法兰密封结构由一对法兰、夹在法兰间的垫片,以及通过螺栓和螺母等紧固件连接在一起的组合件组成。其工作原理是通过紧固件的拧紧力,使垫片在法兰间受到压缩,填补微小不平整区域,形成有效的密封,确保管道系统中的介质不泄漏。
法兰连接失效的主要形式为泄露,而泄露的因素很多,主要由法兰设计(刚性不足)、制造(法兰密封面破坏)、安装操作(预紧力不均匀)以及垫片选择不当引起。这里就法兰密封垫片的选择和分类来展开讨论。
一、密封垫选用原则:
(1)一般来说,对于常压/低压(P<1.6MPa)及温度不高(t≤200℃)的非强腐蚀系统,考虑采用非金属垫片;
(2)对中压(P<10MPa)、中温(t≤500℃)及腐蚀性、渗透性强的介质,采用金属包覆垫、金属缠绕垫;
(3)对高压系统则采用金属平垫、双锥密封、伍德密、卡扎里密封、八角垫和椭圆垫。
二、非金属密封垫片
橡胶垫片:
——常见材质:
丁腈橡胶、氟橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶等
——优势特点:
柔软性好,适用于低温和中等压力环境,部分材料具有一定的耐酸碱性和抗老化性。
石棉垫片:
—— 产品特点:
耐高温、耐压性能优异,但由于石棉对健康有害,逐渐被限制使用。
—— 替代材料:
非石棉垫片,通常由合成纤维和橡胶制成,性能类似但无健康危害。
柔性石墨垫片:
具有良好的导热性和耐腐蚀性,摩擦系数低,常用于高温高压场合。
聚四氟乙烯(PTFE)垫片:
具有出色的耐腐蚀性能和绝缘性能,摩擦系数低且不易粘附,适用于强酸、强碱等腐蚀性介质。