常用静密封垫片手册Word文档下载推荐.docx
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石棉橡胶密封板,简称LAF(Compressedasbestosfibre),由于其主要成分石棉纤维对人体有危害,并且在生产使用过程中的石棉粉尘也会对环境造成污染导致对人体的毒害,因此国外发达国家从20世纪80年代就已禁止石棉制品的生产和使用。
随着我国经济建设的发展与进步,对环境保护以及人民生命安全的重视,石棉制品生产和使用被严加控制。
聚四氟乙烯垫片一般用在腐蚀性介质条件下;
而橡胶做的管法兰垫片则适用于法兰螺栓预紧力较小的场合,例如:
玻璃管道法兰或其他低强度管道法兰,使其在较小螺栓预紧力下,垫片仍可产生较大的压缩变形以紧贴法兰。
橡胶垫片只能在较低的介质压力和温度不太高的条件下使用。
石棉橡胶密封板以石棉纤维为骨架材料.以橡胶为粘结剂,辅以无机硅酸盐填充物制成。
如果不用石棉纤维而用其他纤维代替石棉生产的密封材料即构成非石棉橡胶密封板。
代替石棉的纤维有有机纤维和无机纤维两大类,有机纤维中应用最多、且性能最好的首推芳纶(Kevlar)纤维,其他还有碳纤维、聚丙烯腈纤维、酚醛纤维等。
无机纤维则有硅酸铝纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、岩棉等。
非石棉橡胶密封垫片的开发和应用为时不长,因此国内外现今没有统一的国家标准和行业标准。
非石棉橡胶密封板在我国少数密封材料生产企业已经批量生产,可用于裁制管法兰用垫片。
另外除了LAF生产工艺的材料外,我国还有一种用造纸法生产的非石棉胶乳抄取板,也部分地用于管法兰垫片。
1.1型式结构
1.1.1FF型-适用于FF型全平面法兰
PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6和PN2.0MPa的全平面密封面(代号为FF)管法兰用非金属平垫片的型式结构见图1-1。
图1-1FF型全平面密封面法兰用垫片
1.1.2RF型-适用于RF型突面法兰
PN0.25、PN0.6、PN1.0、PN1.6、PN2.0、PN4.0和PN5.0MPa的突面密封面(代号为RF)管法兰用非金属平垫片的型式结构见图1-2。
注:
RF型非金属软垫片又可分为I型和II型:
I型垫片用于通用型法兰密封面;
II型垫片用于窄型法兰密封面。
图1-2RF型、MF型、T型、G型密封面法兰用垫片
1.1.3MF型-MF型凹凸面法兰
PN1.6、PN2.5、PN4.0和PN5.0MPa的凹凸密封面(代号为MF)管法兰用非金属平垫片的型式结构同图1-2。
1.1.4TG型-适用于T型榫面法兰和G型槽面法兰
PN1.6、PN2.5、PN4.0和PN5.0MPa的榫式密封面、槽式密封面(代号为T、G)管法兰用非金属平垫片的型式结构同图1-2。
1.1.5CM型-适用于平密封面、凹凸密封面中、衬环平密封面和衬环凹凸密封面法兰
平密封面、凹凸密封面、衬环平密封面和衬环凹凸密封面压力容器法兰用非金属软垫片型式见图1-3。
图1-3平密封面、凹凸密封面、衬环平密封面和衬环凹凸密封面法兰用垫片
1.2常用标准
GB/T9126-2003,《管法兰用非金属平垫片》;
JB/T87-1994,《管路法兰用石棉橡胶垫片》;
JB/T4704-2000,《非金属软垫片》;
JB/T4720-1992,《管壳式换热器用非金属垫片》;
HG20606-1997,《钢制管法兰用非金属平垫片-欧洲体系》;
HG20627-1997,《钢制管法兰用非金属平垫片-美洲体系》;
SH3401-1996,《管法兰用石棉橡胶板垫片》。
1.3材料及性能
非金属软垫片材料可为石棉橡胶板、非石棉纤维橡胶板、聚四氟乙烯和橡胶。
但生产和使用石棉材料的板材时,应采取措施,以确保不会对健康造成损害。
1.3.1石棉橡胶板
由石棉橡胶板裁制的垫片,其材料性能及适用范围随石棉橡胶板材而定。
国产石棉橡胶板使用范围和性能见表1-1。
表1-1国产石棉橡胶板适用范围和性能
名 称
牌 号
表面颜色
横向抗拉
强度/MPa
适用条件
标 准
压力/MPa
温度t/℃
石棉橡胶板
XB200
灰色
≥6.0
≤1.5
≤200
GB/T3985-1995
XB350
红色
≥12.0
≤4.0
≤350
XB450
紫色
≥19.0
≤6.0
≤450
耐油石棉橡胶板
NY150
灰白色
≥8.0
≤150
GB/T539-1995
NY250
浅蓝色
≥9.0
≤2.5
≤250
NY400
石墨色
≥26.0
≤400
1.3.2非石棉纤维橡胶板
非石棉密封材料在我国起步较晚,目前尚无国家标准和行业标准,国内生产厂家不多,应用也未普及,但部分厂家能用辊压法工艺,即生产CAF(Compressedasbestosfibre)材料的生产工艺制作非石棉橡胶密封板和用抄取法工艺制作非石棉橡胶密封板。
用这两种生产工艺制作的非石棉橡胶密封板,都可以被用来裁制管法兰用非金属软垫片。
抄取法工艺制作的非石棉橡胶板材作为管法兰垫片使用为数不多,但材料具有较大的压缩率(一般在12%~18%之间),同时还能保持较大的回弹率(一般在45%以上)。
由于其具有较大压缩率的性能特点,所以法兰预紧力较小。
1.3.2.1250无石棉密封衬垫板
250无石棉密封衬垫板适用于以优质合成纤维和优质无机纤维为主要材料制成的、以特种橡胶为粘合剂,压力为3.0MPa,温度在250℃以下的水、水蒸气、制冷液、弱碱液、化学试剂、热油为介质的法兰、阀门等连接处的密封。
企业标准规定250无石棉密封衬垫板的物理性能见表1-2。
表1-2250无石棉密封衬垫板的物理性能
项 目
指 标
横向拉伸强度
≥13.5MPa
密度
1.6±
0.2g/cm3
压缩率
17±
5%
回弹率
≥50%
柔软性
无裂纹
应力松弛率
≤30%
油密封性(温度15℃~30℃,压力10Mpa,3号喷气燃料介质,时间30秒)
完全密封
腐蚀性(恒温箱60℃,蒸馏水,对硬铝板、低碳钢板,24h)
无腐蚀
耐油性
温度150℃±
2℃,介质为20号航空润滑油,时间为5h
浸油拉伸强度减少率
吸油率
≤20%
浸油增厚率
5%~30%
温度15~30,在3号喷气燃料中浸泡5h后取出,放置5min
1.厚度大于3.0mm不做拉伸强度试验。
2.厚度大于等于2.5mm不做柔软性试验。
1.3.2.2无石棉橡胶板及无石棉耐油橡胶板
无石棉橡胶板及无石棉耐油橡胶板主要适用于各类内燃机和化工管道法兰、阀门、泵的各类油、水、汽介质密封。
这两种无石棉橡胶板的主要材料是以芳纶纤维为主体掺用其他有机或无机纤维以代替石棉纤维,而合成橡胶、填充料及生产工艺与石棉橡胶板的完全一致。
无石棉橡胶板和无石棉耐油橡胶板的物理性能指标见表1-3及表1-4。
表1-3无石棉橡胶板物理性能指标
项 目
指 标
WXB200
WXB300
拉伸强度
≥6.0MPa
≥9.0MPa
老化系数
≥0.9
1.6~1.9g/cm3
12%±
40%
45%
≤45%
表1-3无石棉耐油橡胶板物理性能指标
密 度
横向抗拉伸强度
≥10MPa
13%±
3%
浸泡20#油
≥6.5MPa
≤15%
增厚率
≤10%
浸泡75#油
2.聚四氟乙烯包覆垫片
聚四氟乙烯包覆垫片是一种非金属复合型软垫片,一般由包覆层及夹嵌层两部分组成。
包覆层主要起抗腐蚀作用,通常由聚四氟乙烯材料制成;
夹嵌层(填料)为带或不带金属加强筋的非金属材料,通常由石棉橡胶板制成。
在石油、化工、制药及食品工业中,为保证物料的清洁而不得不使用不锈钢法兰、阀门及法兰管件时,常常采用聚四氟乙烯包覆垫片进行密封。
聚四氟乙烯包覆垫片主要适用于全平面型及突面型钢制管法兰连接,适用公称压力PN为0.6~5.0MPa、工作温度为0~150℃的腐蚀介质或对清洁度有较高要求的介质。
2.1型式结构
2.1.1S型-剖切型
剖切型包覆垫片是采用聚四氟乙烯筒料车削成0.8~1mm厚的环状薄片,从外侧厚度的中心切开,在切口中放入芯材。
切口开至距内孔处约1.5~2mm。
剖切型包覆垫片的型式结构见图1-4。
图1-4S型-剖切型聚四氟乙烯包覆垫片
2.1.2M型-机加工型
机加工型包覆垫片,其包封层内径可与法兰内径一致,以防止流体在法兰处产生涡流。
由于机加工成矩形断面,芯材放入后的间隙比剖切型断面的小,故内部空气膨胀量也小,密封性能较好。
剖切型包覆垫片的型式结构见图1-5。
图1-5M型-机加工型聚四氟乙烯包覆垫片
2.1.3F型-折包型
折包型包覆垫片,它是由厚度为0.4~0.8mm的带状聚四氟乙烯薄膜,用热密封方法将两端热合后包在环状的芯材外面呈U形状,制造简便,适用于尺寸较大的法兰密封。
折包型包覆垫片的型式结构见图1-6。
图1-6F型-折包型聚四氟乙烯包覆垫片
2.2常用标准
GB/T13404-1992,《管法兰用聚四氟乙烯包复垫片》;
HG20607-1997,《钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片-欧洲体系》;
HG20628-1997,《钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片-美洲体系》;
SH3402-1996,《管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片》。
2.3材料及性能
聚四氟乙烯包覆层材料为PTFESM031,其技术指标应复合HG/T2902-1997《模塑用聚四氟乙烯树脂》对一等品的规定。
夹嵌材料为石棉橡胶板或其他复合材料。
聚四氟乙烯包覆垫片的各项力学性能及密封性能指标见表1-4。
表1-4聚四氟乙烯包覆垫片性能指标
项 目
试验条件
实验尺寸(外径×
内径×
厚度):
73mm×
34mm×
3mm
预紧压力:
35MPa
试验温度:
25℃
≥20%
≥30%
厚度)mm:
73×
34×
3
150℃
试验时间:
16h
允许泄露率
介质压力:
1.1倍的公称压力
试验介质:
99.9%的氮气
1×
10-3cm3/s
3、管法兰用非金属平垫片
第二章 金属复合垫片
非金属材料制成的垫片虽具有很好的柔软性、压缩性和螺栓载荷低等优点,但耐高温、高压性能均不如金属垫片,所以结合金属材料强度高、回弹性好、能承受高温的特点,制成具有两者组合结构的垫片,即金属复合垫片或半金属垫片。
金属复合垫片用途较广,其品种多种多样。
典型金属复合垫片包括金属缠绕式垫片、金属包覆垫片、金属冲齿板柔性石墨复合垫片、金属齿形组合垫片及金属波齿复合垫片等五类。
1.金属缠绕式垫片
金属缠绕式垫片是由金属带和非金属带螺旋复合绕制而成的一种半金属平垫片。
其特性是:
压缩、回弹性能好;
具有多道密封和一定的自紧功能;
对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感,不粘结法兰密封表面,容易对中,因而拆装便捷;
可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响;
能在高温、低温、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下,保持其优良的密封性能。
金属缠绕式垫片广泛应用于石油炼制、石油化工、化工、热电、燃气、核能、航天、纺织、医药等诸多行业的设各、工艺管路静密封部位。
1.1.1A型-基本型,适用于TG型榫槽面法兰
A型金属缠绕是垫片又称为密封元件,型式结构见图2-1。
图2-1A型-基本型金属缠绕式垫片
1.1.2B型-带加强环(内环)型,适用于MF凹凸面法兰
由内侧加强环和密封元件的组合而成,型式结构见图2-2。
图2-2B型-带内环型金属缠绕式垫片
1.1.3C型-带定位环(外环)型,适用于FF平面、RF突面法兰
由外侧定位环和密封元件的组合而成,型式结构见图1-3。
图2-3C型-带定位环型金属缠绕式垫片
1.1.4D型-带加强环和定位环型,适用于FF平面、RF突面法兰
由内侧加强环、外侧定位环和密封元件的组合而成,型式结构见图2-4。
图2-4D型-带内环和定位环型金属缠绕式垫片
GB/T4622-2003,《缠绕式垫片》;
GB/T13403-1992,《大直径碳钢管法兰用垫片》;
JB/T90-1994,《管路法兰用缠绕式垫片》;
JB/T4719-1992,《管壳式换热器用缠绕垫片》;
HG20610-1997,《钢制管法兰用缠绕式垫片-欧洲体系》;
HG20631-1997,《钢制管法兰用缠绕式垫片-美洲体系》;
SH3407-1996,《管法兰用缠绕式垫片》。
1.3.1材料
垫片主体曲“V”型金属带与非金属带相互重叠连续缠绕而成。
金属带与非金属带应紧密贴合、层次均匀,无折皱、空隙等现象。
根据需要,缠绕式垫片还可以内嵌加强化或者外置定位环。
内加强环除供需双方另有协议外,材料应与金属带材料相同;
定位环材料采用A3钢的,需经防锈处理。
1.3.1.1金属带
A.金属带材料采用厚度为0.5~0.25mm的08F、0Cr13、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti、00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2冷轧钢带,或由供需双方协商确定。
B.金属带表面应光滑、洁净,不允许有粗糙、不平、裂纹、划伤、凹坑及锈斑等缺陷。
C.除供需双方商定的材料另行规定其硬度要求外,不锈钢带的硬度按GB/T4340.1《金属维氏硬度试验第1部分:
试验方法》检验,其硬度值HV应不大于200。
1.3.1.2非金属带
A.非金属带材料为特制石棉带、柔性石墨带和聚四氟乙烯带,或由供需双方协商确定。
非金属带的厚度为0.3~1.0mm,其化学成分和物理机械性能应符合有关标准或规范的规定。
其推荐适用温度范围见表2-2。
表2-1非金属带适用温度范围
填充带材料
适用温度
特制石棉
≤500℃
聚四氟乙烯
-200~260℃
柔性石墨
≤600℃(非氧化性介质≤800℃)
非石棉纤维
≤350℃
热陶纤维
≤1000℃
B.特制石棉的烧失量按GB/T541《石棉橡胶板试验方法》检验,其烧失量应不大于25%。
C.用于不锈钢法兰连接的缠绕式垫片,其非金属带的氯离子含量按GB/T6905.3《锅炉用水和冷却水分析方法氯比物的测定汞盐滴定法》检验,应小于100×
10-4,或由供需双方协商确定。
1.3.1.3加强环
加强环除供需双方另有协议外,内环材料应与金属带材料相同;
定位环材料采用A3钢,经防锈处理。
内环、定位环可由整块板材冲压、车制,或经拼焊、围焊后车制而成,环面应平整;
环槽与内外圆应同心,与两端面应对称。
加强环上应明确标注产品的相关信息以供追溯。
1.3.2性能
缠绕式垫片的各项力学性能及密封性能见表2-2
表2-2缠绕式垫片性能指标
垫片品种
压缩率/%
试样:
DN80带内环和定位环
压紧应力:
(70+1)MPa
加载卸载速度:
0.5MPa/s
金属带+特制石棉带
18~30
金属带+柔性石墨带
金属带+聚四氟乙烯带
回弹率/%
≥19
≥17
≥15
应力松弛率/%
DN32带内环和定位环
(300±
5)℃
≤28
≤18
(200±
≤13
允许泄漏率/(cm3/s)
DN80带内环
(20±
99.9%氮气
预紧应力:
试验压力:
1.1×
公称压力/MPa
所有垫片
≤1.2×
10-5(1级)
10-4(2级)
10-3(3级)
10-2(4级)
水压密封性
水
1.3×
保压时间:
10min
试样外缘在保压时间内无水珠出现
允许泄漏率/(g/s)
试验温度*:
300+120℃(当公称压力不大于1.0MPa时)
500+120℃(当公称压力大于1.0MPa时)
水蒸汽
40min
1.0×
10-3
*填充带为聚四氟乙烯的缠绕式垫片的试验温度为200℃
1.4使用方法
1.4.1使用注意事项
A.缠绕式垫片的密封元件(即垫片本体或基本型垫片)宽度应比非金属软垫片的宽度小。
在制作用于凹凸面、平面和突面法兰的缠绕垫片时”不能随便用非金属软垫片的宽度尺寸来代替缠绕式垫片密封元件的宽度尺寸。
囚为缠绕式垫片是半金属垫片,标准规格垫片的压紧应力在70MPa左右时才达到合理的压缩变形,从而产生良好的密封效果;
如果随意加大垫片本体密封面宽度,势必造成压紧力降低,垫片肯定不能达到标准的压缩变形量,因而不能产生良好的密封;
如果超范围地加大压紧力,又必然会产生法兰和螺栓的大量变形,结果会导致泄漏。
B.基本型垫片最好不要用于凹凸面法兰上。
这是因为基本型垫片在法兰轴向压紧力的作用下,垫片内圈焊点容易开焊。
这样不但会引起泄漏,而且垫片软填料散落会污染物料和堵塞管道。
C.在高温、深冷或冷热频繁交变、振动较大、强腐蚀介质等恶劣工况条件下,用于平面和突面法兰的垫片最好加装合理材料的内环。
D.绝不能用低材质垫片取代高材质垫片。
比如,大型石油化工裂解装置的废热锅炉入口,有的操作温度达到798℃,因而垫片的金属带和内环必须选用不低于0Cr25Ni20的材料,而不能用0Cr18Ni10Ti替代。
定位环材料可用0Cr18Ni10Ti,但不可用0Cri8Ni9,因为可能产生高温蠕变。
1.4.2使用方法
A.拧紧螺栓时,要使垫片均匀受力,对称把紧。
B.选择合理的垫片压缩量,一般为0.6~1.2mm为宜。
过大压缩量,会降低垫片的回弹率,因而失去垫片像弹簧似的容易吸收振动的特性。
C.DN500以上的管道垫片安装,可采取短管法兰平面装配,而后再对接管道的方法。
D.法兰螺栓拧紧的顺序见图2-A:
图2-A法兰螺栓拧紧顺序
2.金属包覆垫片
金属包覆垫片是以非金属材料为芯材,切成所需的形状,列面包以厚度为0.25~0.5mm的金属薄板组成的一种复合垫片。
根据包覆状态,—般分为平面型包覆和波纹型包覆两种。
金属薄板可根据材料的弹塑性、耐热性和耐腐蚀性选取,其材料主要有黄铜、铝、软钢、不锈钢、钛和蒙乃尔合金等;
作为包覆垫片中的芯材,一般有石棉板或石棉橡胶板、聚四氟乙烯、柔性石墨板材以及碳纤维或陶瓷纤维等。
金属包覆垫片的主要特点是:
具有与包覆金属相同的耐腐蚀性和相近的耐热性,非金属柔性填充材料使垫片能在较低的压紧力下达到较好的密封效果。
此外,这种垫片还能制成各种形式的异形垫片,例如椭圆形、方形、带筋形或更复杂的形状以满足各种热交换器管箱和非圆形压力容器密封的需要。
与非金属软垫片相比,这种垫片在经常拆卸的条件下不易损坏、不沾污、不腐蚀法兰密封面,而且具有较高的强度。
管法兰用金属包覆垫片型式结构分为平面型(F型)及波纹型(C型)两种;
压力容器法兰用金属包覆垫片型式结构为平面型一种。
2.1.1F型-平面型金属包覆垫片。
型式结构见图2-5。
图2-5F型-平面型金属包覆垫片
2.1.2C型-波纹型金属包覆垫片。
型式结构见图2-6。
图2-6C型–波纹型金属包覆垫片
GB/T15601-1995,《管法兰用金属包覆垫片》;
JB/T8559-1997,《金属包垫片》;
JB/T4706-2000,《压力容器法兰用平面型金属包覆垫片》;
JB/T4718-1992,《管壳式换热器用金属包垫片》;
HG20609-1997,《钢制管法兰用金属包覆垫片-欧洲体系》;
HG20630-1997,《钢制管法兰用金属包覆垫片-美洲体系》。
2.3.1材料
2.3.1.1包覆层金属材料
包覆层金属材料一般为镀锡薄钢板、镀锌薄钢板、08F、铜T2或T3、铝L2或L3、0Cr13、0Cr18Ni9或0Cr19Ni9、