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八種法蘭密封墊使用場合與溫度範圍介紹!


閱讀次數: 作者:鄭州蝶閥廠 時間:2019-03-25 16:29 本文關鍵詞:八種法蘭密封墊使用場合與溫度範圍介紹!
01 工業橡膠
天然橡膠適用於水、海水、空氣、惰性氣體、堿類、鹽類水溶液等介質,但不耐礦物油和非極性溶劑,長期使用溫度不超過90℃,低溫性能優異,可在-60℃以上使用。
丁腈橡膠適用於石油類產品,如石油、潤滑油、燃料油等,長期使用溫度為120℃,如在熱油中可耐150℃,低溫為-10~-20℃。
氯丁橡膠適用於海水、弱酸、弱堿、鹽溶液,耐氧和臭氧老化性能優異,耐油性次於丁腈橡膠而優於其他通用橡膠,長期使用溫度低於90℃,最高使用溫度不超過130℃,低溫為-30~-50℃。
氟橡膠有多個品種,它們分別具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶劑性能。可以在幾乎所有的酸類介質以及一些油和溶劑中使用,長期使用溫度低於200℃。
橡膠板材作為法蘭墊片,多用於管道或經常拆卸的人孔、手孔,壓力不超過1.568MPa。因在各類墊片中,橡膠墊片最軟,貼合性能好,在較小的預緊力下就能發揮密封效果。正因如此,在承受內壓時,因墊片偏厚或硬度偏低而容易被擠出。
橡膠板材在苯、酮、醚等有機溶劑中使用,易出現溶脹、增重、變軟、發粘現象,導致密封失效。一般溶脹度超過30%就不能使用。
在低壓(尤其是0.6MPa以下)、真空情況下,采用橡膠墊較為適宜。橡膠材料致密性好,透氣率低。例如氟橡膠,最適宜作真空容器的密封墊片,真空度最高可達1.3×10-7Pa。橡膠墊在10-1~10-7Pa真空度範圍使用時,需經烘焙和抽氣處理。
02 石棉橡膠板
價格較其它墊片低,使用方便;最大問題是:墊片材料雖然加入了橡膠和一些填充劑,仍無法將那些串通的微小孔隙完全填滿,存在微量滲透。故在汙染性極強的介質中,即使壓力、溫度不高也不能使用。當用於一些高溫油類介質時,通常在使用後期,由於橡膠和填充劑碳化,強度降低,材質變疏鬆,便在界麵和墊片內部產生滲透,出現結焦和發煙現象。另外,石棉橡膠板在高溫下易粘結在法蘭密封麵上,給更換墊片帶來了許多麻煩。
在受熱狀態下,墊片在各種介質中的使用壓力取決於墊片材料的強度保持率。石棉纖維材料中存在著結晶水和吸附水。110℃時,纖維之間的吸附水已有2/3析出,纖維的抗拉強度約降低10%;368℃時,吸附水全部析出,纖維的抗拉強度約降低20%;超過500℃,結晶水開始析出,強度則更低。
介質對石棉橡膠板的強度影響也很大。例如,在航空潤滑油和航空燃油中,400號耐油石棉橡膠板橫向抗拉強度相差80%,這是由於航空燃油對板材中橡膠的溶脹比航空潤滑油嚴重之故。考慮到上述因素,國產石棉橡膠板XB450的推薦安全使用範圍:溫度250℃~300℃,壓力3~3.5MPa;400號耐油石棉橡膠板使用溫度不宜超過350℃。
石棉橡膠板含有氯離子和硫化物,吸水後容易與金屬法蘭形成腐蝕原電池,尤其是耐油石棉橡膠板中硫磺含量高出普通石棉橡膠板好幾倍,故在非油性介質中不宜使用。墊片在油品和溶劑類介質中會發生溶脹現象,但在一定範圍內,對密封性能基本沒有什麽影響。例如,400號耐油石棉橡膠板在常溫航空燃油中作24小時浸泡試驗,要求因吸油重量增加不得超過15%。
國產石棉橡膠板與國外名牌產品相比尚有一定差距。某單位的統計數字表明,在超過350℃的油介質中,凡使用石棉橡膠板不漏的大多為進口產品。日本石油工業標準JPI-7S-71《石油工業用石棉橡膠板使用標準》,使用期限約為一年。
03 聚四氟乙烯
聚四氟乙烯在受壓及高溫下易冷流及蠕變,故一般用於低壓、中溫、強腐蝕以及不允許汙染的介質,如強酸、強堿、鹵素、藥品等。安全使用溫度在150℃,壓力 1MPa以下。填充聚四氟乙烯雖然強度高些,但使用溫度也不超過200℃,且耐腐蝕能力下降。聚四氟乙烯包墊最高使用壓力一般不超過2MPa。
由於溫度升高,材料發生蠕變,致使密封壓力明顯下降。即使不升溫,隨著時間的延長,密封麵的壓緊應力也會下降,產生“應力鬆弛現象。該現象在各種墊片中都會產生,隻是聚四氟乙烯墊的應力鬆弛現象較為嚴重,應予注意。
聚四氟乙烯的摩擦係數較小(壓緊應力大於4MPa,摩擦係數為0.035~0.04),預緊時墊片易向外滑移,所以最好采用凹凸式法蘭麵。當采用平麵法蘭時,可將墊片外徑接觸螺栓,利用螺栓阻止墊片外滑。
由於搪玻璃設備是在金屬表麵噴塗了一層瓷釉後燒結而成的,釉層很脆,加之噴塗不均勻和釉層流動,法蘭表麵平麵度較差。采用金屬複合型墊片易損壞釉層,所以推薦使用芯材由石棉板加橡膠的聚四氟乙烯包墊。這種包墊既容易與法蘭麵貼合又耐腐蝕,使用效果良好。
有許多廠在溫度、壓力不高的強腐蝕介質中,采用石棉橡膠板外纏聚四氟乙烯生料帶,用於經常拆卸的人孔、管道上。由於製作、使用方便,頗受歡迎。
04 石棉樹脂板和浸漬石棉板墊片
多用於各種酸性介質的管道、泵、閥、進出口法蘭,其使用溫度在80℃、壓力在0.6MPa以下。
石棉編製墊片適用於壓力0.1MPa以下,溫度不超過800℃的低壓、高溫工況。並可根據設備的具體要求,編織成不通寬度、厚度、直徑的墊片。或將石棉帶剪下後直接敷在法蘭表麵。它用於大型硫酸、硝酸氧化爐以及一些未經加工的設備接口處,效果遠遠超過原來的石棉繩。
05 金屬包石棉墊
由金屬薄板包覆石棉板或石棉橡膠板,使其不與介質直接接觸,避免了石棉纖維強度下降,客服了滲漏現象,從而擴大了石棉橡膠板的使用範圍。
一般金屬包石棉墊使用溫度為450℃(個別也有達600~700℃,如在常壓~0.16MPa的煙道氣中),使用壓力為4MPa,最高可達6MPa。如壓力再增高,墊片易產生橫流現象,芯材從搭接處擠出。
由於金屬包石棉墊需要較大的螺栓擰緊力,即使當使用壓力低於2.45MPa,也不能采用pg25公斤級以下的法蘭。否則,法蘭、螺栓的剛度就顯得不夠,產生變形而導致密封失效。有人認為,若將芯材改為彈性較好的合成橡膠,其緊固力就會下降。其實不然,因為芯材改軟後,緊固力被芯材吸收,不能提供金屬板在法蘭麵上貼合所需的緊固力,包墊反容易被極壞。另外,在含氯離子較多的介質以及酸性介質中,不鏽鋼包墊及鐵皮包墊的搭接處易產生縫隙腐蝕。
溫度高於450℃,芯材可使用陶瓷纖維或碳纖維。某鋼鐵廠采用金屬包陶瓷纖維墊片用於1100℃的高溫,使用二年尚未損壞。柔性石墨作芯材是最合適的。目前,國內已批量生產金屬包柔性石墨墊。其使用效果優於金屬包石棉墊。
金屬包墊能製成各種形狀,大量用於各種熱交換器、反應器的大蓋、裝卸孔、人孔法蘭等。國內曾製作過直徑為2m的鐵包墊,使用情況良好。
在金屬包墊的表麵貼覆一層柔性石墨薄板,這種墊片與表麵未包覆的同類金屬包墊相比,預緊比壓較小,密封性能更佳。圖2-9為兩者壓緊應力與泄漏量的關係曲線。
目前國內尚無此產品,故有的單位將現有的柔性石墨皺紋帶貼在金屬包墊以及金屬平墊、齒形墊甚至石棉橡膠墊表麵,解決了許多泄漏難題。例如某廠的熱交換器,壓力為5.88MPa、溫度450℃,介質為氫/油氣。曾用過金屬平墊、齒形墊,均有泄漏。後在平墊上貼了柔性石墨皺紋帶,解決了這一問題。應該指出,這種墊片形式是一種解決法蘭墊片泄漏的簡便措施,貼覆柔性石墨帶的工作性質量直接影響設備能否正常運轉。若在帶材背麵塗刷一層膠水,可提高貼覆質量。
06 金屬纏繞墊 
金屬纏繞墊巧妙地利用金屬的耐熱性、回彈性和強度以及非金屬材料的柔軟性,所以密封性能較好,其中又以不鏽鋼帶纏繞柔性石墨墊的性能為最佳。其預緊比壓較石棉纏繞墊小,不存在石棉纖維毛細孔滲漏的缺點。圖2-10為兩者預緊比壓與泄漏量的關係曲線。在油介質中,金屬帶材多使用0Cr13,而其它介質則推薦使用1Cr18Ni9Ti。
不鏽鋼帶柔性石墨纏繞墊在氣體介質中,使用壓力為14.7MPa(國內有高達19.6MPa),在液體中可用至30MPa。溫度-190~+600℃(在無氧、低壓情況下可用至1000℃)。
聚四氟乙烯的耐低溫性能良好,它在低溫下的屈服強度大大高於常溫時的強度。所以聚四氟乙烯纏繞墊可用於低溫介質,如液態烴等。同時,因加入金屬帶提高了導熱性,聚四氟乙烯纏繞墊使用溫度可達250℃,在酸性介質中可用至9MPa、200℃。
纏繞墊用於壓力和溫度波動較大的換熱器、反應器、管道、閥門、泵進出口法蘭較為合適。對於中等以上壓力、溫度超過300℃者,應考慮使用帶內環、外環或內外環。若使用凹凸麵法蘭,配帶內環的纏繞墊效果更好些。
在柔性石墨纏繞墊兩麵貼覆柔性石墨板也能取得好的密封效果。某大型化肥廠廢熱鍋爐屬高溫高壓關鍵設備,用帶外環的柔性石墨纏繞墊,滿負荷時不漏,減負荷時則漏。在墊片兩麵增加了0.5mm厚的柔性石墨板,剪成圓弧狀,接頭部分采用斜口搭接,使用情況良好。
07 金屬平墊和金屬波形墊
一般用於中、高壓閥門、管道和直徑較小的設備法蘭上。使用壓力則根據溫度的不同,前者為1.568~31.36MPa,後者為1.568~3.92MPa。墊片材質根據介質和溫度選取。
08 八角墊和橢圓墊
用於梯形槽麵法蘭的八角墊和橢圓墊(煉油行業俗稱“土鋼圈”)密封性能均好。在溝槽的錐麵上,八角墊為麵接觸而橢圓墊是線接觸。因此,橢圓墊在低緊固力下貼合性好,但需進行二次緊固;而八角墊一般一次緊固後,不易出現泄漏。它們的不足之處為要求較大的螺栓擰緊力,當用於低壓高溫情況時,法蘭等級須在 pg25公斤級以上。