影響法蘭密封性能的主要因素
發(fā)布于：10-08
影響法蘭密封性能的主要因素
螺栓預(yù)緊力
螺栓預(yù)緊力是影響密封效果的一個(gè)重要因素。在安裝密封件時(shí)，需要通過施加預(yù)緊力來保證初始密封。適當(dāng)增加螺栓的預(yù)緊力可以增強(qiáng)墊片的密封能力，因?yàn)樵龃箢A(yù)緊力可以使墊片在正常工作狀態(tài)下保持更大的接觸面積和壓力。然而，預(yù)緊力也不宜過大，否則可能使墊片整體屈服，并喪失彈性恢復(fù)能力，甚至導(dǎo)致墊片被擠出或損壞。此外，預(yù)緊力應(yīng)盡可能均勻地作用于墊片上。通?？梢圆扇p小螺栓直徑、增加螺栓數(shù)量、選擇合適的預(yù)緊方法等措施來提高密封性能。
墊片性能
墊片是構(gòu)成密封的重要元件，主要類型如下圖所示。
墊片的作用是封住兩個(gè)法蘭之間的間隙，防止流體泄漏。墊片的類型包括非金屬墊片、非金屬與金屬組合墊片以及金屬墊片。選擇合適的墊片材料需要考慮其在適當(dāng)預(yù)緊力下能夠產(chǎn)生必要的彈性變形，同時(shí)不會(huì)被壓壞或擠出；在工作過程中，法蘭密封面之間的距離會(huì)拉大，因此墊片材料還需要具備足夠的回彈能力，以保持與法蘭面的緊密接觸，從而保持良好的密封性能。同時(shí)，選擇墊片材料時(shí)還需要考慮工作介質(zhì)和工作溫度。墊片的寬度也是影響密封性能的重要因素，寬度越大，所需的預(yù)緊力就越大，這也會(huì)對(duì)螺栓和法蘭的尺寸提出要求。
A型--又稱基本型，不帶加強(qiáng)環(huán)，用于榫槽密封面。
B型--帶內(nèi)加強(qiáng)環(huán)，用于凹凸密封面。
C型--帶外加強(qiáng)環(huán)，用于平面密封面。
D型--內(nèi)外均有加強(qiáng)環(huán)，用于平面密封面。
③金屬包墊片是由石棉橡膠板作內(nèi)芯，外包厚度為0.2～0. 5mm厚的薄金屬板構(gòu)成(如下圖)，
金屬板的材料可以是鋁、鋼及其合金，也可以采用不銹鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼。金屬包墊片也只用于乙型平焊和長頸對(duì)焊兩類法蘭上。
④在高壓設(shè)備和管道的法蘭上，常用金屬墊片，材料有軟鋁、銅、軟鋼和不銹鋼等。除了矩形截面的金屬墊片外，還有截面形狀為橢圓形或八角形的以及其他特殊形狀的金屬環(huán)墊。當(dāng)操作壓力很大或者泄漏率要求很嚴(yán)，再者溫度很高或腐蝕性極強(qiáng)，可采用金屬墊片。金屬墊片的比壓值很大，為減小螺栓力，壓緊面必須很窄，依靠極窄的壓緊面保持良好的密封，必須具備較小的表面粗糙度，Ra≤2.5μm至Ra≤0.63μm。
密封面型式主要有以下幾種：
平面密封面：平面密封面結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適用于壓緊力不高、介質(zhì)無毒的場合。密封面上通常有三角形截面的溝槽，稱為法蘭水線。
凹凸密封面：一對(duì)法蘭中，一個(gè)制成帶有凸起平臺(tái)的壓緊面，另一個(gè)制成相應(yīng)的凹面，墊片嵌入其中。凸起平面的高度略大于凹面的深度，通過螺栓的壓緊來起到密封作用。適用于壓力較高的場合。
榫槽密封面：在一對(duì)法蘭的寬度方向的中間，一個(gè)做成榫，另一個(gè)做成槽的壓緊面配對(duì)使用。槽型壓緊面可以限制墊片的徑向變形，密封性能良好。適用于易燃、易爆、有毒的介質(zhì)以及較高壓力的場合。
另外，還有梯形槽密封面和錐形密封面。梯形槽密封面配用橢圓形截面的環(huán)狀金屬墊片，錐形密封面配用透鏡式環(huán)狀金屬墊片。這兩種結(jié)構(gòu)是強(qiáng)制密封，常用于高壓管道上。
密封面的形式和表面性能對(duì)密封效果起到至關(guān)重要的作用。法蘭密封面的平直度、垂直度以及表面粗糙度都會(huì)直接影響到墊片的受力均勻程度和墊片與法蘭的接觸情況。表面不應(yīng)有刀痕、劃痕和裂紋。
法蘭剛度
因法蘭剛度不足而產(chǎn)生過大的翹曲變形（如下圖），往往是實(shí)際生產(chǎn)中造成螺栓法蘭連接密封失效的主要原因之一。剛度大的法蘭變形小，可將螺栓預(yù)緊力均勻地傳遞給墊片，從而提高法蘭的密封性能。
法蘭剛度與很多因素有關(guān)，其中適當(dāng)增加法蘭環(huán)的厚度、縮小螺栓中心圓直徑和增大法蘭環(huán)外徑，都能提高法蘭剛度，采用帶頸法蘭或增大錐頸部分尺寸，可顯著提高法蘭的抗彎能力。但無原則地提高法蘭剛度，將使法蘭變得笨重，造價(jià)提高。
操作條件
壓力、溫度及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)密封性能的影響很復(fù)雜，單純的壓力及介質(zhì)對(duì)密封的影響并不顯著，但在溫度的聯(lián)合作用下，尤其是波動(dòng)的高溫下，會(huì)嚴(yán)重影響密封性能，甚至使密封因疲勞而完全失效。因?yàn)樵诟邷叵?，介質(zhì)的黏度小，滲透性大，易泄漏；介質(zhì)對(duì)墊片和法蘭的腐蝕作用加劇，增加了泄漏的可能性；法蘭、螺栓和墊片均會(huì)產(chǎn)生較大的高溫蠕變與應(yīng)力松弛，使密封失效；某些非金屬墊片還會(huì)加速老化、變質(zhì)，甚至燒毀。