第厶章垫片密封 流体密封 2.1垫片密封 212、3)垫片 图3-7垫片的一般化结构 a一内环;b一密封元件;c一外环;d一表面层; 1)垫片的一般结构: e一内增强层;f一抗粘结处理 1.密封元件(b作用是阻止泄漏,常用的材料为非金属材料,如柔性石墨、 聚四氟乙烯、云母或普通的橡胶粘结纤维等。此外,密封元件的结构材料 也可以是刚性的或柔性的金属。 2.内增强层(e):对于非金属材料的密封元件通常通过插入金属材料e予以 增强,同时也方便了如石墨或云母等易碎材料的加工。增强材料可以是金 属箔、丝网或薄板,金属薄板常用冲方刺孔的方式提高增强效果和增加弹 性,并能过粘合剂和/或辊压将它们贴合在一起(也称半金属垫片) 3.表面层d,抗粘结处理f:密封元件也可设一表面层d或来增加密封效果 和防止与密封粘结,密封垫片的应力也取决于这些层。表面层材料可以是 PTFE或屈服强度低的金属薄衬(如金、黄铜、软钢、钛、锆、蒙乃等) 也可以采用镀层,如铅、锡、铝、PTFE、PEF、金、银等,对柔性金属密 封环而言,镀层还能有效降低载荷的作用
第 2章 2.1 垫片密封 （1）垫片的一般结构： 1. 密封元件(b):作用是阻止泄漏，常用的材料为非金属材料，如柔性石墨、 聚四氟乙烯、云母或普通的橡胶粘结纤维等。此外，密封元件的结构材料 也可以是刚性的或柔性的金属。 2. 内增强层(e)：对于非金属材料的密封元件通常通过插入金属材料e予以 增强，同时也方便了如石墨或云母等易碎材料的加工。增强材料可以是金 属箔、丝网或薄板，金属薄板常用冲方刺孔的方式提高增强效果和增加弹 性，并能过粘合剂和/或辊压将它们贴合在一起（也称半金属垫片）。 3. 表面层d，抗粘结处理f：密封元件也可设一表面层d或f来增加密封效果 和防止与密封粘结，密封垫片的应力也取决于这些层。表面层材料可以是 PTFE或屈服强度低的金属薄衬（如金、黄铜、软钢、钛、锆、蒙乃等） 也可以采用镀层，如铅、锡、铝、PTFE、PEF、金、银等，对柔性金属密 封环而言，镀层还能有效降低载荷的作用。 垫片密封 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (1)垫片的一般结构: 2.外环: 帮助密封元件对中,防止密封元件过分压紧防止垫片吹出和减少法兰转动 等材料多为实心金属。不要求耐腐蚀。 3.内环: 防止密封元件因沿垫片内圈的刚性不足向内屈服;填补密封件与管道或 容器内孔之间了空隙以避免此空隙干扰流体的流动和由此引起流体对垫片 的冲蚀 图3-2垫片泄漏的形式 ①一泄漏;②一渗透;③一吹出
第 2章 垫片密封 （1）垫片的一般结构： 2. 外环: 帮助密封元件对中,防止密封元件过分压紧,防止垫片吹出和减少法兰转动 等.材料多为实心金属。不要求耐腐蚀。 3. 内环: 防止密封元件因沿垫片内圈的刚性不足向内屈服;填补密封件与管道或 容器内孔之间了空隙,以避免此空隙干扰流体的流动和由此引起流体对垫片 的冲蚀. 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (2)垫片的基本类型(图3-9) 垫片 非金属垫片 半金属垫片 金属垫片 ①橡胶板垫片 ①金属包覆平垫片 ①金属平垫片 ②石棉橡胶板垫片 ②金属包覆波形垫片 ②金属波形垫片 ③无石棉橡胶板垫片③金属缠绕垫片 ③金属齿形垫片 ④PTFE板垫片 ④金属增强复合垫片 ④金属中空O形环 ⑤金属波齿复合垫片 ⑤金属△形环 ⑥金属齿形复合垫片 ⑥金属八角(椭圆)环 ⑦金属透镜垫 图3-9垫片的分类
第 2章 垫片密封 （2）垫片的基本类型（图3-9） 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 压力温度 种类 示薏图 MPae 纸垫片 软钢纸板 <04<120。燃料油、润滑油、水等 皮垫片牛皮或漫油、蜡,合成橡胶, 合成树脂 6010k、油、空气等 1.33×104104 水、海水、空气,情性气体,盐类水溶 橡胶垫片·盟□ 天然橡胶 ~0.6 液,稀硫酸等 普通橡胶板 40-60空气、水、制动液等。 非夹布橡胶垫片区□夹布橡胶 ≈06-30-60海水, 空气、润滑油和燃料油等 金 酸碱稀浴液及氟,具有氧化性的蒸汽及 属软聚氯乙烯垫片区口软果氯乙烯板 ≤1 气体 聚四氟乙烯垫片区聚四氟乙烯板 封四氟乙烯 垫 三四氟乙烯薄包楼胶石3012、剂油类 包垫片 板或橡胶板 高压橡胶石棉板 ≤60≤450。空气、蒸汽、氨,焦炉气,水,海水 橡胶石棉垫片國□中压橡胶石棉板 40≤350液氨,≤9%硫酸,≤3盐酡硫氨、甲 低压橡胶石棉板 ≤200胺,烧碱、聚苯乙烯等。 耐油、耐低温、耐高温橡胶φ|1.33×10-12-60~-200 燃料油、润滑油、液压油,空气水蒸 o形橡胶圈。② 热空气等 耐酸碱橡晈 <25-25~80≤20%硫酸,盐酸,氢氧化钠,氢氧化钾
第 2章 垫片密封 （2）垫片的基本类型——非金属软垫片 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (2)垫片的基本类型—半金属垫片 垫片 应用范围 压力温度 种类 示意图 材料 介质 MPa+ 夹金属丝(网)x 铜(钢或不锈钢)丝和石棉交 内燃机用 石棉垫片φ 织而成 金属带:紫铜,铝,08(钢, 复合密封垫 合缠绕垫片國《《一 0Cr13, 2 Cr13, OCr18N19T1F 排非金属带:特制石棉,柔性石 墨,聚四氟乙烯 蒸汽,氢气,压缩空气,天然气,油品 ≤64 600溶剂,重油,丙稀,烧碱,酸,碱,液 金属包 金属:紫铜,软钢,铝,合金 化气,水 平垫片 钢,不锈钢等, 波形金属 非金属:石棉板,橡胶石棉板 包垫片心 聚四氟乙烯板,陶瓷纤维心
第 2章 垫片密封 （2）垫片的基本类型——半金属垫片 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (2)垫片的基本类型金属垫片 应用范围 压力温度 种类 示意图 材料 介质 型 金属平垫片 紫铜,铝,铅,软钢,不锈钢 ≈6004 合金钢 1016~204 金属齿形垫片c 8(10)钢,铝,铅合金钢, ≥404≈600 1Cr130r13), 金属八角 垫片 金属密封 金属椭圆 蒸汽,氢气,压缩空气,天然气油品, 垫片 10钢,1Cr13,合金钢,不锈>64≈600洽剂,重油,丙稀,烧碱,酸,碱, 钢等 气,水 垫金属透镜 垫片 金属空心 铜,铝,低碳钢,不锈钢,合 低温~ 真空~高压 密封圈 金钢 高温 金属丝垫。②二 铜丝,无氧铜丝,高纯铝丝, 1.33×10-164-196-450 金丝,银丝
第 2章 垫片密封 （2）垫片的基本类型——金属垫片 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (3)垫片的重要性能 a.垫片的力学性能 载荷变形形为 压缩性和回弹性 拉伸强度 压缩强度 蠕变松弛行为 PXT b.垫的高温性能 c.垫片的密封形为
第 2章 垫片密封 （3）垫片的重要性能: a. 垫片的力学性能: 载荷-变形形为 压缩性和回弹性 拉伸强度 压缩强度 蠕变松弛行为 PxT b. 垫的高温性能 c. 垫片的密封形为 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (3)垫片的重要性能a.垫片的力学性能载荷变形形为 a.垫片通常不完全是弹性,应力与应变没有单一的弹性响应关系呈非线性 在图形上表现出滞后曲线的特性即存在残余变形 b.不同材质的应力与应变曲线不同 c.应力与应变曲线可受温度影响 江gl 翻 垫片变形δg 图3-3垫片应力与变形的关系
第 2章 垫片密封 （3）垫片的重要性能——a. 垫片的力学性能——载荷-变形形为 a. 垫片通常不完全是弹性,应力与应变没有单一的弹性响应关系,呈非线性, 在图形上表现出滞后曲线的特性,即存在残余变形. b. 不同材质的应力与应变曲线不同. c. 应力与应变曲线可受温度影响 2.1.2.3 垫片
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (3)垫片的重要性能垫片的力学性能压缩性和回弹性 压缩性:初始压缩后垫片厚度的改变量表征了垫片刚性的大小 C=[(-)/4×1004 回弹性:当压缩载荷卸除后,垫片厚度的回复量,它对操作时因压力或其 他原因引起密封面的分离进行补偿以保持接头的密封能力 =[-t)(0-)×00% 垫片的原始厚度 垫片在规定载荷下的厚度 垫片在回复载荷下的厚度 影响因素:垫片材料和结构形式,温度、厚度和垫片应力等因素
第 2章 垫片密封 （3）垫片的重要性能——垫片的力学性能——压缩性和回弹性 压缩性:初始压缩后垫片厚度的改变量,表征了垫片刚性的大小. 回弹性:当压缩载荷卸除后,垫片厚度的回复量,它对操作时因压力或其 他原因引起密封面的分离进行补偿,以保持接头的密封能力. 影响因素：垫片材料和结构形式，温度、厚度和垫片应力等因素。 2.1.2.3 垫片 C t t t = − ( )/ 100% 0 0 c 0 0 ( ) /( ) 100% r c c c r T t t t t t t t = − − − − − 垫片的原始厚度 垫片在规定载荷下的厚度 垫片在回复载荷下的厚度
第厶章垫片密封 流体密封 21.23)垫片 (3)垫片的重要性能垫片的力学性能拉伸强度 是构成材料的基本需要,也是垫片发生吹出时不引起撕裂的需要对 于用通常压缩法制成的各种橡胶粘结纤维增强材料制成的非金属垫片横 向拉伸强度小于纵向拉伸强度,般考虑横向拉伸强度其他半金属垫片 和金属垫拉伸强度比金属板材高得多因此不是主要考虑因素 一②彩
第 2章 垫片密封 （3）垫片的重要性能——垫片的力学性能——拉伸强度 是构成材料的基本需要,也是垫片发生吹出时不引起撕裂的需要.对 于用通常压缩法制成的各种橡胶粘结纤维增强材料制成的非金属垫片,横 向拉伸强度小于纵向拉伸强度,一般考虑横向拉伸强度.其他半金属垫片 和金属垫,拉伸强度比金属板材高得多,因此不是主要考虑因素. 2.1.2.3 垫片