螺栓上的垫片分几种,螺栓上的垫片和弹性垫圈怎么装的

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-02-24 19:40:28

缠绕垫有四种类型,见图2-5.图2-5(a)为基本型;图2-5(b)为带内环的;图2-5(c)为带外环的;图2-5(d)为带内、外环的。钢带剖面形状也有两种:W形和V形。W形钢带回弹性能优于V形,但加工困难,故国内目前绝大部分使用V形。其剖面图见2-6。

螺栓上的垫片分几种,螺栓上的垫片和弹性垫圈怎么装的(5)

钢带材料一般有低碳钢、不锈钢、钛、蒙乃尔合金等,厚度为0.15~0.2mm。国内大都采用低碳钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢。非金属带材中,曾以石棉带为主,近年来,柔性石墨材料得到迅速发展,大有取代石棉缠绕垫之势。此外,国外还出现了聚四氟乙烯带、陶瓷纤维纸、碳纤维纸缠绕垫片。缠绕垫的标准有JB1162-82.

加内、外环对增进缠绕垫的密封性能有一定作用。由于金属带的断面形状使缠绕垫获得一定弹性,再加上内、外环,则当基本型垫片受压时,外环和内环分别处于受拉和受压状态;当基本型垫片载荷下降时,内、外环储藏的能量释放,提高了垫片的回弹力。与其它类型垫片相比,增强了对压力和温度变化的适应能力,二次紧固的必要性也大大减少。

另外,加内环可阻止由于过度紧固造成的垫片压损,减小法兰之间的间隙,防止因流体涡流对垫片的侵蚀;加外环有利于安装时垫片的定位。

3、金属垫片

强制型密封常用的金属垫片有金属平垫、波形垫、齿形垫、环形垫(包括八角垫、椭圆垫两种)。这些垫片制造比较复杂,特别对于直径大的垫片(如环形垫),需经卷制、焊接、探伤、车削多道工艺,精度和表面粗糙度要求相对高一些,故成本也高,一般用于高温、高压和非金属垫以及金属包垫所不能胜任的苛刻条件下。

金属垫片根据介质的温度和物性,通常选用铝、铜、软钢、纯铁、不锈钢、钛、蒙乃尔合金等材料。例如,合成氨装置中常用铝和软钢,而尿素装置中则多用1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti;高温时可采用1Cr18Ni9Ti、蒙乃尔合金,低温中0Cr18Ni9较为合适。

三、垫片的选择

1、选择时的注意事项

正确选用密封垫片是保证设备无泄漏之关键。对于同一种工况,一般有若干种垫片可供选择。必须根据介质的物性、压力、温度和设备大小、操作条件、连续运转周期长短等情况,合理地选择垫片,扬长避短,充分发挥各种垫片的特点。

选择垫片时,应充分考虑下列因素:

(1)有良好的弹性和恢复性,能适应压力变化和温度波动;

(2)有适当的柔软性,能与接触面很好地贴合;

(3)不污染工艺介质;

(4)有足够的韧性而不因压力和紧固力造成破环;

(5)低温时不硬化,收缩量小;

(6)加工性能好,安装、压紧方便;

(7)不粘结密封面、拆卸容易;

(8)价格便宜,使用寿命长。

在垫片的使用中,压力和温度二者是相互制约的,随着温度的升高,在设备运转一段时间后,垫片材料发生软化、蠕变、应力松弛现象,机械强度也会下降,密封的压力降低。反之亦然。例如,手册上列举高压石棉橡胶板XB450在水、蒸汽介质中,使用温度450℃、压力<6MPa(该材料作密封性能试验时,在440℃~450℃、12MPa的蒸汽中保压30分钟)。但在长期实际使用中,温度若达到450℃,所能密封的压力仅0.3~0.4MPa。对于渗透性强的气体介质则仅有0.1~0.2MPa。

上述情况,在选用时应予以充分考虑。

2、国产垫片的选用

(1)工业橡胶板 天然橡胶适用于水、海水、空气、惰性气体、碱类、盐类水溶液等介质,但不耐矿物油和非极性溶剂,长期使用温度不超过90℃,低温性能优异,可在-60℃以上使用。

丁腈橡胶适用于石油类产品,如石油、润滑油、燃料油等,长期使用温度为120℃,如在热油中可耐150℃,低温为-10~-20℃。

氯丁橡胶适用于海水、弱酸、弱碱、盐溶液,耐氧和臭氧老化性能优异,耐油性次于丁腈橡胶而优于其他通用橡胶,长期使用温度低于90℃,最高使用温度不超过130℃,低温为-30~-50℃。

氟橡胶有多个品种,它们分别具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶剂性能。可以在几乎所有的酸类介质以及一些油和溶剂中使用,长期使用温度低于200℃。

橡胶板材作为法兰垫片,多用于管道或经常拆卸的人孔、手孔,压力不超过1.568MPa。因在各类垫片中,橡胶垫片最软,贴合性能好,在较小的预紧力下就能发挥密封效果。正因如此,在承受内压时,因垫片偏厚或硬度偏低而容易被挤出。

橡胶板材在苯、酮、醚等有机溶剂中使用,易出现溶胀、增重、变软、发粘现象,导致密封失效。一般溶胀度超过30%就不能使用。

在低压(尤其是0.6MPa以下)、真空情况下,采用橡胶垫较为适宜。橡胶材料致密性好,透气率低。例如氟橡胶,最适宜作真空容器的密封垫片,真空度最高可达1.3×10-7Pa。橡胶垫在10-1~10-7Pa真空度范围使用时,需经烘焙和抽气处理。

石棉橡胶板价格较其它垫片低,使用方便;最大问题是:垫片材料虽然加入了橡胶和一些填充剂,仍无法将那些串通的微小孔隙完全填满,存在微量渗透。故在污染性极强的介质中,即使压力、温度不高也不能使用。当用于一些高温油类介质时,通常在使用后期,由于橡胶和填充剂碳化,强度降低,材质变疏松,便在界面和垫片内部产生渗透,出现结焦和发烟现象。另外,石棉橡胶板在高温下易粘结在法兰密封面上,给更换垫片带来了许多麻烦。

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在受热状态下,垫片在各种介质中的使用压力取决于垫片材料的强度保持率。石棉纤维材料中存在着结晶水和吸附水。110℃时,纤维之间的吸附水已有2/3析出,纤维的抗拉强度约降低10%;368℃时,吸附水全部析出,纤维的抗拉强度约降低20%;超过500℃,结晶水开始析出,强度则更低。介质对石棉橡胶板的强度影响也很大。例如,在航空润滑油和航空燃油中,400号耐油石棉橡胶板横向抗拉强度相差80%,这是由于航空燃油对板材中橡胶的溶胀比航空润滑油严重之故。考虑到上述因素,国产石棉橡胶板XB450的推荐安全使用范围:温度250℃~300℃,压力3~3.5MPa;400号耐油石棉橡胶板使用温度不宜超过350℃。

石棉橡胶板含有氯离子和硫化物,吸水后容易与金属法兰形成腐蚀原电池,尤其是耐油石棉橡胶板中硫磺含量高出普通石棉橡胶板好几倍,故在非油性介质中不宜使用。垫片在油品和溶剂类介质中会发生溶胀现象,但在一定范围内,对密封性能基本没有什么影响。例如,400号耐油石棉橡胶板在常温航空燃油中作24小时浸泡试验,要求因吸油重量增加不得超过15%。

国产石棉橡胶板与国外名牌产品相比尚有一定差距。某单位的统计数字表明,在超过350℃的油介质中,凡使用石棉橡胶板不漏的大多为进口产品。图2-7是日本石油工业标准JPI-7S-71《石油工业用石棉橡胶板使用标准》,使用期限约为一年。图2-7(a)为该材料标准的A种,国产垫片中XB350和NY300的抗拉强度和使用温度与它接近。图2-7(b)为该材料标准的B种,国产垫片XB450和400号耐油石棉橡胶板的抗拉强度和使用温度超过或接近它。故图2-7对国产石棉橡胶板的使用有一定的参考价值。

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(3)聚四氟乙烯 聚四氟乙烯在受压及高温下易冷流及蠕变,故一般用于低压、中温、强腐蚀以及不允许污染的介质,如强酸、强碱、卤素、药品等。安全使用温度在150℃,压力1MPa以下。填充聚四氟乙烯虽然强度高些,但使用温度也不超过200℃,且耐腐蚀能力下降。聚四氟乙烯包垫最高使用压力一般不超过2MPa。图2-8表示某一试验中,聚四氟乙烯垫片以及包垫的使用曲线。

由2-8(a)可见,由于温度升高,材料发生蠕变,致使密封压力明显下降。即使不升温,随着时间的延长,密封面的压紧应力也会下降,产生“应力松弛现象(见图2-8(b))”。该现象在各种垫片中都会产生,只是聚四氟乙烯垫的应力松弛现象较为严重,应予注意。

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