1、设备密封技术,泄露与密封,泄露是机械设备常见的故障之一，造成泄漏的原因主要有两个方面：一是机械加工存在问题，机械产品的表面存在各种缺陷及形状、尺寸的偏差。因此，在机械零件连接处不可避免的会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。消除或减少任何一因素都可以阻止泄漏。,密封的作用,密封的作用就是将结合面间的间隙封住、隔离或切断泄露通道，增加泄露通道的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄漏介质造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。一般来讲，静密封可能达到“零泄漏”（密封的泄漏量为零的理想情况称为“零泄漏”。)但对于动密封，由于接触密封的任何相对位移都回给
2、接合表面上粗糙处泄漏介质创造条件，要达到零泄漏是特别困难的。,密封的分类,可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面的动密封。静密封主要有垫片密封、胶密封和法兰密封。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种类型。,按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、自紧式密封和半自紧式密封三类。强制型密封：完全靠外力(如螺栓)对垫片施加载荷；自紧式密封：主要利用介质的压力对垫片施加载荷；半自紧式密封：上述两种方法兼而有之。 按操作压力：中、低压和高压密封。低压密封：P100MPa,垫片密封分类,垫片密封结构及工作原理,图2-1 垫片密封的结构1螺母，2螺栓，3垫片，4法兰,在上、下法兰间放入垫片并拧
3、紧螺栓后，法兰将垫片压紧。当通入介质后，泄露的途径有两条:一是通过垫片内部渗漏；二是通过垫片与两法兰之间泄漏。前者称为渗透泄露，后者称为界面泄露。 界面泄露与法兰密封面的选择、加工精度、垫片的尺寸、材料性能、紧固方法和压缩程度等因素紧密相关。,垫片泄漏的方式,两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。,穿漏 渗漏,P,O,9,植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可用作静密封材料。 最常用的有橡胶、石棉、非石棉纤维、聚四氟乙烯、柔性石墨以及诸多种类的金属和合金。,常用静密封材料和元件,10,石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为温石棉和蓝石棉(强酸性介质) 石棉的化学性能稳定、机械强度高，具有较好的耐热、
4、耐蚀性能。 石棉橡胶板具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性和耐化学腐蚀性，又具有较好的柔软性和弹性，且价格低廉。 石棉橡胶板的安全使用温度为50400。其适用压力范围一般不超过5MPa。,石棉,11,具有优良的化学稳定性，可适用于多种腐蚀性介质,聚四氟乙烯无毒，无污染。 使用温度一般在196200范围内。 耐热性能、抗蠕变性能差。 在PTFE中按一定比例掺入不同性能的材料，可以明显改善其耐热性和冷流性。,聚四氟乙烯,12,可制成各种不同形状的密封垫片。 特点是耐高压、适应温度范围广、化学稳定性好。 带有增强骨架的柔性石墨垫片，可适应压力10MPa、温度200550的各种流体。 柔性石墨对介质有一定污
5、染。,柔性石墨,13,用在高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体等工况条件下。 金属垫片的种类很多，常用的有中空O型环，金属环及金属波形、平形、齿形密封垫片等。 常用的材料有软钢、铜、铝、银、不锈钢、铬钢、蒙乃尔合金等。 金属垫片密封要求较大的密封比压，法兰面应具有足够的硬度和表面光洁度。 金属平垫不适用于温度、压力波动较大的场合。,金属垫片,14,由金属和非金属材料可以制成金属包覆垫片、缠绕式垫片、非金属贴覆垫片等复合（组合）密封垫片。 其压缩、回弹性能好、与法兰表面贴合能力强。能在高温、低温、冲击振动等循环交变载荷等各种苛刻条件下，保持优良的密封性能。,金属包覆垫片,垫片的选用,
6、垫片选用的原则 选择垫片时，首先参考已经在相似工况下的使用经验，同时 应考虑下列因素： 有良好的弹性和恢复性，能适应压力变化和温度波动； 有适当的柔软性，能与接触面很好地贴合； 不污染工艺介质； 有足够的韧性及强度，不会在压力和紧固力下造成破环； 低温时不硬化，收缩量小，高温时不软化，抗蠕变性能好； 加工性能好，安装、压紧方便； 不粘结密封面，拆卸容易； 价格便宜，使用寿命长。,垫片的尺寸,垫片的尺寸指垫片接触面的宽度和厚度一般而言，垫片宽则密封性能好。但垫片的宽度增加到一定值后，其密封性能的提高就不明显了（橡胶垫片的宽度超出法兰接触面是容易被挤出） 垫片越宽，垫片所需的压紧力越大。连接件的强
7、度、刚度要求就越高，结构相对笨重，因此，在保证密封性能的前提下，只要垫片不被压坏，宽度小些好。 我国现行的有关标准中，压力容器法兰用非金属软垫片的宽度一般在18-30mm之间，金属包垫的宽度则在16-25mm之间。,垫片的厚度越厚，相对弹性越好。但在垫片受压时，存在滑移现象，容易造成压紧力分布不均匀，垫片局部压坏或挤出，垫片本身产生渗透泄露。 一般来说，设备密封直径在500mm以下，垫片厚度1.5-3mm，密封直径大于500mm时，厚度3mm。（石棉橡胶板的厚度不宜超过3mm）,密封点泄露的主要原因,(a) 全平面型压紧面（Flat face）：柔软材料垫片，或铸铁、搪瓷、塑料等低压法兰场合。
8、(b) 突出平面型压紧面（Raised face）：p2.5MPa，加三、四道周向沟槽后，可以提高密封压力。简单但不易对中，螺栓力大。(c) 凹凸型压紧面（Malefemale face）：便于对中，垫片不易被挤出和吹出，p6.4MPa(d) 榫槽型压紧面（Tonguegroove face）：垫片窄，螺栓力小，安装简单，不会偏，且少受冲刷和腐蚀。但是结构复杂，更换垫片困难（有小技巧：安装时在密封垫上涂石墨），适用于易燃易爆和高度或极度危害等重要场合。(e) 梯形压紧面（Trapezium face）：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金属垫圈 八角垫、椭圆垫,法兰密封面型式和加工要求,平面型
9、,22,1)、平面法兰 平面法兰的密封面是一光滑平面，有时也在密封面上开有数条截面为三角形的同心圆沟槽（也称水线）适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫片、金属包垫、缠绕式垫片(可同时带内环或外环或内外环)。结构简单，加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公称压力P2.45MPa时使用。在0.6MPa压力以下、温度不高的场所尤为适宜。但与密封垫片的接触面积较大(特别是管道用宽面法兰)，密封所需的压紧力大，安装时垫片不易定位预紧后，垫片易在半径方向变形移动。对聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜使用该种密封面。另外，当垫片要重复利用时(如缠绕垫)，密封面上不加工三角沟槽。,凹凸型,24,2
10、)、凹凸面法兰 该法兰有一个凹面和一个凸面组合而成，垫片放置在凹面内。适用垫片：各种非金属平垫片、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片(基本型或带内环)、金属波形垫、金属平垫、金属齿形垫。特点：垫片不易被挤出(外侧约束、内侧受压)，装配时便于对中，故工作压力范围比平面法兰宽，用于密封要求较严的场合，由于内侧无约束，对操作温度高、封口直径大的设备，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。垫片内侧变形使垫片压紧应力减小，会导致密封失效。采用榫槽面法兰或带有两道止口的凹凸面法兰才能密封。,榫槽型密封面,26,3)、榫槽面法兰 该法兰由一个榫面和一槽面组成，垫片置于槽面。适用垫片：金属和非金属平垫、金属包垫、
11、缠绕垫(基本型)等。垫片在槽内各个方向被约束，不会被挤出变形，压紧应力变化小，垫片宽度可小一些，从而压紧面积最小(只足平面和凹凸面法兰的52一68)，垫片受力均匀，密封性很好。可用于高压、易燃、易爆、有毒介质等密封要求严格的场合。这种密封面垫片安装时对中性好，但密封面加工和更换垫片较为困难。,垫片的安装,检查法兰类型是否符合要求，密封面是否光洁，有无机械损伤、径向划痕和锈蚀。对螺栓和螺母进行下列检查：1.材质、类型、尺寸是否符合要求。2.螺母在螺栓上应转动灵活，不晃动。3.螺纹不允许有断缺现象。4.螺栓不允许有弯曲现象。对垫片进行下列检查：1.垫片的材质、类型、尺寸是否符合要求，表面不允许有机械损伤、径向划痕、严重锈蚀、内外边缘破损等现象。,检查管道与法兰安装质量是否有以下缺陷：1.偏口。（管道不垂直、不同心、法兰不平行）2.错口。（管道和法兰垂直，但两法兰不同心）不用其他工具将螺栓自由穿入螺栓孔为合格3.张口。（法兰间隙过大）,无论使用任何工具，上紧螺栓必须多次进行，一般中、低压设备分2-3次拧紧，高压设备4-5次,按顺序拧紧螺栓,填料函密封,填料套,填料,压盖,螺栓,螺母,填料函基本结构,
