發布時間(jian)：2022/10/11發布人：
在(zai)化(hua)工生產過(guo)程(cheng)中，密(mi)(mi)封失效(xiao)導致法蘭(lan)墊(dian)片泄漏，會給(gei)安全生產帶來極大的(de)(de)(de)危害(hai)。因此，法蘭(lan)的(de)(de)(de)密(mi)(mi)封是確保(bao)壓力容器、管線法蘭(lan)等(deng)設備安全的(de)(de)(de)重要環(huan)節。目(mu)前，波齒復合墊(dian)以其(qi)特殊的(de)(de)(de)結構特點和優良的(de)(de)(de)密(mi)(mi)封性能，正逐漸代替纏(chan)繞墊(dian)、金屬(shu)包(bao)覆墊(dian)，越(yue)來越(yue)多的(de)(de)(de)被(bei)人們認可。
1 墊片的結構特點和分類
1.1 金屬纏繞墊
金屬(shu)纏(chan)繞(rao)墊(dian)是由薄(bo)金屬(shu)波形帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)與柔性石墨(mo)、石棉帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)等非(fei)金屬(shu)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)交替疊繞(rao)，將金屬(shu)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)始末點(dian)焊而成。金屬(shu)纏(chan)繞(rao)墊(dian)片按結構型(xing)式分為四(si)種：基(ji)本型(xing)、帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)內(nei)環(huan)(huan)型(xing)、帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)外(wai)環(huan)(huan)型(xing)、帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)內(nei)外(wai)環(huan)(huan)型(xing)。其(qi)中內(nei)、外(wai)環(huan)(huan)的(de)(de)作(zuo)用(yong)在于增強鋼帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)的(de)(de)承壓(ya)性，避免基(ji)本型(xing)易壓(ya)潰(kui)的(de)(de)情況。帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)內(nei)環(huan)(huan)型(xing)多用(yong)于凹(ao)凸面(mian)密封(feng)，壓(ya)力(li)等級越(yue)高(gao)的(de)(de)密封(feng)場合，纏(chan)繞(rao)墊(dian)的(de)(de)外(wai)環(huan)(huan)寬度也越(yue)大。折(zhe)曲(qu)的(de)(de)金屬(shu)帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)使墊(dian)片獲得一定(ding)的(de)(de)彈(dan)性，在緊(jin)固(gu)時(shi)，鋼帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)受壓(ya)，發生彈(dan)性變形，從而使墊(dian)片的(de)(de)鋼帶(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)(dai)和夾裹的(de)(de)非(fei)金屬(shu)材料與法(fa)蘭密封(feng)面(mian)之間保持足夠的(de)(de)壓(ya)緊(jin)力(li)，使介(jie)質通過(guo)密封(feng)面(mian)的(de)(de)阻力(li)大于密封(feng)面(mian)兩側的(de)(de)壓(ya)差，即可(ke)達到(dao)密封(feng)效果。
1.2 金屬包覆墊
金(jin)屬(shu)(shu)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)墊是(shi)一種復合墊片，它兼有金(jin)屬(shu)(shu)和(he)非金(jin)屬(shu)(shu)的(de)特點，具(ju)有強度高(gao)、韌性(xing)好(hao)、耐高(gao)溫和(he)抗腐蝕等特點。按墊片截面通常分為(wei)平(ping)面型(xing)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)和(he)波紋型(xing)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)兩種，是(shi)一種傳統的(de)使用較(jiao)早(zao)的(de)密封墊片，但回彈力有限，要求法蘭(lan)表面平(ping)坦(tan)及(ji)緊(jin)固力很高(gao)才能達(da)到(dao)良(liang)好(hao)密封效果(guo)。
1.3 波齒復合墊
波(bo)齒復(fu)合(he)(he)墊是(shi)以上、下(xia)表面加工成相互錯開的(de)(de)(de)波(bo)齒狀同心(xin)圓溝槽的(de)(de)(de)金(jin)屬環(huan)為骨(gu)架，并(bing)(bing)復(fu)合(he)(he)一定(ding)厚度(du)和(he)密度(du)的(de)(de)(de)膨(peng)脹(zhang)石墨(mo)(mo)材料(liao)(liao)而制成的(de)(de)(de)。金(jin)屬環(huan)即(ji)帶尖齒又呈(cheng)波(bo)紋狀，因此(ci)它(ta)具有金(jin)屬線接觸密封和(he)多(duo)道柔性石墨(mo)(mo)環(huan)的(de)(de)(de)雙重(zhong)功能(neng)，其特殊的(de)(de)(de)結構特點(dian)，確(que)保該墊片(pian)具有優異(yi)的(de)(de)(de)抗蠕(ru)變性，不(bu)存在(zai)(zai)散架、壓(ya)扁(bian)和(he)壓(ya)潰現(xian)象，而且便(bian)于安裝和(he)定(ding)位。使(shi)(shi)用時，由于法(fa)(fa)(fa)蘭(lan)的(de)(de)(de)壓(ya)緊(jin)力作(zuo)用，復(fu)合(he)(he)在(zai)(zai)金(jin)屬骨(gu)架上的(de)(de)(de)石墨(mo)(mo)材料(liao)(liao)被壓(ya)縮(suo)(suo)進入溝槽內，金(jin)屬骨(gu)架上、下(xia)表面的(de)(de)(de)環(huan)形(xing)齒峰(feng)與(yu)法(fa)(fa)(fa)蘭(lan)面緊(jin)密接觸，并(bing)(bing)在(zai)(zai)法(fa)(fa)(fa)蘭(lan)的(de)(de)(de)進一步壓(ya)緊(jin)下(xia)墊片(pian)波(bo)形(xing)產生彈性變形(xing)，使(shi)(shi)膨(peng)脹(zhang)石墨(mo)(mo)被高度(du)壓(ya)縮(suo)(suo)和(he)封閉(bi)在(zai)(zai)金(jin)屬骨(gu)架與(yu)法(fa)(fa)(fa)蘭(lan)面之間所形(xing)成的(de)(de)(de)環(huan)形(xing)密閉(bi)空間里。
2 墊片的性能特點
2.1 力學性能
壓(ya)縮(suo)(suo)回(hui)彈(dan)(dan)性(xing)是(shi)墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)最(zui)基本的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)能。螺(luo)栓(shuan)、法蘭(lan)、墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)連接(jie)結構的(de)(de)(de)(de)密封(feng)，本質上是(shi)通過墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)變(bian)形(xing)以增加流體阻力(li)來實(shi)現的(de)(de)(de)(de)。因此，墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮(suo)(suo)回(hui)彈(dan)(dan)特(te)性(xing)部分(fen)的(de)(de)(de)(de)反映了墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)表面與法蘭(lan)密封(feng)面楔(xie)合形(xing)成的(de)(de)(de)(de)初(chu)始密封(feng)能力(li)。在操(cao)作(zuo)條件下(xia)，介質壓(ya)力(li)和溫度(du)的(de)(de)(de)(de)影響導致螺(luo)栓(shuan)的(de)(de)(de)(de)伸長和法蘭(lan)的(de)(de)(de)(de)變(bian)形(xing)，使(shi)法蘭(lan)密封(feng)面與墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)間產生相對分(fen)離，墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)上的(de)(de)(de)(de)壓(ya)緊力(li)減小，這時，連接(jie)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)緊密與否(fou)，在很大程(cheng)度(du)上反映了墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)回(hui)彈(dan)(dan)能力(li)的(de)(de)(de)(de)好(hao)壞。可(ke)見，墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮(suo)(suo)回(hui)彈(dan)(dan)特(te)性(xing)對密封(feng)連接(jie)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)緊密性(xing)影響很大。從(cong)墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)材(cai)料補償密封(feng)狀態(tai)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)能力(li)來看，真正影響密封(feng)連接(jie)系統(tong)緊密性(xing)的(de)(de)(de)(de)是(shi)墊(dian)片(pian)(pian)(pian)(pian)的(de)(de)(de)(de)回(hui)彈(dan)(dan)量(liang)大小。
波齒復合墊(dian)的壓縮(suo)率和回彈率均(jun)高于(yu)其他兩類墊(dian)片(pian)，其回彈量也較大，力學性能要(yao)好于(yu)金(jin)屬包覆墊(dian)和纏(chan)繞墊(dian)。
2.2 密封性能
密(mi)(mi)封性能是墊片的(de)重要性能指標(biao)。螺栓、法(fa)蘭和(he)墊片組成(cheng)的(de)密(mi)(mi)封系統(tong)的(de)緊密(mi)(mi)性由預緊和(he)工(gong)作(zuo)過程(cheng)中的(de)變形協調來實(shi)現。所(suo)以墊片的(de)密(mi)(mi)封性不僅與(yu)(yu)墊片的(de)材質(zhi)(zhi)有關(guan)，且(qie)與(yu)(yu)結構(gou)尺寸、密(mi)(mi)封結構(gou)形式、介質(zhi)(zhi)特性、介質(zhi)(zhi)壓(ya)力和(he)溫度等特性有關(guan)，并且(qie)與(yu)(yu)螺栓、法(fa)蘭和(he)墊片在(zai)工(gong)作(zuo)中的(de)變形特性有關(guan)。
通常，剛性法蘭的(de)泄漏(lou)量與墊片(pian)的(de)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)力成線性關系，且(qie)隨墊片(pian)上(shang)的(de)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)力的(de)增(zeng)大(da)而減小(xiao)，同(tong)時也隨著介質(zhi)壓(ya)力的(de)升高而增(zeng)大(da)。在同(tong)比壓(ya)力下，墊片(pian)的(de)回彈量越大(da)，其(qi)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)力也越大(da)，相(xiang)比而言波齒復合(he)(he)墊的(de)殘(can)余(yu)(yu)(yu)應(ying)力最(zui)大(da)。而且(qie)，波齒復合(he)(he)墊的(de)膨脹石墨層(ceng)易填補(bu)法蘭面的(de)缺陷部分，故其(qi)具有(you)雙(shuang)重的(de)密封(feng)(feng)效果，由此(ci)可見，在密封(feng)(feng)性能上(shang)波齒復合(he)(he)墊也優于(yu)金屬包覆墊和纏繞(rao)墊。
3 在裝置中的具體應用
3.1 在真空預濃縮器上的應用
中國石油(you)(you)塔里木油(you)(you)田公司石化分公司化肥(fei)裝(zhuang)置真空預(yu)濃(nong)縮器(qi)與(yu)液位槽之間為凹凸面密封(feng)法蘭(lan)，內徑1300mm。在(zai)(zai)正常(chang)生產中，設備(bei)內部介質為濃(nong)度85.55%的(de)(de)尿液，壓力0.03MPa，溫(wen)度102℃。原使(shi)用的(de)(de)是(shi)帶(dai)內環(huan)的(de)(de)聚四氟(fu)乙烯纏繞墊，在(zai)(zai)使(shi)用過程中出現墊片(pian)壓潰的(de)(de)現象（見圖4），導致設備(bei)泄(xie)漏(lou)。在(zai)(zai)2013年的(de)(de)大檢修中將該(gai)墊片(pian)更換為波齒(chi)復合墊，金屬骨架為316L材料(liao)，覆蓋(gai)層為聚四氟(fu)乙烯材料(liao)（見圖5），使(shi)用后再未出現泄(xie)漏(lou)情況，設備(bei)運行良好。
3.2 在真空濃縮器上的應用
化肥裝(zhuang)置(zhi)真空(kong)濃縮器的(de)內徑為1400mm，通(tong)過的(de)介(jie)質(zhi)是(shi)濃度96.03%的(de)尿液，壓(ya)力0.03MPa，溫度134℃。該設備頂部(bu)連接的(de)是(shi)一個(ge)內徑1400mm的(de)大彎管(guan)（見(jian)圖6），彎管(guan)的(de)另一端連接真空(kong)濃縮分離器，均采(cai)用凹凸面密(mi)封法蘭(lan)，原(yuan)使用的(de)是(shi)金(jin)(jin)屬包覆(fu)(fu)墊(dian)(dian)。由于彎管(guan)連接，需要照(zhao)顧到(dao)兩個(ge)密(mi)封面，安裝(zhuang)后(hou)在密(mi)封契合度及螺(luo)栓連接的(de)預緊(jin)力方面很(hen)(hen)難達到(dao)太高的(de)標準，使金(jin)(jin)屬包覆(fu)(fu)墊(dian)(dian)很(hen)(hen)容易壓(ya)偏導(dao)致設備密(mi)封不良（見(jian)圖7），產生泄(xie)漏。此處的(de)泄(xie)漏，將影響(xiang)到(dao)蒸(zheng)發系統的(de)真空(kong)度，導(dao)致真空(kong)抽不起來(lai)，且泄(xie)漏時(shi)空(kong)氣進入設備內部(bu)，漏點不可見(jian)，不易查(cha)找，給裝(zhuang)置(zhi)開(kai)車造成很(hen)(hen)大影響(xiang)。在2013年的(de)檢修中，也將該處的(de)密(mi)封墊(dian)(dian)改為波齒復合墊(dian)(dian)，使用后(hou)效果很(hen)(hen)好，未出現泄(xie)漏問題。
4 結論
保(bao)證法蘭(lan)連接密(mi)封的(de)(de)可靠性(xing)是確保(bao)化工裝置(zhi)長周期(qi)安(an)全(quan)運行的(de)(de)必要條(tiao)件，選擇(ze)好的(de)(de)墊(dian)(dian)片是達(da)到(dao)良(liang)好密(mi)封的(de)(de)重(zhong)要環節。波齒復合(he)墊(dian)(dian)以(yi)其雙重(zhong)密(mi)封和骨架一體的(de)(de)優良(liang)結構(gou)在(zai)力學(xue)性(xing)能和密(mi)封性(xing)能方面均優于纏繞墊(dian)(dian)和金屬包覆(fu)墊(dian)(dian)，在(zai)化工生產中將得到(dao)更廣(guang)泛的(de)(de)應(ying)用(yong)。
