法兰密封与垫片

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金属齿形垫片
齿形垫片指由金属平环，用特定加工工艺在环平面上加工出成90度夹角波 形、锯齿状的金属垫片。适用于高压、高温部位。 耐腐蚀性强,密封作用 稳定、可靠广泛应用于化工厂、电厂、核电站等的法兰及连接处。根据使 用部位和要求的不同，金属齿形垫片可以做成带内外定位环和两面加帖柔 性石墨或聚四氟乙烯薄片的组合型垫片。
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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。
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ASME金属缠绕垫片螺栓压紧力矩表-Class 300
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ASME金属缠绕垫片螺栓压紧力矩表-Class 600
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金属与非金属混合垫片
金属与非金属混合垫片有金属包垫片及缠绕垫片等。金属包垫 片是用薄金属板（镀锌薄钢板、0Cr18Ni9等）将非金属包起来制成 的；金属缠绕垫片是薄低碳钢带(或合金钢带)与石棉带一起绕制而 成。这种缠绕式垫片有不带定位圈的和带定位圈的两种。金属包垫 片及缠绕垫片较单纯的金属垫片有较好的性能，适应的温度与压力 范围较高一些。
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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
5mm6mm7mm8mm密度0.75 g/cm3 ·使用温度: -128℃～+260℃
9mm10mm的密度0.8 g/cm3
· PH 值 : 0～14
·使用压力: ＜2 MPa （液体<1MPa·(气体 举例：20宽×5厚×0.75密度=75克/每米 )
假货密度：1.0 g/cm3
· 密 度 : 0.7(±0.05)g/ cm3
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基本型金属缠绕垫（A型）
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带外环金属缠绕垫（B型）
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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
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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
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螺栓等级扭矩表
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碳钢RF法兰螺栓压紧力矩表
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金属缠绕垫 金属缠绕垫片为半金属密封垫中回弹性最佳的垫片
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金属缠绕垫片
• 金属缠绕垫片是目前应用广泛的一种密封垫片，为半金属 密合垫中回弹性最佳的垫片。
常见非金属垫片
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常见非金属垫片
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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
法兰密封与垫片
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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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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
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大法兰间隙的垫片Biblioteka Baidu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。
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。
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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。
带内环金属缠绕垫（C型）
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带内外环金属缠绕垫（D型）
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ASME金属缠绕垫片螺栓压紧力矩表-Class 150
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各种橡胶材质密封圈
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氟橡胶分类
氟橡胶23，国内俗称1号胶，为偏氟乙烯和三氟氯乙烯共聚物。 氟橡胶26，国内俗称2号胶，杜邦牌号VITON A，为偏氟乙烯和六氟丙烯共 聚物，综合性能优于1号胶。 氟橡胶246，国内俗称3号胶，杜邦牌号VITON B，为偏氟乙烯、四氟乙烯、 六氟丙烯三元共聚物，氟含量高于26胶，耐溶剂性能好。 氟橡胶TP，国内俗称四丙胶，旭硝子牌号AFLAS，为四氟乙烯和碳氢丙烯共聚 物，耐水蒸汽和耐碱性能优越。 偏氟醚橡胶，杜邦牌号VITON GLT，为偏氟乙烯、四氟乙烯、全氟甲基乙烯基 醚、硫化点单体四元共聚物，低温性能优异。 全氟醚橡胶，杜邦牌号KALREZ，低温性能优异，氟含量高，耐溶剂性能优异。 氟硅橡胶，低温性能优异，具有一定耐溶剂性能。 氟橡胶生产供应商不止杜邦一家，在中国市场上，进口氟橡胶供应商还有美 国3M，日本的大金和欧洲的Solvay。 我们自己国产的有3F、晨光、东岳等等。
≤40 ﹣200 ～﹢250
≤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
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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 • 如法兰间隙大于10毫米，如何密封？
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聚四氟乙烯弹性带
它是100%的聚四氟乙烯制品，品质柔软，可任意挠曲，具有优异的压缩回弹性，很好 的柔韧性，高度可压缩性，优异的耐腐蚀性，不老化性，耐蠕变性，低磨擦系数和很 高的抗张强度，取一段任意长度的带子，粘贴于密封面(本身带胶)只要两端相叉相迭， 即可构成一个密封垫，是各种管配件及机械设备法兰面极其理想的密封材料。
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金属包覆垫片
以柔性石墨、陶瓷纤维、石棉及无石棉板作为填充，外包不锈钢、马口铁、紫铜等各种材 质的金属薄板而成，特别适用热交换器、压力容器等高温高压密封部位。它有效防止垫片
的散架、介质的侵蚀，同时也提高了耐压。
适合于热交换器、气体管道、铸铁法兰、汽缸头以及锅炉及其它容器。 一般在安装时，可压制垫片初始厚度有30%的变形，这样可有效密封法兰的不平整和小缺 陷。通过选择不同的金属及填充材料可适用于各种不同的介质。
• 对垫片接触的法兰密封面的表面精度要求不高。
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金属缠绕垫片的主要用途
• 回弹性优良的金属缠绕垫片能够对管道系统的压力热循环和振动进 行自动调整，特别适用于负荷用于石化、机械、电力、冶金、造船、 医药、原子能和宇航等部门。 不均匀、接合力易松弛，温度与压力周期性变化、有冲击或震动的 场合。是阀门、泵、换热器、塔、人孔、手孔等法兰连接处的静密 封原件
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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 还要考虑密封面的形式、螺栓力的大小以及装卸要求等
DN/mm
0～200 201～500 501～1000 1000以上
压力«50bar
温度«200℃ 温度»200℃
1.5mm
1mm
2mm
1.5mm
2mm
2mm
3mm
3mm
压力»50bar
温度«200℃ 温度»200℃
1mm
1mm
1.5mm
1.5mm
2mm
1.5mm
2mm
2mm
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• 由V形或W形薄钢带与各种填充料交替缠绕而成，能耐高温 、高压和适应超低温或真空下的条件使用。
• 通过改变垫片的材料组合，可解决各种介质对垫片的化学 腐蚀问题。
• 其结构密度可依据不同的锁紧力要求来制作，为加强主体 和准确定位，缠绕垫片设有金属内加强环和外定位环，利 用内外钢环来控制其最大压紧度。
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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。
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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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NAS
PTFE e-PTFE R-PTFE
RSB
高温云母
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
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金属缠绕垫片的性能
1、适用范围广。能耐高温、高压和适应超低温或真空下使 用。
2、应用补偿能力强。在高温、高压波动频繁的工位上，密 封性能稳定、可靠性强。
3、有良好的密封性能。 4、使用安装方便。
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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。