高壓設(shè)備的密封第1頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封1.2高壓設(shè)備的密封：

◆高壓設(shè)備密封的特點(diǎn)；

◆高壓設(shè)備密封分類；

◆平墊密封；

◆卡扎里密封；

◆雙錐環(huán)密封；

◆伍德密封；

◆O形環(huán)密封；

◆三角墊密封；

◆其他形式密封

密封技術(shù)第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封高壓容器密封的特點(diǎn)：

a.采用金屬墊片:高壓密封的墊片比壓很大,非金屬墊片材料往往無法滿足.常用的金屬墊片材料為延性好的退火鋁、退火紫銅、軟鋼及不銹鋼等。

b.采用窄面密封：窄面密封有利于提高墊片比壓，減少總的密封力，減小螺栓、法蘭和封頭的尺寸。有時(shí)變采用線接觸密封代替窄面密封以大大降低總的密封力。

c.盡可能用自緊密封：利用介質(zhì)的壓力在密封部們產(chǎn)生附加的密封比壓，以阻止介質(zhì)的泄漏。介質(zhì)壓力越高，墊片壓得越緊，密封就越可靠。因些，預(yù)緊力不需要很大，相應(yīng)的連接件的尺寸就可減小，并能保證壓力和溫度有波動(dòng)時(shí)連接的緊密性。因此，自緊密封要比中低壓容器中常用的強(qiáng)制密封的結(jié)構(gòu)更為可靠、緊湊。1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封根據(jù)密封作用力的不同，高壓密封可分為三類：

a.強(qiáng)制密封：依靠擰緊主螺栓使頂蓋、密封元件和筒體端部之間具有一定的密封比壓從而實(shí)現(xiàn)密封。內(nèi)壓上升后，螺栓伸長(zhǎng)，頂蓋上浮，密封比壓減小。因此，強(qiáng)制型密封要求大的螺栓力，使墊片在操作狀態(tài)下仍有較大的殘余壓緊力，以保證墊片、頂蓋與筒體端部之間的可靠密封。如平墊密封、卡扎時(shí)密封、透鏡墊密封

b.半自緊密封：利用螺栓預(yù)緊載荷使密封元件產(chǎn)生變形并提供建立初始密封的比壓，當(dāng)壓力升高，由于密封結(jié)構(gòu)的自緊作用，密封面上的密封比壓也隨之上升，從而保證連接的密封性能。如雙錐形環(huán)、八角墊、橢圓墊。

c.自緊密封：利用其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使墊片、頂蓋和筒體之間的密封比壓隨工作壓力的升高而增大。在預(yù)緊時(shí),為建立初始密封所需施加的螺栓力較小，故可以不用大徑螺栓。如“C”形環(huán)密封、“O”形環(huán)密封、三角墊密封、楔形墊密封、伍德密封。1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（1）平墊密封:平墊密封的結(jié)構(gòu)見圖，頂蓋和筒體端部的密封面上均有三條三角環(huán)形溝槽。平墊密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，使用成熟，在直徑小，壓力不太高的場(chǎng)合密封可靠，但當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸大壓力高時(shí)，螺栓尺寸也大，結(jié)構(gòu)笨重、裝拆不便，每次檢修都得更換墊片，一般適用于溫度不高，壓力及溫度波動(dòng)不大的中、小型高壓設(shè)備上.

使用范圍：壓力低于32MPa；溫度低于800oC；直徑小于80mm；壓力和溫度波動(dòng)不大。1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（2）卡扎里密封;密封力和內(nèi)壓力由預(yù)緊螺栓和筒體上的鋸齒螺紋分別承受，套筒具有上下兩段鋸齒形螺紋，下段與筒體聯(lián)接部分為連續(xù)螺紋，上段開有6個(gè)間隔為30°槽的間斷螺紋，裝配時(shí)只需將頂蓋插入套筒后旋轉(zhuǎn)30°即可，由于緊固件采用螺紋長(zhǎng)套筒，因而省去了大直徑的主螺栓，拆裝方便，在同樣操作壓力下，螺紋套筒的軸向變形遠(yuǎn)小于螺栓的軸向變形，因此安裝時(shí)所需預(yù)應(yīng)力較小

1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二優(yōu)點(diǎn)：●螺紋套筒代替主螺栓，承載能力大，裝拆方便。●

預(yù)緊螺栓直徑小缺點(diǎn)：螺紋套筒可能銹蝕而拆卸困難。（螺紋套筒可用主螺栓代替）卡扎里密封第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（3）雙錐環(huán)密封:雙錐密封為半自緊式密封，結(jié)構(gòu)如下：

1）雙錐密封面上墊有厚度為1mm左右的軟金屬墊片。

2）雙錐環(huán)的密封面上開有二條半徑為1～1.5mm、深1mm左右的半圓形溝槽或深1mm左右的三角溝槽。

3）頂蓋上放置雙錐環(huán)處的圓柱支承面上開有幾條縱向半圓形溝槽。

4）雙錐環(huán)的內(nèi)圓柱面與頂蓋的圓柱支承面之間，其徑向間隙應(yīng)控制在δ=（0.1～0.15）%D1范圍內(nèi)。D1為雙錐環(huán)的內(nèi)圓柱面直徑，mm。

5）錐角α=30°。

6）雙錐環(huán)密封面的粗糙度Ra為3.2μm，頂蓋及筒體端部密封面的粗糙度為Ra=3.2～1.6μm

1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用

雙錐密封當(dāng)受內(nèi)壓力時(shí)，介質(zhì)進(jìn)入雙錐環(huán)與頂蓋的環(huán)形間隙中，使雙錐環(huán)徑向擴(kuò)張，產(chǎn)生自緊作用。螺栓預(yù)緊力較小。雙錐密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工精度要求不太高，在溫度、壓力有波動(dòng)的場(chǎng)合密封可靠。

雙錐密封適用于設(shè)計(jì)壓力6.4～35MPa、溫度0～400℃、封口內(nèi)徑400～2000mm的壓力容器。具體應(yīng)用舉例：用于直徑1300mm、壓力32MPa的合成塔，直徑達(dá)2800mm的繞帶容器，以及壓力200MPa、溫度小于300℃的超高壓容器上1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便、密封可靠,加工精度加求不太高。2、半自緊密封，主螺栓直徑較小。3、壓力和溫度波動(dòng)時(shí)也能保證良好密封。適用范圍：P=6.4~35MPat=0~400oCDi=400~2000mm雙錐密封雙錐密封特點(diǎn)第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（1）伍德密封:伍德密封的結(jié)構(gòu)見圖。該結(jié)構(gòu)是目前高壓加氫裝置上使用較為滿意的一種高壓自緊式密封，其密封機(jī)理是靠密封環(huán)殼體錐面及浮動(dòng)頂蓋的凸形面接觸來實(shí)現(xiàn)的，借預(yù)緊螺栓達(dá)到預(yù)緊作用。當(dāng)工作時(shí)，介質(zhì)壓力通過浮動(dòng)頂蓋傳遞到密封環(huán)上，從而產(chǎn)生自緊作用。四合環(huán)是可拆卸的，由四部分組成并用螺栓聯(lián)接，四合環(huán)和密封環(huán)之間做成斜面，這樣可越拉越緊。密封環(huán)三面做成斜形，給自緊作用建立了先決條件。由于頂蓋1可以自由移動(dòng)，故溫度、壓力有波動(dòng)時(shí)密封性能良好，且有自緊作用。開啟速度快，適用于快開的場(chǎng)合。該結(jié)構(gòu)雖然沒有大螺栓，但密封結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零件多、組裝時(shí)要求高，加工精度要求高。

使用范圍：直徑D=600～800mm，溫度t＜350℃，壓力p≥30MPa

1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二

1、全自緊式密封，壓力和溫度的波動(dòng)不會(huì)影響密封可靠性。圓弧密封面,可自動(dòng)對(duì)中.2、取消了主螺栓，使筒體端部尺寸減小。

零件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)伍德密封第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（5）“C”形環(huán)密封:C形環(huán)的材料可選用鋼20、16Mn、15MnV，1Cr18Ni9Ti等。選用時(shí)應(yīng)注意C形環(huán)的硬度應(yīng)略低于相接觸的密封元件密封面的硬度。C形環(huán)預(yù)密封時(shí)的壓下量可取環(huán)總高H的5%。

優(yōu)點(diǎn):C形環(huán)密封靠卡箍斜面的作用使密封面獲得密封力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造較方便，預(yù)緊力小，適用于無主螺栓的快開聯(lián)結(jié)構(gòu)和溫度、壓力有波動(dòng)的場(chǎng)合。在小化肥的高壓容器中用的較多，密封性能良好。

缺點(diǎn)：加工精度高，沒有成熟應(yīng)用于大直徑的場(chǎng)合。1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用應(yīng)用范圍:

壓力低于32MPa;

溫度小于350C

直徑小于1000mm

1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（6）“O”形環(huán)密封形環(huán)密封的局部結(jié)構(gòu)見圖29.10-17，O形環(huán)密封因耐高溫、耐腐蝕、氣密性好，故特別適用于高溫，高壓及高真空密封，不僅可以用于小直徑而且可以用于大直徑的密封。

應(yīng)用范圍：

壓力：280，350~700MPa;

溫度：400~600C;

1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（7）三角墊密封:三角熱密封的結(jié)構(gòu)見圖，三角墊密封圈在自由狀態(tài)下的直徑略大于密封槽的直徑，擰緊螺栓時(shí)，端蓋與圓筒體頂端靠合，三角墊徑向壓縮，與上下密封槽貼合，在上下端點(diǎn)處產(chǎn)生預(yù)緊密封壓力，內(nèi)壓力作用時(shí)，三角墊向外彎曲，其錐面與密封槽錐面緊密扣合，實(shí)現(xiàn)密封.

優(yōu)點(diǎn)：密封性好，開啟方便，預(yù)緊力小，結(jié)構(gòu)緊湊；適用于壓力和溫度波動(dòng)的高壓容器。

缺點(diǎn)：三角墊尺寸公差和粗糙度規(guī)定較嚴(yán)，制造困難，成本高，安裝時(shí)需特別謹(jǐn)慎。

三角墊密封適用范圍為：D＜1000mm，t≤350℃，p＞10MPa的壓力容器，亦有用于D＞1000mm，p=20～35MPa的場(chǎng)合的

1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（8）其他形式的高壓密封:B形環(huán)密封的局部結(jié)構(gòu)見圖.

B形環(huán)密封是依靠B形環(huán)波峰和法蘭、頂蓋上密封槽之間的過盈達(dá)到預(yù)緊密封。當(dāng)內(nèi)壓作用后，B形環(huán)向外擴(kuò)張，密封壓力增加。由于B形環(huán)和法蘭、頂蓋之間存在過盈，因此裝拆不便，密封面易被擦傷，緊固件可用螺栓聯(lián)接或卡環(huán)聯(lián)接。加工精度和粗糙度要求高，制造困難，使用范圍：D＜1000mm，p=30～300MPa，t＜350℃。

1.2.1高壓容器密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封1.2.2高壓管道密封：

◆高壓管道密封的特點(diǎn)；

◆透鏡墊密封；

◆八角墊、橢園墊密封；

◆齒形墊；

1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封特點(diǎn)：

高壓管道的密封通常采用強(qiáng)制密封，由于高壓管在現(xiàn)場(chǎng)安裝，所以對(duì)連接的尺寸精度要求不如容器高，加之管道振動(dòng)、有熱載荷等給法蘭連接帶來很大的附加彎矩或剪力，造成密封困難。因此高壓管道的連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)給予特殊的考慮。如管道與法蘭的連接不用焊接，而采用螺紋連接，這樣當(dāng)連接管道不直或管道振動(dòng)、有熱載荷時(shí)，法蘭的附加彎矩大為減少。其二是采用球面或錐面的金屬墊片，形成球面與錐面或錐面與錐面的接觸密封。1.2.2高壓管道的密封結(jié)構(gòu)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（1）透鏡墊密封

特點(diǎn)：密封性能好，但由于屬于強(qiáng)制密封，結(jié)構(gòu)較大，密封面為球面與錐面相接觸，易出現(xiàn)壓痕，零件的互換性能差。1.2.2高壓管道的密封結(jié)構(gòu)與選用1.2高壓設(shè)備的法蘭連接密封技術(shù)第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（2）八角墊和橢圓環(huán)密封

八角墊和橢圓墊密封的結(jié)構(gòu)如下，八角墊和橢圓墊密封屬于徑向自緊密封。墊圈的平均直徑比墊槽平均直徑略大，靠墊圈與墊槽的內(nèi)外斜面（主要是外斜面）接觸，并壓緊而形成密封。墊圈與墊槽斜面的角度一般為23°。八角墊密封廣泛使用在高壓管線上，在引進(jìn)的大型設(shè)備上也有不少應(yīng)用，如德國(guó)造的加氫反應(yīng)器上等

1.2.2高壓管道的密封結(jié)構(gòu)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（3）齒形墊片密封1.2.2高壓管道的密封結(jié)構(gòu)與選用1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封1.2.3超高壓容器密封：

◆B形環(huán)密封；

◆Bridgeman密封；

◆楔形環(huán)密封

1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封考慮因素：

a.操作壓力、溫度的波動(dòng)及其變化

b.容器的幾何尺寸及操作的空間的限制

c.容器接觸介質(zhì)對(duì)材質(zhì)的要求

超高壓密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用依據(jù)以下幾個(gè)方面：

a.在正常操作和壓力溫度波動(dòng)的情況下都能保證良好的密封

b.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造以及裝拆檢修方便

c.結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧，元件少、占有高壓空間少。

d.能重復(fù)使用1.2.3超高壓容器的密封結(jié)構(gòu)1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封1.2.3超高壓容器的密封結(jié)構(gòu)（1）B形環(huán):B形環(huán)密封的局部結(jié)構(gòu)見圖.

B形環(huán)密封是依靠B形環(huán)波峰和法蘭、頂蓋上密封槽之間的過盈達(dá)到預(yù)緊密封。當(dāng)內(nèi)壓作用后，B形環(huán)向外擴(kuò)張，密封壓力增加。由于B形環(huán)和法蘭、頂蓋之間存在過盈，因此裝拆不便，密封面易被擦傷，緊固件可用螺栓聯(lián)接或卡環(huán)聯(lián)接。加工精度和粗糙度要求高，制造困難，使用范圍：D＜1000mm，p=30～300MPa，t＜350℃。

特點(diǎn)：

自緊徑向密封，連接結(jié)構(gòu)

剛度要求低；壓力越高，

直徑越大密封越好；結(jié)構(gòu)

簡(jiǎn)單，裝拆方便；加工精

度要求高；易損傷，重復(fù)

性差1.2高壓設(shè)備的密封密封技術(shù)第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第章1墊片密封（2）bridgman密封：

結(jié)構(gòu)如圖

操作：

預(yù)緊

操作

特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有特殊加工或者加工要

求很高的零件，所以加工方便、制造成本低。

缺點(diǎn)：主要元件