墊片密封及其應用的相關(guān)知識朱永寬

2016.08.221墊片密封及其應用的相關(guān)知識11目錄一、墊片密封定義二、墊片密封原理三、墊片密封分類四、密封墊片的選擇五、墊片選用原則六、墊片密封失效及措施2目錄一、墊片密封定義22墊片密封的定義3墊片是一種夾持在兩個獨立的連接件之間（法蘭）的材料或材料組合，其作用是在預定的使用壽命內(nèi)，保持兩個連接件間的密封。墊片必須能夠密封接合面，并對密封介質(zhì)不滲透和不被腐蝕，能經(jīng)受溫度和壓力等的作用。墊片密封是化學、煉油、醫(yī)藥、食品、機械和電力等工業(yè)部門中壓力容器、工藝設備、動力機器和連接管道等可拆接頭處最主要的靜密封形式。它們所處的工況條件復雜，密封的流體范圍廣泛，防止密封流體通過這些接頭處泄漏出來，是工廠面對的最重要也是最艱巨的任務。雖然墊片密封與泵軸、閥桿、攪拌器軸等密封相比，其泄漏量比較小，但其用量卻比它們多得多，因此成為工廠泄漏和易揮發(fā)有機物逸出的主要源頭，它們不僅嚴重污染環(huán)境，而且造成產(chǎn)品損失相當可觀，墊片密封的重要性也就不喻而言了。墊片密封的定義3墊片是一種夾持在兩個獨立的連接件之間（法蘭）3密封原理如密封面完全光滑、平行，并有足夠的剛度，它們可以依靠緊固件夾持在一起，無須墊片可達到密封的目的（即無墊密封）。在實際中，密封面存在粗糙度；

不絕對平行；剛度不是無限大；各緊固件剛度不同和分散排列，造成密封面載荷在圓周方向上不均勻。為了彌補這種不均勻的載荷和相應的變形，在兩連接件密封面間放入一墊片，使之適應密封面的不規(guī)則性。墊片密封的目的：利用墊片形成物理壁壘以阻止介質(zhì)的流動，防止泄漏的發(fā)生密封的方法：1、最大程度使接觸面嵌合，減小間隙；2、減小泄漏通道的截面積，增加泄漏阻力，使泄漏阻力其大于泄漏介質(zhì)的推動力；3、通過壓緊墊片使其產(chǎn)生塑性變形，填平法蘭密封面的微小凹凸不平，以實現(xiàn)密封；

4墊片壓緊前墊片壓緊后密封原理如密封面完全光滑、平行，并有足夠的剛度，它們可以依靠4密封原理泄漏定義：介質(zhì)從有限空間內(nèi)部流動到外部或從外部進入有限空間內(nèi)部。泄漏的基本條件：接觸面上存在間隙，接觸面兩側(cè)的壓力差、濃度差等是泄漏的推動力，就墊片密封而言，通常密封流體在墊片結(jié)合處的泄漏有3種情況，如圖所示：

1、界面泄漏2、滲透泄漏3、吹出泄漏5密封原理泄漏定義：介質(zhì)從有限空間內(nèi)部流動到外部或從外部進入有5密封原理6三種泄漏方式1、界面泄漏：

兩連接件表面（下稱密封面），從機械加工的微觀紋理來看，存在粗糙度和變形的問題，它們與墊片之間總是存在泄漏通道，由此產(chǎn)生的流體泄漏稱為界面泄漏，占總泄漏量的80%~90%。2、滲透泄漏：

對非金屬材質(zhì)的一類墊片而言，從材料的微觀結(jié)構(gòu)來看，本身存在的微小縫隙或細微的毛細管，具有一定壓力的流體自然容易通過它們滲漏出來，此稱為滲透泄漏，它占總泄漏量的10%~20%。3、密封面分離和吹出泄漏：

當夾緊墊片的總載荷因各種原因減少到幾乎等于作用在接頭端部的流體靜壓力時，就導致了密封面的分離。這里若增加流體壓力，則對機械完整性很差的墊片，如操作期間材料發(fā)生劣化的墊片，沿墊片徑向作用的流體壓力就會將其撕裂，引起密封流體的大量泄放，此被稱為吹出泄漏，它屬于一種事故性泄漏。密封原理6三種泄漏方式6密封原理7對于(2）：通過不同材料的復合或機械組合形成不滲透性結(jié)構(gòu)，或者使用較大的夾緊力使材料更加密實，減少以至消除泄漏；對于（1）和（3）：與墊片材料性質(zhì)、接頭的機械特征、結(jié)合面的性質(zhì)與狀態(tài)、密封流體的特性以及緊固件夾緊程度等有關(guān)。它們也是解決墊片密封設計、安裝、使用以及密封失效分析等問題的關(guān)鍵。由墊片密封的結(jié)構(gòu)和墊片的密封原理可以看出，對墊片的要求：1、具有一定的壓縮變形能力可發(fā)生彈塑性變形填補密封表面上的凹凸不平造成的間隙；2、具有一定的強度和剛性以保持一定的形狀和抵抗變形的能力防止在系統(tǒng)的滿載壓縮應力下被擠出密封面或壓潰；

3、具有一定回彈能力具有回彈能力－回彈率補償在介質(zhì)壓力下緊固系統(tǒng)的變形；

4、具有抗蠕變能力防止墊片在高溫下蠕變實效；密封原理7對于(2）：通過不同材料的復合或機械組合形成不滲透7密封原理

而墊片從使用上又包括初始密封和工作密封兩個作用機理。

1、初始密封：通過對墊片進行壓縮，使其與密封面間產(chǎn)生足夠的壓力（墊片預緊應力，初始墊片比壓〕，以阻止介質(zhì)通過材料本身的滲透，同時保證墊片對連接件有較大的順應性，即墊片材料受壓縮后發(fā)生的彈性或彈塑性變形能夠填塞密封面的變形和表面粗糙度，以堵塞界面泄漏的通道。墊片預緊應力是否能夠作到初始密封，與使用的墊片材料密切相關(guān)，不同的材料在相同的壓縮量下得到的墊片應力是不相同的，自然同樣密封要求下所能密封的介質(zhì)壓力也不一樣，或者說相同的介質(zhì)壓力下，得到的密封度不同。2、工作密封：當初始墊片應力作用于墊片后，它必須在裝置的設計壽命內(nèi)保持足夠的應力，以維持允許的密封度。因為裝置在流體壓力作用下，密封面將被迫分離，墊片必須通過彈性應變以彌補該分離量，并且殘余維持密封所需要的工作（殘余〕墊片應力。該彈性應變必須補償裝置長期運行過程中任何可能發(fā)生的墊片應力的松弛，包括熱松弛、螺栓應力松弛等。8密封原理而墊片從使用上又包括初始密封和工作密封兩個作用機理8墊片密封的分類9墊片密封的分類99墊片密封的分類105聚四氟乙烯包覆墊片墊片密封的分類105聚四氟乙烯包覆墊片10墊片密封的分類11非金屬墊片適用條件：墊片密封的分類11非金屬墊片適用條件：11墊片密封的分類橡膠墊片：

將各種材質(zhì)的橡膠板沖裁加工而成的密封墊片，適用于不能施加很高緊固力的低壓場合。主要產(chǎn)品有硅膠墊、丁腈橡膠墊、氟橡膠墊、其他橡膠墊。使用特點：12

作為全平面座密封墊片用于Class150/PN2.0以下法蘭。

因流體的不同，密封墊片有可能會產(chǎn)生膨潤、溶解。

由于此類密封墊片較柔軟，不易平滑地裝在法蘭上，所以對于DN300以上法蘭推薦使用厚度3.0mm以上（例如５mm）的墊片。

如果用較大緊固力緊固時，密封墊片會從螺栓與螺栓之間擠出，需注意不要過度緊固。墊片密封的分類橡膠墊片：12作為全平面座密封墊片用于C12墊片密封的分類石棉橡膠墊片：以石棉纖維與特種橡膠復合壓制而成的石棉

密封材料，具有較好的耐高溫和耐介質(zhì)性能，可

應用于多數(shù)工況的密封要求。產(chǎn)品具有極好的性

能價格比，是大眾密封的首選材料。包括XB系列

和NY系列石棉橡膠板，膠乳抄取石棉紙、石棉膠

乳抄取板。優(yōu)點：適應性廣，性價比高；可裁剪為任意平面形狀和尺寸的密封墊片。缺點：環(huán)境不友好，被禁用和限用產(chǎn)品。主要應用：管法蘭、閥蓋、塔、槽、反應器、壓力容器、熱交換器等；防腐型可用于不銹鋼制管法蘭以及機械設備；13墊片密封的分類石棉橡膠墊片：1313墊片密封的分類非石棉橡膠墊片：以無機非石棉纖維、碳纖維、特種有機合成纖維與合成橡膠等復合制成的綠色環(huán)保型產(chǎn)品，具有較好的耐高溫和耐介質(zhì)性能，能廣泛替代壓縮石棉橡膠板，滿足大多數(shù)苛刻工況的密封要求。優(yōu)點：環(huán)境友好，性能范圍廣；缺點：性價比低，長期性能、時效性能差。應用：一般配管、熱交換器、塔、槽、檢修孔、泵的外殼及機械設備密封例：Garlock、克林格（KLINGERSIL）等14墊片密封的分類非石棉橡膠墊片：以無機非石棉纖維、碳纖維、特種14墊片密封的分類

聚四氟乙烯墊片：

－以聚四氟乙烯（PTFE）為主的高品質(zhì)密封材料，具有優(yōu)異的耐化學介質(zhì)腐蝕性能和密封性能，突出的表面不粘性和抗污染性，良好的壓縮回彈性能和抗蠕變松弛性能，特別適合于強腐蝕性介質(zhì)或?qū)πl(wèi)生要求嚴格的食品、醫(yī)藥等行業(yè)的中低溫密封。優(yōu)點：應用范圍廣，耐低溫，抗腐蝕，不粘附性；缺點：性價比較低，易冷流，耐高溫性能差；通過填充改性、微孔改性、膨化改性以提高應用

范圍。應用：用于各種產(chǎn)業(yè)的設備、藥液配管、純水管線、

低溫管線、氧氣管等15墊片密封的分類聚四氟乙烯墊片：1515墊片密封的分類聚四氟乙烯包覆墊片：

以聚四氟乙烯（PTFE）為包覆層，以石棉或非石棉壓縮板等為內(nèi)芯的復合墊片。墊片既具有PTFE優(yōu)異的耐化學介質(zhì)腐蝕性能和密封性能，突出的表面不粘性和抗污染性，又具有壓縮板材良好的壓縮回彈性能和抗蠕變松弛性能，特別適合于強腐蝕性介質(zhì)或?qū)πl(wèi)生要求嚴格的食品、醫(yī)藥等行業(yè)的中低溫密封。廣泛的抗腐蝕能力廣泛的類型和尺寸可靠的密封和安全保證滿足FDA要求的聚四氟乙烯材料最經(jīng)濟的代石棉聚四氟乙烯包復墊片應用：藥液管線、玻璃襯里設備、半導體的設備、食品醫(yī)藥設備等密封16PTFE包覆無石棉氈壓縮板墊片密封的分類聚四氟乙烯包覆墊片：16PTFE包覆無石棉氈壓16墊片密封的分類半金屬墊片：由金屬與非金屬材料組合而成；

結(jié)合了非金屬墊片的高壓縮性、低墊片比壓，又具有金屬材料強度高、彈性好、耐高溫特點；

具有壓縮回彈性能好、強度高、耐腐蝕、抗高溫、密封可靠；應用廣泛。典型產(chǎn)品：金屬纏繞式墊片、柔性石墨復合墊片17墊片密封的分類半金屬墊片：由金屬與非金屬材料組合而成；1717墊片密封的分類纏繞式墊片:以V型或W型斷面的金屬帶與非金屬填充材料纏繞而成。分基本型、帶內(nèi)加強環(huán)、帶外環(huán)和帶內(nèi)外環(huán)型，軟填料有特殊石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯和非石棉紙。另有特窄型、橢圓型等異型纏繞墊片及組合型（帶金屬包墊片）、鐵路機車缸頭專用的纏繞墊片。特點：優(yōu)異的壓縮回彈性能和安全可靠的長期密封性，極好的耐高低溫性能和抗壓力波動性，對介質(zhì)有很好的適應性,適用于中高低溫、中高壓設備及管線法蘭的密封，也是機動車排氣管用墊片的首選。18墊片密封的分類纏繞式墊片:以V型或W型斷面的金屬帶與非金屬18墊片密封的分類19金屬帶使用溫度范圍纏繞式墊片形式非金屬帶使用溫度范圍墊片密封的分類19金屬帶使用溫度范圍纏繞式墊片形式非金屬帶使19墊片密封的分類金屬包覆墊片：以石棉、非石棉、柔性石墨等非金屬材料為緩沖材料作為內(nèi)芯，表面包覆金屬層，可制成任意形狀，特別適用于異型法蘭及換熱器用密封墊片。使用范圍－適用于各種行業(yè)的熱交換器、壓力容器、塔槽類、閥帽等的密封墊片。金屬包覆墊片具有與包覆金屬相同的耐腐蝕性和相近的耐熱性，非金屬填充材料使墊片具有較好的彈性。與非金屬墊片相比，該類墊片在經(jīng)常拆卸的條件下不易損壞、不玷污、不腐蝕法蘭密封面并具有較高強度。也備有將膨脹石墨帶粘貼于密封墊片表面、進一步提高其密封性的產(chǎn)品用于熱交換器、管法蘭、塔、槽閥蓋等密封原理：因緊固時金屬重疊較多的部分（金屬的翻折部分）的密度較高，因此可達到密封效果。20墊片密封的分類金屬包覆墊片：以石棉、非石棉、柔性石墨等非金屬20墊片密封的分類柔性石墨：應力松弛較小、適用范圍從極低溫（-240℃）到高溫（500℃，2500℃）、耐輻射性優(yōu)異、耐介質(zhì)范圍廣柔性石墨復合墊片：是以高純度柔性石墨板材與金屬骨架復合而成，具有優(yōu)異的耐介質(zhì)腐蝕性能和耐高低溫性能，在極端條件下具有優(yōu)異的密封性能，能滿足普通材料無法勝任的密封要求，且工藝成熟、使用方便，具有廣泛的適用性。適用介質(zhì)：水、空氣、惰性氣體、飽和蒸汽、中強度化學品、碳氫化合物等水、飽和蒸汽、碳氫化合物及大多數(shù)腐蝕、非腐蝕性介質(zhì)。型式：沖齒板增強(高強墊片)、波齒板增強、波紋板增強、金屬絲網(wǎng)增強、金屬箔增等。應用：用于各種產(chǎn)業(yè)的設備、配管（LNG船、LPG船）；熱催化油管線等21柔性石墨板柔性石墨板不銹鋼沖齒薄板PTFE板（軟質(zhì)型）柔性石墨板PTFE板（軟質(zhì)型）柔性石墨板不銹鋼薄板PTE板（軟質(zhì)型）墊片密封的分類柔性石墨：應力松弛較小、適用范圍從極低溫（-221墊片密封的分類金屬墊片：由金屬加工而成；具有強度高、彈性好、耐高溫特點；適合高溫、高壓及載荷循環(huán)頻繁等苛刻操作條件；螺栓載荷大，結(jié)構(gòu)復雜；應盡量選用窄密封面和具有線接觸特征的環(huán)墊結(jié)構(gòu)，如齒形墊、橢圓墊、八角墊、透鏡墊等。22墊片密封的分類金屬墊片：由金屬加工而成；2222墊片密封的分類金屬平墊：將已軋制的金屬板加工成規(guī)定尺寸的經(jīng)濟性密封墊片。高墊片比壓，多用于強制密封金屬齒形墊片－金屬車削而成，斷面為鋸齒形，齒間距1.5～2mm，齒高0.65～0.85mm，頂寬度0.2～0.3mm，密封面上有若干同心圓。結(jié)構(gòu)型式－基本型、帶內(nèi)環(huán)型、帶外環(huán)型、帶內(nèi)外環(huán)型。優(yōu)點－與金屬平墊片相比，預緊力較小，密封效果好；缺點－易損傷法蘭面。使用范圍－高溫、高壓場合。溫度：視金屬材質(zhì)定，一般小于650℃；壓力：25MPa以下應用領(lǐng)域：適用于高溫、高壓的閥蓋以及管法蘭、壓力容器的蓋板密封墊片等23墊片密封的分類金屬平墊：將已軋制的金屬板加工成規(guī)定尺寸的經(jīng)濟23墊片密封的分類金屬環(huán)墊：是以不同金屬材料經(jīng)鍛造、精密加工而成的環(huán)狀墊片，主要指截面為八角形的八角墊和截面為橢圓形的橢圓墊。它們具有優(yōu)異的高溫、高壓密封性和抗?jié)B透性，可在一定條件下重復使用。適用于化工、煉油、石化、冶金、能源、核電等工業(yè)部門的高溫、高壓水蒸氣及塔、槽、熱交換器、高壓罐、閥帽密封，也可用于平面形、槽形、嵌入形的所有接頭密封。特點－具有優(yōu)異的壓縮回彈性能和安全可靠的長期密封性，極好的耐高低溫性能和抗壓力波動性，對介質(zhì)有很好的適應性,適用于中高低溫、中高壓設備及管線法蘭的密封。應用領(lǐng)域：高溫及高壓下的管法蘭、閥蓋、壓力容器等。24墊片密封的分類金屬環(huán)墊：是以不同金屬材料經(jīng)鍛造、精密加工而成24墊片密封的分類金屬空心O型圈：將金屬管彎折成圓形或指定的形狀，并在兩端進行帶頸對焊，然后對表面進行研磨的密封墊片。也可由模具壓制而成，并可在表面涂覆金、銀鍍層。密封具有優(yōu)良的密封性能,耐高溫、耐腐蝕及氣密性好,特別適用于高壓、真空密封。目前使用的金屬O型圈,其型式有三種(如圖所示):非自緊式、自緊式、充氣式

1、非自緊式O型圈適用于全約束或半約束設計中，可密封真空、有較低壓力及有與腐蝕性介質(zhì)的管道密封。

2、自緊式O型圈只適用于半約束設計中。在環(huán)內(nèi)側(cè)鉆有許多小孔，由于管內(nèi)具有操作壓力相同的內(nèi)壓，而增加了自緊性，只要法蘭和緊固件具有足夠的強度和剛度，可密封無限高的壓力，使用壓力可達8500大氣壓，有時甚至達到7000大氣壓以上，是此類密封承壓能力最高的結(jié)構(gòu)形式。3、充氣式O型圈適用于全約束或半約束設計中，管內(nèi)充有惰性氣體，壓力一般在40~50公斤/平方厘米，可根據(jù)使用要求確定。在高溫下雖然管材強度會降低，但同時氣體壓力增加了，增強了回彈能力而補償了密封性能。通常用于400~800℃25墊片密封的分類金屬空心O型圈：將金屬管彎折成圓形或指定的形狀25墊片密封的選用墊片選用的基本原則：1、相配法蘭的密封面型式和尺寸；2、法蘭及墊片的公稱直徑；3、法蘭及墊片的公稱應力；4、流體介質(zhì)的溫度；5、流體介質(zhì)的性質(zhì)。其它因素：1、良好的壓縮回彈性能，適應溫度及壓力的波動；2、良好的塑性，能與法蘭密封面很好的貼合；3、不污染工藝介質(zhì)；4、有足夠的強度，不因工作介質(zhì)壓力和緊固力而造成破壞；5、低溫不硬化，收縮量小，高溫不易軟化，抗蠕變性能好；6、加工性能好，安裝方便；7、不粘結(jié)法蘭密封面，拆卸容易。26墊片密封的選用墊片選用的基本原則：2626墊片運用原則墊片在運用時應考慮以下原則（薄，窄，尺寸，螺栓布置，安裝工藝）1、盡可能選擇薄的墊片

墊片要求的厚度與其形式、材料、直徑、密封面的加工狀況和密封介質(zhì)等有關(guān)。例如對大多數(shù)非金屬板狀墊片而言，其抵抗應力松馳的能力隨墊片厚度減少而增加，薄的墊片其周邊暴露于密封介質(zhì)的面積較少，因而沿墊片本體的滲漏也隨之減少?？墒菈|片必須填補法蘭密封表面的凹凸和起伏不平，因此墊片的最小厚度就取決于法蘭表面光潔度、墊片的壓縮性、墊處應力、法蘭的偏轉(zhuǎn)程度等因素。2、盡可能選擇較窄的墊片

在同樣的螺栓載荷下，墊片寬度越窄，墊片應力越高，密封壓力也就越大，但墊片不至于被壓裂或壓潰，同時還要具有必需的徑向密封通道長度和足夠的吹出抗力。一般的板狀墊片通?？筛鶕?jù)公稱直徑和公稱壓力選取，并按照實際法蘭和使用情況做適當修改，例如法蘭密封面光潔度低或密封介質(zhì)粘度低，則增加寬度。

一般推薦最小密封寬度為墊片厚度的5倍尺寸以上。27墊片運用原則墊片在運用時應考慮以下原則（薄，窄，尺寸，螺栓布27墊片運用原則3、不要讓墊片的內(nèi)徑伸進管道內(nèi)，也不要過分增加墊片的外徑

前者會導致管內(nèi)流體介質(zhì)沖刷墊片，不但污染介質(zhì)，增加流動阻力，而且會因墊片材料被介質(zhì)浸脹而損壞壓縮部分的墊片；而后者會因受環(huán)境腐蝕，同樣損害墊片。對于密封面為突面或全平面法蘭的情況，當墊片位于螺栓孔中心圓內(nèi)時，通常出于安裝定位的需要，取螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑的長度為墊片外徑（或外環(huán)外徑）。4、合理的螺栓分布和預緊力提高預緊力可增加預緊密封比壓，而且在操作條件下還可殘留較大的密封比壓，但不應過大，過大的預緊力會把墊片壓壞或擠出，預緊力過小則容易引起墊片泄漏。在滿足緊固和拆卸螺栓所需空間的情況下，增加螺栓個數(shù)可使預緊力分布均勻，但裝拆麻煩。28墊片運用原則3、不要讓墊片的內(nèi)徑伸進管道內(nèi)，也不要過分增加28墊片運用原則5、合理的安裝工藝和方法安裝表面應該清潔、干燥。禁止使用任何含潤滑脂或潤滑油的分離介質(zhì)，一般墊片材料帶有防粘層。如果對防粘效果的要求有特殊要求，建議使用二氧化鉬分離介質(zhì)。在安裝石墨墊片時，不得使用潤滑脂、潤滑油，或者其他防粘劑，否則會影響整個法蘭連接的安全。在安裝過程中，必須逐步緊固螺栓，施力均勻，交叉緊固。如果可能，應該用潤滑脂潤滑螺栓。緊固到最大螺栓拉力（以獲得足夠的螺栓伸長和類彈簧特性），這樣，如果螺栓品質(zhì)和墊片材料的選擇正確（材料和厚度），可以獲得安全、耐久的密封效果。不推薦墊片使用次數(shù)超過一次?；蛘呓档褪褂靡蟆?9墊片運用原則5、合理的安裝工藝和方法2929墊片密封失效及措施30問題原因措施墊片密封失效及措施30問題原因措施30墊片密封失效及措施31墊片密封失效及措施3131墊片密封失效及措施32墊片密封失效及措施3232墊片密封及其應用的相關(guān)知識朱永寬

2016.08.2233墊片密封及其應用的相關(guān)知識133目錄一、墊片密封定義二、墊片密封原理三、墊片密封分類四、密封墊片的選擇五、墊片選用原則六、墊片密封失效及措施34目錄一、墊片密封定義234墊片密封的定義35墊片是一種夾持在兩個獨立的連接件之間（法蘭）的材料或材料組合，其作用是在預定的使用壽命內(nèi)，保持兩個連接件間的密封。墊片必須能夠密封接合面，并對密封介質(zhì)不滲透和不被腐蝕，能經(jīng)受溫度和壓力等的作用。墊片密封是化學、煉油、醫(yī)藥、食品、機械和電力等工業(yè)部門中壓力容器、工藝設備、動力機器和連接管道等可拆接頭處最主要的靜密封形式。它們所處的工況條件復雜，密封的流體范圍廣泛，防止密封流體通過這些接頭處泄漏出來，是工廠面對的最重要也是最艱巨的任務。雖然墊片密封與泵軸、閥桿、攪拌器軸等密封相比，其泄漏量比較小，但其用量卻比它們多得多，因此成為工廠泄漏和易揮發(fā)有機物逸出的主要源頭，它們不僅嚴重污染環(huán)境，而且造成產(chǎn)品損失相當可觀，墊片密封的重要性也就不喻而言了。墊片密封的定義3墊片是一種夾持在兩個獨立的連接件之間（法蘭）35密封原理如密封面完全光滑、平行，并有足夠的剛度，它們可以依靠緊固件夾持在一起，無須墊片可達到密封的目的（即無墊密封）。在實際中，密封面存在粗糙度；

不絕對平行；剛度不是無限大；各緊固件剛度不同和分散排列，造成密封面載荷在圓周方向上不均勻。為了彌補這種不均勻的載荷和相應的變形，在兩連接件密封面間放入一墊片，使之適應密封面的不規(guī)則性。墊片密封的目的：利用墊片形成物理壁壘以阻止介質(zhì)的流動，防止泄漏的發(fā)生密封的方法：1、最大程度使接觸面嵌合，減小間隙；2、減小泄漏通道的截面積，增加泄漏阻力，使泄漏阻力其大于泄漏介質(zhì)的推動力；3、通過壓緊墊片使其產(chǎn)生塑性變形，填平法蘭密封面的微小凹凸不平，以實現(xiàn)密封；

36墊片壓緊前墊片壓緊后密封原理如密封面完全光滑、平行，并有足夠的剛度，它們可以依靠36密封原理泄漏定義：介質(zhì)從有限空間內(nèi)部流動到外部或從外部進入有限空間內(nèi)部。泄漏的基本條件：接觸面上存在間隙，接觸面兩側(cè)的壓力差、濃度差等是泄漏的推動力，就墊片密封而言，通常密封流體在墊片結(jié)合處的泄漏有3種情況，如圖所示：

1、界面泄漏2、滲透泄漏3、吹出泄漏37密封原理泄漏定義：介質(zhì)從有限空間內(nèi)部流動到外部或從外部進入有37密封原理38三種泄漏方式1、界面泄漏：

兩連接件表面（下稱密封面），從機械加工的微觀紋理來看，存在粗糙度和變形的問題，它們與墊片之間總是存在泄漏通道，由此產(chǎn)生的流體泄漏稱為界面泄漏，占總泄漏量的80%~90%。2、滲透泄漏：

對非金屬材質(zhì)的一類墊片而言，從材料的微觀結(jié)構(gòu)來看，本身存在的微小縫隙或細微的毛細管，具有一定壓力的流體自然容易通過它們滲漏出來，此稱為滲透泄漏，它占總泄漏量的10%~20%。3、密封面分離和吹出泄漏：

當夾緊墊片的總載荷因各種原因減少到幾乎等于作用在接頭端部的流體靜壓力時，就導致了密封面的分離。這里若增加流體壓力，則對機械完整性很差的墊片，如操作期間材料發(fā)生劣化的墊片，沿墊片徑向作用的流體壓力就會將其撕裂，引起密封流體的大量泄放，此被稱為吹出泄漏，它屬于一種事故性泄漏。密封原理6三種泄漏方式38密封原理39對于(2）：通過不同材料的復合或機械組合形成不滲透性結(jié)構(gòu)，或者使用較大的夾緊力使材料更加密實，減少以至消除泄漏；對于（1）和（3）：與墊片材料性質(zhì)、接頭的機械特征、結(jié)合面的性質(zhì)與狀態(tài)、密封流體的特性以及緊固件夾緊程度等有關(guān)。它們也是解決墊片密封設計、安裝、使用以及密封失效分析等問題的關(guān)鍵。由墊片密封的結(jié)構(gòu)和墊片的密封原理可以看出，對墊片的要求：1、具有一定的壓縮變形能力可發(fā)生彈塑性變形填補密封表面上的凹凸不平造成的間隙；2、具有一定的強度和剛性以保持一定的形狀和抵抗變形的能力防止在系統(tǒng)的滿載壓縮應力下被擠出密封面或壓潰；

3、具有一定回彈能力具有回彈能力－回彈率補償在介質(zhì)壓力下緊固系統(tǒng)的變形；

4、具有抗蠕變能力防止墊片在高溫下蠕變實效；密封原理7對于(2）：通過不同材料的復合或機械組合形成不滲透39密封原理

而墊片從使用上又包括初始密封和工作密封兩個作用機理。

1、初始密封：通過對墊片進行壓縮，使其與密封面間產(chǎn)生足夠的壓力（墊片預緊應力，初始墊片比壓〕，以阻止介質(zhì)通過材料本身的滲透，同時保證墊片對連接件有較大的順應性，即墊片材料受壓縮后發(fā)生的彈性或彈塑性變形能夠填塞密封面的變形和表面粗糙度，以堵塞界面泄漏的通道。墊片預緊應力是否能夠作到初始密封，與使用的墊片材料密切相關(guān)，不同的材料在相同的壓縮量下得到的墊片應力是不相同的，自然同樣密封要求下所能密封的介質(zhì)壓力也不一樣，或者說相同的介質(zhì)壓力下，得到的密封度不同。2、工作密封：當初始墊片應力作用于墊片后，它必須在裝置的設計壽命內(nèi)保持足夠的應力，以維持允許的密封度。因為裝置在流體壓力作用下，密封面將被迫分離，墊片必須通過彈性應變以彌補該分離量，并且殘余維持密封所需要的工作（殘余〕墊片應力。該彈性應變必須補償裝置長期運行過程中任何可能發(fā)生的墊片應力的松弛，包括熱松弛、螺栓應力松弛等。40密封原理而墊片從使用上又包括初始密封和工作密封兩個作用機理40墊片密封的分類41墊片密封的分類941墊片密封的分類425聚四氟乙烯包覆墊片墊片密封的分類105聚四氟乙烯包覆墊片42墊片密封的分類43非金屬墊片適用條件：墊片密封的分類11非金屬墊片適用條件：43墊片密封的分類橡膠墊片：

將各種材質(zhì)的橡膠板沖裁加工而成的密封墊片，適用于不能施加很高緊固力的低壓場合。主要產(chǎn)品有硅膠墊、丁腈橡膠墊、氟橡膠墊、其他橡膠墊。使用特點：44

作為全平面座密封墊片用于Class150/PN2.0以下法蘭。

因流體的不同，密封墊片有可能會產(chǎn)生膨潤、溶解。

由于此類密封墊片較柔軟，不易平滑地裝在法蘭上，所以對于DN300以上法蘭推薦使用厚度3.0mm以上（例如５mm）的墊片。

如果用較大緊固力緊固時，密封墊片會從螺栓與螺栓之間擠出，需注意不要過度緊固。墊片密封的分類橡膠墊片：12作為全平面座密封墊片用于C44墊片密封的分類石棉橡膠墊片：以石棉纖維與特種橡膠復合壓制而成的石棉

密封材料，具有較好的耐高溫和耐介質(zhì)性能，可

應用于多數(shù)工況的密封要求。產(chǎn)品具有極好的性

能價格比，是大眾密封的首選材料。包括XB系列

和NY系列石棉橡膠板，膠乳抄取石棉紙、石棉膠

乳抄取板。優(yōu)點：適應性廣，性價比高；可裁剪為任意平面形狀和尺寸的密封墊片。缺點：環(huán)境不友好，被禁用和限用產(chǎn)品。主要應用：管法蘭、閥蓋、塔、槽、反應器、壓力容器、熱交換器等；防腐型可用于不銹鋼制管法蘭以及機械設備；45墊片密封的分類石棉橡膠墊片：1345墊片密封的分類非石棉橡膠墊片：以無機非石棉纖維、碳纖維、特種有機合成纖維與合成橡膠等復合制成的綠色環(huán)保型產(chǎn)品，具有較好的耐高溫和耐介質(zhì)性能，能廣泛替代壓縮石棉橡膠板，滿足大多數(shù)苛刻工況的密封要求。優(yōu)點：環(huán)境友好，性能范圍廣；缺點：性價比低，長期性能、時效性能差。應用：一般配管、熱交換器、塔、槽、檢修孔、泵的外殼及機械設備密封例：Garlock、克林格（KLINGERSIL）等46墊片密封的分類非石棉橡膠墊片：以無機非石棉纖維、碳纖維、特種46墊片密封的分類

聚四氟乙烯墊片：

－以聚四氟乙烯（PTFE）為主的高品質(zhì)密封材料，具有優(yōu)異的耐化學介質(zhì)腐蝕性能和密封性能，突出的表面不粘性和抗污染性，良好的壓縮回彈性能和抗蠕變松弛性能，特別適合于強腐蝕性介質(zhì)或?qū)πl(wèi)生要求嚴格的食品、醫(yī)藥等行業(yè)的中低溫密封。優(yōu)點：應用范圍廣，耐低溫，抗腐蝕，不粘附性；缺點：性價比較低，易冷流，耐高溫性能差；通過填充改性、微孔改性、膨化改性以提高應用

范圍。應用：用于各種產(chǎn)業(yè)的設備、藥液配管、純水管線、

低溫管線、氧氣管等47墊片密封的分類聚四氟乙烯墊片：1547墊片密封的分類聚四氟乙烯包覆墊片：

以聚四氟乙烯（PTFE）為包覆層，以石棉或非石棉壓縮板等為內(nèi)芯的復合墊片。墊片既具有PTFE優(yōu)異的耐化學介質(zhì)腐蝕性能和密封性能，突出的表面不粘性和抗污染性，又具有壓縮板材良好的壓縮回彈性能和抗蠕變松弛性能，特別適合于強腐蝕性介質(zhì)或?qū)πl(wèi)生要求嚴格的食品、醫(yī)藥等行業(yè)的中低溫密封。廣泛的抗腐蝕能力廣泛的類型和尺寸可靠的密封和安全保證滿足FDA要求的聚四氟乙烯材料最經(jīng)濟的代石棉聚四氟乙烯包復墊片應用：藥液管線、玻璃襯里設備、半導體的設備、食品醫(yī)藥設備等密封48PTFE包覆無石棉氈壓縮板墊片密封的分類聚四氟乙烯包覆墊片：16PTFE包覆無石棉氈壓48墊片密封的分類半金屬墊片：由金屬與非金屬材料組合而成；

結(jié)合了非金屬墊片的高壓縮性、低墊片比壓，又具有金屬材料強度高、彈性好、耐高溫特點；

具有壓縮回彈性能好、強度高、耐腐蝕、抗高溫、密封可靠；應用廣泛。典型產(chǎn)品：金屬纏繞式墊片、柔性石墨復合墊片49墊片密封的分類半金屬墊片：由金屬與非金屬材料組合而成；1749墊片密封的分類纏繞式墊片:以V型或W型斷面的金屬帶與非金屬填充材料纏繞而成。分基本型、帶內(nèi)加強環(huán)、帶外環(huán)和帶內(nèi)外環(huán)型，軟填料有特殊石棉、柔性石墨、聚四氟乙烯和非石棉紙。另有特窄型、橢圓型等異型纏繞墊片及組合型（帶金屬包墊片）、鐵路機車缸頭專用的纏繞墊片。特點：優(yōu)異的壓縮回彈性能和安全可靠的長期密封性，極好的耐高低溫性能和抗壓力波動性，對介質(zhì)有很好的適應性,適用于中高低溫、中高壓設備及管線法蘭的密封，也是機動車排氣管用墊片的首選。50墊片密封的分類纏繞式墊片:以V型或W型斷面的金屬帶與非金屬50墊片密封的分類51金屬帶使用溫度范圍纏繞式墊片形式非金屬帶使用溫度范圍墊片密封的分類19金屬帶使用溫度范圍纏繞式墊片形式非金屬帶使51墊片密封的分類金屬包覆墊片：以石棉、非石棉、柔性石墨等非金屬材料為緩沖材料作為內(nèi)芯，表面包覆金屬層，可制成任意形狀，特別適用于異型法蘭及換熱器用密封墊片。使用范圍－適用于各種行業(yè)的熱交換器、壓力容器、塔槽類、閥帽等的密封墊片。金屬包覆墊片具有與包覆金屬相同的耐腐蝕性和相近的耐熱性，非金屬填充材料使墊片具有較好的彈性。與非金屬墊片相比，該類墊片在經(jīng)常拆卸的條件下不易損壞、不玷污、不腐蝕法蘭密封面并具有較高強度。也備有將膨脹石墨帶粘貼于密封墊片表面、進一步提高其密封性的產(chǎn)品用于熱交換器、管法蘭、塔、槽閥蓋等密封原理：因緊固時金屬重疊較多的部分（金屬的翻折部分）的密度較高，因此可達到密封效果。52墊片密封的分類金屬包覆墊片：以石棉、非石棉、柔性石墨等非金屬52墊片密封的分類柔性石墨：應力松弛較小、適用范圍從極低溫（-240℃）到高溫（500℃，2500℃）、耐輻射性優(yōu)異、耐介質(zhì)范圍廣柔性石墨復合墊片：是以高純度柔性石墨板材與金屬骨架復合而成，具有優(yōu)異的耐介質(zhì)腐蝕性能和耐高低溫性能，在極端條件下具有優(yōu)異的密封性能，能滿足普通材料無法勝任的密封要求，且工藝成熟、使用方便，具有廣泛的適用性。適用介質(zhì)：水、空氣、惰性氣體、飽和蒸汽、中強度化學品、碳氫化合物等水、飽和蒸汽、碳氫化合物及大多數(shù)腐蝕、非腐蝕性介質(zhì)。型式：沖齒板增強(高強墊片)、波齒板增強、波紋板增強、金屬絲網(wǎng)增強、金屬箔增等。應用：用于各種產(chǎn)業(yè)的設備、配管（LNG船、LPG船）；熱催化油管線等53柔性石墨板柔性石墨板不銹鋼沖齒薄板PTFE板（軟質(zhì)型）柔性石墨板PTFE板（軟質(zhì)型）柔性石墨板不銹鋼薄板PTE板（軟質(zhì)型）墊片密封的分類柔性石墨：應力松弛較小、適用范圍從極低溫（-253墊片密封的分類金屬墊片：由金屬加工而成；具有強度高、彈性好、耐高溫特點；適合高溫、高壓及載荷循環(huán)頻繁等苛刻操作條件；螺栓載荷大，結(jié)構(gòu)復雜；應盡量選用窄密封面和具有線接觸特征的環(huán)墊結(jié)構(gòu)，如齒形墊、橢圓墊、八角墊、透鏡墊等。54墊片密封的分類金屬墊片：由金屬加工而成；2254墊片密封的分類金屬平墊：將已軋制的金屬板加工成規(guī)定尺寸的經(jīng)濟性密封墊片。高墊片比壓，多用于強制密封金屬齒形墊片－金屬車削而成，斷面為鋸齒形，齒間距1.5～2mm，齒高0.65～0.85mm，頂寬度0.2～0.3mm，密封面上有若干同心圓。結(jié)構(gòu)型式－基本型、帶內(nèi)環(huán)型、帶外環(huán)型、帶內(nèi)外環(huán)型。優(yōu)點－與金屬平墊片相比，預緊力較小，密封效果好；缺點－易損傷法蘭面。使用范圍－高溫、高壓場合。溫度：視金屬材質(zhì)定，一般小于650℃；壓力：25MPa以下應用領(lǐng)域：適用于高溫、高壓的閥蓋以及管法蘭、壓力容器的蓋板密封墊片等55墊片密封的分類金屬平墊：將已軋制的金屬板加工成規(guī)定尺寸的經(jīng)濟55墊片密封的分類金屬環(huán)墊：是以不同金屬材料經(jīng)鍛造、精密加工而成的環(huán)狀墊片，主要指截面為八角形的八角墊和截面為橢圓形的橢圓墊。它們具有優(yōu)異的高溫、高壓密封性和抗?jié)B透性，可在一定條件下重復使用。適用于化工、煉油、石化、冶金、能源、核電等工業(yè)部門的高溫、高壓水蒸氣及塔、槽、熱交換器、高壓罐、閥帽密封，也可用于平面形、槽形、嵌入形的所有接頭密封。特點－具有優(yōu)異的壓縮回彈性能和安全可靠的長期密封性，極好的耐高低溫性能和抗壓力波動性，對介質(zhì)有很好的適應性,適用于中高低溫、中高壓設備及管線法蘭的密封。應用領(lǐng)域：高溫及高壓下的管法蘭、閥蓋、壓力容器等。56墊片密封的分類金屬環(huán)墊：是以不同金屬材料經(jīng)鍛造、精密加工而成56墊片密封的分類金屬空心O型圈：將金屬管彎折成圓形或指定的形狀，并在兩端進行帶頸對焊，然后對表面進行研磨的密封墊片。也可由模具壓制而成，并可在表面涂覆金、銀鍍層。密封具有優(yōu)良的密封性能,耐高溫、耐腐蝕及氣密性好,特別適用于高壓、真空密封。目前使用的金屬O型圈,其型式有三種(如圖所示):非自緊式、自緊式、充氣式

1、非自緊式O型圈適用于全約束或半約束設計中，可密封真空、有較低壓力及有與腐蝕性介質(zhì)的管道密封。

2、自緊式O型圈只適用于半約束設計中。在環(huán)內(nèi)側(cè)鉆有許多小孔，由于管內(nèi)具有操作壓力相同的內(nèi)壓，而增加了自緊性，只要法蘭和緊固件具有足夠的強度和剛度，可密封無限高的壓力，使用壓力可達8500大氣壓，有時甚至達到7000大氣壓以上，是此類密封承壓能力最高的結(jié)構(gòu)形式。3、充氣式O型圈適用于全約束或半約束設計中，管內(nèi)充有惰性氣體，壓力一般在40~50公斤/平方