、非金属与金属的组合垫片及金属垫片。

合适的垫片材料要求垫片在适当的预紧力作用下既能产生必需的弹性变形，又不致被压坏或挤出；工作时法兰密封面的距离被拉大，垫片材料又应具有足够的回弹能力，使垫片表面与法兰面紧密接触，以继续保持良好的密封性能；选用垫片材料时还应考虑工作介质和工作温度。

垫片的宽度也是影响密封的一个重要因素，垫片越宽，所需的预紧力就越大，从而螺栓及法兰的尺寸也要求越大。

①在中低压设备和管道法兰上常用橡胶、石棉橡胶、聚四氟乙烯等非金属垫片，它们的耐蚀性和柔软性较好，但强度和耐温性能较差。

它们通常是从整张垫片板材上裁剪下来的，整个垫片的外形是个圆环，截面为矩形。

②为了提高垫片的强度和耐热性，用薄钢带与石棉带（或聚四氟乙烯带或柔性石墨带）一起绕制成缠绕式垫片或在石棉或其他非金属材料外包以金属薄片制成金属包垫片，具有多道密封作用，且回弹性好，运用于较高的温度和压力范围，并能在压力、温度波动条件下保持良好的密封，因而被广泛采用。

缠绕式垫片是用钢带与石棉或聚四氟乙烯或柔性石墨等填充带相间缠卷而成。

为防止松散，把金属带的始端及末端焊死。

为了增大垫片的弹性和回弹性，金属带与非金属带均轧成波形。

波的形状有V 形和W形两种。

如下图所示的为V形，共有4种结构型式。

A型--又称基本型，不带加强环，用于榫槽密封面；B型--带内加强环，用于凹凸密封面；C型--带外加强环，用于平面密封面；D型--内外均有加强环，用于平面密封面。

法兰密封面与垫片配合解决方法

法兰密封面与垫片配合解决方法导语：垫片要能够成功的密封，必须很好的控制与垫片配合的法兰表面的缺陷程度，大的刻痕、凹槽、或者擦伤等表面缺陷都是必须避免的，因为垫片很难密封或者说填补这些缺陷。

法兰表面的光洁度可以用“粗糙度、纹路、波形度”等概念来描述。

垫片要能够成功的密封，必须很好的控制与垫片配合的法兰表面的缺陷程度，大的刻痕、凹槽、或者擦伤等表面缺陷都是必须避免的，因为垫片很难密封或者说填补这些缺陷。

法兰表面的光洁度可以用“粗糙度、纹路、波形度”等概念来描述。

1、粗糙度粗糙度是从法兰表面中心开始计算突起和凹陷的平均值，用万分之一英寸(或米)来表示。

对于锯齿状的法兰表面，典型的粗糙度为125-500微英寸，而对于非锯齿状的法兰表面，粗糙度为125-250微英寸。

过于粗糙的法兰，垫片往往不能密封，只能尽量选用更软的垫片，而另一方面，很高的光洁度的法兰面，比如磨光过的表面，也是很难密封的，必须避免，因为密封表面需要充分的“咬痕”以提供足够的摩擦力，防止垫片被吹出或被挤出，或者过度的蠕变。

2、纹路纹路是法兰表面粗糙式样的主导方向，比如：多方向的、唱片螺旋状的、锯齿状等表面光洁度的纹路应尽可能和垫片的中心线相一致，比如圆形法兰，表面纹路应该加工为同心圆或者唱片螺旋线型，这样就可以避免有穿过法兰表面的线，如果有一条穿过密封表面的直线研磨线，就会成为一个直接泄露的路径。

3、波形度波形度就是相对于整个平面度的偏差，正常条件下，并不需要考虑波形度的问题，但是有两种情况，需要特别关注，因为过度的波形度也是非常难以处理的问题。

第一种情况是搪玻璃的设备，在这种设备中融化玻璃的自然流动会形成很大的波形度，而且在较高的螺栓扭矩下，搪玻璃的法兰也容易变形。

解决的办法是使用更厚的，而且可以高度压缩的垫片。

第二种情况涉及到翘曲的法兰，如果这种翘曲是由于热变形或者内应力造成的，那么对法兰进行再次加工处理就可以了，如果是由于过度螺栓负载或者法兰厚度不足而造成的翘曲，我们一般称为“弓形变形”，解决办法是重新设计具有更大刚度的法兰，有时可以加入加强筋来增强结构，而不用替换法兰，另一个办法是增加更多的螺栓，也可以把少而大的螺栓方案改为多而小的方案，由此增大了螺栓的弹性，使接头更好的结合。

法兰密封面修复方法

法兰密封面修复方法
要修复法兰密封面，您可以采取以下方法：
1. 清洁密封面：首先，使用清洁溶剂或洗涤剂将密封面彻底清洁干净。

确保没有任何脏物、油脂或其它杂质。

2. 打磨密封面：使用砂纸或砂轮将密封面上的凹陷、划痕或不平整的表面打磨平滑。

确保密封面表面光滑，以便使密封效果更好。

3. 补漆：如果密封面表面有锈蚀或破损，则需要先修复这些问题。

先用砂纸或砂轮打磨掉锈蚀或破损的区域，然后使用合适的底漆进行涂抹。

等待底漆干透后，再使用适当的涂料将整个密封面进行涂抹修复。

4. 更换密封面：如果密封面受损严重或无法修复，则可能需要更换整个密封面。

您可以购买一个新的密封面，并按照制造商的说明进行更换。

请注意，以上方法适用于一般的法兰密封面修复，但如果问题比较严重或涉及特殊材料，建议咨询专业修复服务或与制造商联系，以确保正确的修复方法和材料。

(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。

法兰连接处渗漏的原因及处理方法

法兰连接处渗漏的原因及处理方法原因：
1. 法兰密封面不平或有损伤：可能由于制造缺陷、安装不当或使用过程中
的磨损导致。

2. 法兰螺栓未均匀紧固或紧固力不足：使密封垫片受力不均，无法达到良
好的密封效果。

3. 密封垫片老化、损坏或选择不当：材质不适合工况条件，或长期使用后
失去弹性和密封性能。

4. 管道系统存在振动或热胀冷缩：导致法兰连接部位松动或密封垫片失效。

5. 工况压力或温度超出法兰及密封垫片的设计范围。

处理方法：
1. 检查法兰密封面，如有损伤或不平，进行修复或更换法兰。

2. 均匀紧固法兰螺栓，并按照规定的扭矩值进行紧固。

必要时，更换高强
度螺栓。

3. 更换老化、损坏的密封垫片，根据工况条件选择合适材质和规格的垫片。

4. 对管道系统采取减振措施，如安装减振支架；对于热胀冷缩问题，可设
置膨胀节来吸收位移。

5. 检查系统工况，确保压力和温度在法兰及密封垫片的允许范围内。

如超出，需对系统进行调整或更换更适合的法兰和密封件。

在处理法兰连接处渗漏问题时，应先停止相关系统的运行，排空介质，并采取必要的安全防护措施。

垫片密封失效分析及垫片的选用

［Ｉ］马文妹，ｎ风甩．金属熔焊原理［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨Ｔ程大学Ｈ１版丰十．２００５：５３—５７．［２］焊接标准化委员会．ＳＨ／Ｔ３５２３—１９９９一石油化Ｔ铬镍奥氏体钢．
３结论通过对Ｉｎｃｏｌｏｙ８００ＨＴ焊接工艺试验，制定了严格的
铁镍合金和镍合金管道焊接规程ＩＳ］．北京：中围石化出版社，
第２０卷
垫片密封失效分析及垫片的选用
赵春梅
（大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆１６３７１１）
在石油化工生产中，垫片密封性能的优劣，直接关系到装置的长周期安全运转。随着生产运转周期要求的越来越长、工艺操作条件的越来越苛刻，垫片密封失效导致的泄漏问题也暴露的越来越明显。在装置中有时为了解决垫片失效泄漏问题，有时不得不将法兰连接处焊死。文中阐述了提高垫片密封性能的措施，合理的解决垫片密封失效问题。１垫片密封失效的原因分析垫片密封失效主要表现在密封面间的泄漏。由垫片本身的毛细管作用而发生渗漏的可能性很小。垫片靠外力压紧后，垫片靠本身的回弹性填满密封面上微小的凸凹不平的问隙，当介质通过密封面的阻力大于密封２侧的压差时，即达到密封。但受到外界条件影响时，密封受到破坏，从而使垫片密封失效产生泄漏ＩＩＩ。垫片密封失效的原因主要有５个方面。１．１介质的操作参数问题操作参数即介质的压力、温度及介质的理化性质。石油化工生产中的大多数介质操作条件都是中、低压，往往单纯的压力和介质冈素埘垫片泄漏的影响并不是很大，只有在操作压力、操作温度和介质理化特性联合作用时，才会导致垫片密封失效问题。介质在高温下粘度小。渗透性强．易促成渗漏。常温下粘度大的蜡油、重油等，在高温时有很强的渗透性，对垫片的腐蚀作用也加剧。同时在高温时，法兰、螺栓和垫片可能发牛蠕，变和应力松弛，致使密封松懈，密封比压下降。一些非金属挚片在高温下加速老化或变质，甚至被烧毁，回弹鼍将下降，这样势必影响密封。又由于密封组合件各部位的温度不同，热膨胀不均匀．增加了垫片密封失效的可能。若温

法兰的常见故障

法兰的常见故障
法兰是一种连接管道或设备的重要部件，常见于化工、石油、天然气等行业。

然而，法兰也会出现一些故障，影响正常工作。

以下是一些常见的法兰故障及其解决方法：
1. 法兰密封不良：这可能是由于法兰面不平、密封垫老化或损坏、法兰螺栓松动等原因导致的。

解决方法是检查和清洁法兰面、更换密封垫、加紧螺栓。

2. 法兰四周漏油：这可能是由于法兰面不平、密封垫老化或损坏、法兰螺栓松动等原因导致的。

解决方法是检查和清洁法兰面、更换密封垫、加紧螺栓。

3. 法兰螺栓断裂：这可能是由于螺栓材料质量不好、螺栓预紧
力不足、法兰面不平等原因导致的。

解决方法是更换质量好的螺栓、正确预紧螺栓力、检查和清洁法兰面。

4. 法兰连接处生锈：这可能是由于环境潮湿、水分沾染、材料
质量差等原因导致的。

解决方法是定期检查和清洁法兰，使用材料质量好的法兰。

以上是一些常见的法兰故障及其解决方法，希望对大家有所帮助。

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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。

密封垫片失效的原因及对策

密封垫片失效的原因及对策来源：密封论坛（）密封垫片失效的原因及对策密封垫片压紧力分布不均匀：压紧力的不均匀是由多方面因素造成的首先是人为因素，施工时不对称预紧螺栓，容易造成不均匀，这个因素可在施工中消除;理论上法兰压紧时，密封面是绝对平行的，然而实际上，管道中心线不可能绝对同心，因而拧紧螺栓时对法兰产生弯矩，使法兰受力不均匀。

这种不匀称的连接，使密封面或多或少的发生变形，使密封压紧力减小，在运行载荷下，容易产生泄漏。

第三，螺栓排列密度对压力分布影响也较明显，螺栓挨得越近，压力越趋均匀。

密封垫片应力松弛与扭矩损失：应力松弛与扭矩损失也是造成泄漏的主要原因。

螺栓在法兰上拧紧后，由于机构的振动、温度的升高或下降等因素的影响，工作过程中垫片将发生应力松弛现象，螺栓扭矩也随之逐渐下降，产生扭矩损失，导致泄漏。

一般来讲，螺栓长，残存的扭矩大，直径越小，对防止扭矩损失越有利，因此，用长而细的螺栓，是防止扭矩损失的一个有效的办法。

此外，温度变化越大，持续时间越长，扭矩损失越严重。

把螺栓加热一定时间使其伸长，再保持给定的扭矩，对防止扭矩损失很有效。

还有就是垫片越薄，扭矩损失越小。

另外防止机器和管道本身强烈振动，及排除邻近设备振动的影响、不无谓的撞击密封面、不敲打紧固后的螺栓等，都可防止扭矩损失。

密封垫片密封面不光洁：密封面光洁度不当也易造成泄漏。

温度：温度的降低对泄漏也有较大影响。

法兰联结的泄漏经常发生在冷却时，因为冷却时法兰和螺栓的冷却速度不一样，冷却后密封垫片的压紧力发生的应力松弛，加之管道的冷收缩，产生朝螺栓拉伸方向的力，此力会促使泄漏产生，所在低温介质场合选择密封垫片时，应注意：1)采用低温下有弹性的垫片;2) 垫片厚度应尽可能取小，法兰间隙尽可能小;3)采用高强度螺栓，使应变小。

参考：/show-8535/。

密封件失效形式分析及其解决方案

密封件失效形式分析及其解决方案密封件的失效是指密封件不能达到预期的密封效果，从而导致液体、气体或固体的泄漏或渗透。

密封件的失效可以是由多种原因引起的，包括材料老化、温度变化、压力变化和机械振动等。

下面我将分析密封件失效的几种常见形式，并提出相应的解决方案。

1.泄漏：泄漏是最常见的密封件失效形式，泄漏的原因主要包括密封件的磨损、拉伸和变形等。

解决方案可以采取以下几个方面：-选择适合的材料：根据工作环境和介质的特性，选择化学稳定性好、抗老化性能好的材料来制作密封件。

-控制密封面的粗糙度：通过改进加工工艺和材料特性，使得密封面的粗糙度在一定的范围内，以确保接触面的密封性能。

-加强密封件的支撑和固定：通过增加支撑结构或使用适当的固定装置，可以减少密封面的变形和磨损。

2.渗透：密封件的渗透是指介质透过密封面的情况，主要原因是介质粒子的渗透能力超过了密封面材料的限制。

解决方案包括：-材料的选择：选择化学稳定性好、渗透性低的材料来制作密封件，如聚四氟乙烯等。

-提高密封面的光洁度：通过提高加工工艺和使用特殊的处理方法，保证接触面的光洁度，减少渗透的可能性。

-使用辅助密封件：在主密封件的周围设置辅助密封件，形成复合密封结构，增加密封性能。

3.压缩变形：当密封件遭受较大的压力变化时，会导致其产生变形影响密封效果。

解决方案可以采取以下几个方面：-选择合适的材料：选择硬度适中、有较好复原性的材料来制作密封件，能够减少由于压力变化引起的变形。

-控制压缩力：通过调整密封件的结构或设计密封槽等方式，控制压缩力的大小和分布，避免密封件的过度压缩和变形。

-增加支撑和固定：增加密封件的支撑结构或使用适当的固定装置，可以减少密封件的变形。

4.温度变化：温度变化会引起密封件的热胀冷缩，导致其失去密封性能。

解决方案如下：-选择耐温性好的材料：根据工作温度范围选择合适的材料，确保材料在工作温度下具有良好的弹性和密封性能。

-优化密封结构：通过优化密封结构，采取预紧装配或冷热调节等方式，减少因温度变化引起的密封件变形。

阀用柔性石墨金属波齿复合垫片密封失效分析及改进(1)

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟阀用柔性石墨金属波齿复合垫片密封失效分析及改进(1)对3.5MPa 边界阀法兰密封柔性石墨金属波齿复合垫片密封的泄漏进行了密封失效分析，并提出了改进方案，解决了垫片密封短期失效问题。

1、前言某石化公司加氢裂化装置蒸汽管道系统中，3.5MPa 边界阀法兰部位采用了柔性石墨金属波齿复合垫片密封，垫片规格为312 乘以260 乘以3mm。

当蒸汽压力从1.5MPa、温度200℃上升至压力3.2MPa、温度260℃时，法兰密封处发生蒸汽介质泄漏，导致密封短期失效，随后2 次更换了同批次垫片，该处均发生同样状态的蒸汽泄漏。

为了避免类似事故发生，真空技术网(chvacuum/)确定能否继续使用该垫片，对柔性石墨金属波齿复合垫密封失效原因进行调查分析，并对垫片的制造工艺进行改进。

2、密封失效情况及原因分析2.1、系统工况加氢裂化装置是原料油在高温高压下与氢气进行裂解反应的装置。

装置中3.5MPa 蒸汽管道系统分支较多，在高温状态下，热膨胀量大，常使管道受力不均，法兰处受到的扭矩作用较大，尤其在温度压力频繁波动情况下，管道法兰因受力而易产生偏口、错口，造成法兰垫片密封的强度大。

原法兰也曾使用过软铁八角垫密封，但由于垫片补偿性差，也常发生泄漏。

本次装置停工检修后，法兰采用了柔性石墨金属波齿复合垫密封，但在装置压力温度波动后仍发生了蒸汽泄漏。

2.2、垫片失效检查 2.2.1、垫片表观检查现场拆卸下来的垫片两密封面破损严重，有的部位已失去柔性石墨材料的覆盖，表面暴露出金属波齿的齿尖，柔性石墨复合层已沿波谷弧线凹陷，内径边缘有多处鼓泡，并沿直径方向向外沿伸。

垫片的金属波齿结构比较完整，没发现被压损的裂痕，内外径尺寸经测量变化不大。

移动罐车螺栓法兰接头密封失效与防护分析

移动罐车螺栓法兰接头密封失效与防护分析摘要：与螺纹连接、承插式连接相比，螺栓法兰连接以结构简单、装配比较方便的优势在压力容器等可拆密封装置形式中应用非常普遍，这其中螺栓法兰连接设计关键要解决两个问题：一是保证连接处“紧密不漏”；二是法兰应具有足够的强度，不致因受力而破坏。

实际应用中发现，螺栓法兰连接很少因强度不足而破坏，大多因密封性能不良而导致泄漏。

因此密封设计是螺栓法兰连接中的重要环节，而密封性能的优劣又与压紧面和垫片有关，本文就针对密封设计中的这两个问题进行分析，以确保密封性能符合应用要求。

关键词：螺栓法兰连接；密封设计；法兰压紧面法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛，缺点是不能快速拆卸、制造成本较高。

在流体密封领域，螺栓法兰连接是应用非常广泛的一种连接形式。

螺栓法兰连接主要有法兰、螺栓和垫片组成。

螺栓的作用有两个：一是提供预紧力实现初始密封，并承担内压产生的轴向力；二是使螺栓法兰连接变为可拆连接。

垫片装在两个法兰中间，作用是防止容器发生泄漏。

1、法兰连接的密封机理法兰连接的密封机理是通过螺栓预紧，使法兰密封面间的垫片被压紧变实，并填满法兰密封面上凹凸不平的间隙，阻止了介质通过垫片内部毛细孔的渗透性泄漏和垫片与密封面间的界面泄漏。

从而实现预密封。

保证法兰连接密封不漏的条件是：预紧时，预紧力作用在垫片上的预紧比压不低于预紧密封比压；工作时，作用在垫片上的剩余比压不低于工作密封比压。

2、密封设计相关问题研究2.1 法蘭压紧面的选择垫片是螺栓法兰连接的核心，密封效果的好坏主要取决于垫片的密封性能。

设计时，主要应根据介质特性、压力、温度和压紧面的形状来选择垫片的结构形式、材料和尺寸，通常兼顾价格、制造和更换是否方便等因素。

基本要求是制作垫片的材料不污染工作介质、耐腐蚀、具有良好的变形能力和回弹能力，以及在工作温度下不易变质硬化或软化等。

对于化工、石油、轻工、食品等生产中常用的介质，常用的垫片有橡胶石棉垫片、金属包石棉垫片、缠绕式垫片、柔性石墨垫片（膨胀石墨垫片）、钢垫圈垫片、波齿复合垫片等。