接上篇 现代密封技术应用 ——使用、维修方法与案例（十）】

现代密封技术应用

——使用、维修方法与案例（十一）

第二章   垫片密封的使用维修

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2.1 垫片密封概述

2.2 垫片密封使用维修方法

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2.2.5垫片密封的失效

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2.2.6垫片高温密封失效

在热力系统中，管道、阀门等总是在高温、高压状态下运行，一般采用法兰连接。垫片是其中重要的密封元件，其密封性能直接关系到系统的严密性，一旦系统严密性被破坏而发生泄漏，就必将造成严重的后果。

1. 压缩回弹性能及其泄漏

法兰连接的密封主要是通过垫片变形、增加流体泄漏阻力实现的。在预紧过程中，垫片良好的压缩性能是保证其表面与法兰面形成初始密封的基本条件。在运行工况下，受介质压力、温度的影响，螺栓会伸长，法兰会变形，法兰密封面和垫片间产生相对分离的倾向，垫片上的压紧力减小，进而造成连接密封性能下降，甚至产生泄漏。所以，要求垫片具有较好的回弹能力，以补偿密封面间的分离。可见垫片压缩回弹性能对高温工况下的法兰密封是多么重要。

不同垫片材料的高温压缩回弹性能相差较大。理想的垫片材料应具有表面屈服性能好和整体回弹性能好的综合特性。采用复合材料，改进垫片结构，可达到上述要求，从而提高系统的密封性能。

随着温度的升高，垫片压缩量增大而回弹性能下降，蠕变加剧，垫片塑性变形量增加，回弹率下降，这是导致高温连接泄漏的主要原因。

2. 蠕变性能及其泄漏

无论常温还是高温状态下，垫片在长时间应力作用下都会发生蠕变。垫片蠕变使其弹性变形部分消失，引起连接系统中各受力元件的应力松弛，从而导致连接系统密封失效，高温工况下这种情况更加严重。温度越高，蠕变量越大；垫片应力越大，蠕变量越大，但垫片温度对蠕变量的影响比垫片应力的影响大的多。

3. 密封性能及相关因素

垫片密封性能是一项综合性能指标，它受垫片材质、结构、温度、介质性质、加载卸载状态等多种因素影响。

2.3 垫片密封使用维修实例

2.3.1管道密封垫片的分类与应用

1. 不同材质垫片的使用场合

非金属垫片是应用最广泛的垫片。也是人们最常见、最熟悉的垫片。它们广泛地应用于水、空气、水蒸气、油等常见液体。使用温度一般在200℃以下，最佳工作压力2MPa以下。金属垫片主要应用于工作条件为高温、高压管系。根据金属材料的不同，工作环境可以从-200℃一直到1000℃，压力可达100MPa以上。金属垫片可做成不同的形状以满足各种连接要求，如在合成氨和二氧化碳萃取等工况，常用八角形或椭圆形垫片。金属与非金属混制垫片，由于它既有金属的强度高和耐用性好的特点又具有非金属的柔性好、成本低等优势，是近年来用量增加较快的一类，越来越被人们所接受，尤其是设备法兰的应用极为普遍。介质的特殊性如强腐蚀性、强渗透性，以及高温、高压下性质的变化，要求人们使用适合于特种工作状况的垫片。因此，一方面要选择高性能的材料，如聚四氟乙烯、石墨，另一方面是加工成特殊形状和混炼成组合材料，如波齿形、无石棉石墨压缩垫片。

2. 管道密封垫片应用中的误区

对某省11个行业近50家企业的密封垫片应用现状进行了调研，发现了管道密封垫片应用中存在的几个主要问题。

（1）万能垫片——无石棉橡胶垫片

在大多数小型企业，只要提到管道密封垫片，不论何种流体、何种工作状况人们的第一选择，甚至是唯一的选择就是无石棉橡胶垫片。他们不知道自己的企业生产化工产品的性质和工作条件，万能的无石棉垫片是否适合自己的生产体系，甚至当技术人员提出换其他类型的密封垫片时，个别企业管理者对还有比无石棉垫片更好的提出置疑。

（2）使用最便宜的垫片降低工厂成本

这种情况多发生在小型的精细化工企业。大多数精细化工产品生产的条件比较苛刻，操作温度，压力很高，使用的介质也比较特殊，并且产品要达到很好的纯度。因此生产的密封性、清洁性、连续生产的能力等都要求很高。为了满足这些工况的要求，必须使用特种垫片。例如：高温导热油管系，导热油在高温情况下渗透性很强，最适合的垫片是柔性石墨垫片和无石棉石墨压缩垫片，但这种垫片的成本是同规格耐油无石棉橡胶垫片的几倍或十几倍，企业管理者认为买个垫片花那么多钱不值，买便宜的，坏了再换。单个垫片的成本是少了，但密封不住，管道经常泄漏，需要停车更换，跑、冒、滴、漏的损失以及开停车的成本大大超过了使用性能优良垫片的费用，但由于没有衡量损失的尺度，也就没有人关注了。对好的垫片不但给生产带来方便，也给企业带来效益缺乏认识。

某橡胶厂20世纪80年代初从日本引进的橡胶防水卷材连续硫化生产线。用0.8MPa以上的水蒸气来硫化橡胶。随设备带来的蒸汽管系密封垫片在这套设备运行的十多年过程中一直没有换过，密封良好。这条连续的生产线，产品质量稳定，并达到国际水平。运行良好的供热系统给主生产线提供了稳定的持续的工作条件，能够保证产品的优良质量。随设备带来的垫片一定很贵，但十多年没有更换，总成本必然很低。同时这个厂其他生产线的蒸汽管线垫片更换频繁，给产品质量和生产管理都带来了麻烦，还增加了成本。

（3）无时间过问管道密封垫片

企业往往吧管道密封垫片作为低值易耗品管理。当然从它占有企业成本的角度上看，它的确是很小的，但从安全生产上看，它是关键的。在管道系统中，管道密封垫片是最薄弱的地方，工厂的跑、冒、漏、滴90%以上的原因是管道密封垫片不适合。可是在企业很少有领导关注低值易耗品的，企业领导不重视，管道密封垫片在企业就没有地位，这就是企业跑、冒、漏、滴难以杜绝的主要原因之一。

3. 应用密封垫片注意事项

1）首先企业要对自己生产的产品使用的原料、中间产品、催化剂、成品都设计到哪些化工产品，它们的特性，如易燃、易爆、毒性、腐蚀性都要了解清楚。

2）明确自己生产过程的工况如何，工作压力、工作温度、管道及其管道元件、连接件的材质、连接面形式等。

3）企业要搞好安全生产，保持良好的经济效益，重视设备、原料、产品市场等大事的同时也必须重视管道密封。时代在发展，科技在进步，新的产品在不断的出现，新的工况条件在不断地生产，要在变化了的环境中搞好安全生产，取得好的效益，企业管理者一定要重视管道密封。充分了解和正确使用管道密封垫片在安全生产多了一份保证的同时给企业降低了生产成本。

（未完，待续）

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