柔性石墨金属波齿复合垫片研究进展.pdf

第40卷第3期
化工机械
柔性石瞾金属波齿复合垫片研究进展
李力驳*2张策纷李多民2
(1.太原理工大学化学化工学院;2.广东石油化工学院机电工程学院)
摘要介绍了波齿复合垫片的结构特点、密封机理和性能特点。总结了对波齿复合垫片各方面的研
究成果以及波齿复合垫片在石化装置中的应用,提出现在亟待解决的问题是垫片的系列化和标准化。
开展波齿复合垫片在各种应用场合的研究对于保摩企业设备的安全、定运行具有重要的价值和意义。
关词波齿复合片结构性能
中图分类号T050.4“3文标识码A
文查绵号0254-6094(2013)03-0293-04
在石油化工等企业中,螺栓法兰连接泄漏是下,柔性石墨被压缔并填补法兰密封面上的缺陷,
影响企业长周期、安全生产的一个重要因素。目波形金属骨架上的一道道环状齿峰与法兰密封面
前使用的一些垫片(如缠绕墊、橡胶板垫及包覆形成线密封。波形金属骨架处于弹性阶段,使密
墊等)存在易压溃、易散架及预压紧力高等缺封面一直保持足够的压力,柔性石墨形成的环状
陷",x难以满足各式各样的密封要求。波齿复合密封与金属骨架齿峰形成的一道线密封保证垫
垫片综合了金属密封件与非金属密封件的性能优片密封一直处于良好状态。当装置中压力升起,
点一密封性能好、压缩回弹性能好、耐高低温和法兰面与垫片有分离的趋势,波齿复合垫片波形
抗腐蚀性能强、适用范围广、使用寿命长、安装方金属骨架回弹使得密封面保持紧密接触。这样,
便、经济性好,是经受了实践考验的具有很大优越无论是在正常工作还是开停车的状态下,法兰与
性的垫片2。目前已在石油化工、治金、制药及垫片密封面都能够一直保持足够大的压力,保证
电力等行业得到了广泛应用,并取得了良好效果。密封的效果。
波齿复合垫片介绍
1.2性能特点
结构特点及密封机理
密封性能优异。波齿复合墊片以其特殊的结
波齿复合垫片是由特定结构参数的波形金属构以及材料组合,使得墊片在工作时能够填补法
骨架与柔性石墨材料复合而成。金属骨架上下表兰面的缺陷并且处于弹性变形阶段。波形金属骨
面加工形成一条条同心圆弧沟,其表面再复合架使得柔性石墨层与法兰密封面保持紧密接触,
一层适当厚度的柔性石材料,这样便形成一个同心圆弧沟槽在密封面形成分隔开的环状密封
整体结构的墊片。波齿复合垫片常用的金属骨架这些使得被齿复合垫片在各种工况及环境下都能
材料与低碳钢骨架相比,在同样的垫片应力下,不保持优异的密封性能。
锈钢骨架的垫片压缩率小,回弹率大?。
压缩回弹性能优良。波齿复合垫片工作时,
波齿复合垫片的结构型式有基本型、带定位即使在较高的法兰压紧力作用下,金属骨架主体
环型和带定位耳型3种(图1)。其中,基本型波也保持较低的应力状态,具有很好的回弹性能。
齿复合垫片适用于榫槽面和凹凸面法兰,带定位波齿复合墊片的压缩回弹性能随垫片结构参数的
环型和带定位耳型适用于全平面和突面法兰。
不同而不同,适当的垫片应力、适当的结构参数可
波齿复合垫片工作时,在法兰压紧力的作用以保证垫片具有良好的综合性能
李力驳,男,1987年2月生,上研究生。山西省太原市,030024
万方数据
化工机械
2013年
金属骨架
朵性石
金属骨架
性石墨
a:.基本型
b.带定位环型
金属骨架
柔性石墨
定位
C.带定位耳型
1柔性石墨全属波齿复合垫片
耐高低温。石墨材料熔点高,在高温工作环部的波峰上?
境中,石墨覆层不会与法兰密封面发生粘合。与
C.随金属骨架圆弧半径的增大,相应点的最
波形金属骨架复合后,波齿复合垫片兼具了两者大应力值增大、压缩率増大、回弹率降低,这说明
的优点,适用于高低温场合,并且保持良好的密封大圆弧条件下承载能力削弱,柔性增大塑性变形
性能。根据不同的结构材料,波齿复合垫片适用增加,有利于形成预紧密封,然而在温度和时间的
温度最低可达-200℃,最高达到800℃以上。
作用下,应力松弛严重“;
抗腐蚀性能强。波齿复合垫片由于材料和结
d.随着齿距的增大,齿尖上的应力迅速增
构的优越性,具有良好的耐腐蚀性能,适用于大多大,整个环上的应力分布趋于不均匀,变形增大,
数介质腐蚀的场合。
整个环的刚度减小?;
使用寿命长。波齿复合垫片不存在散架、扭
e.随着波齿数的增加,垫片承载能力加
圈等问题,储运、安装方便,并且可以重复使用。大』、应力减小,压缩率减小,回弹率相对增
2中低温螺栓法兰连接波齿墊研究进展
大
波齿复合垫片以其优异的性能在中低温螺栓
当波齿深度较小时,环上最大应力随金属
法兰连接中得到了广泛应用,然而,GB/T19066.骨架厚度的增加而减小,且厚度较大的波齿环上
1-2008中仅给出了其厚度要求,波齿复合垫片的的应力分布也较均匀,随着齿深的增加,厚度对波
系列化、标准化是亟待解决的问题。许多学者研齿环上应力的影响趋向不明显,这时,环上最大应
究了波齿复合垫片结构参数与垫片性能的关系,力将主要由波齿结构决定り。
总结有如下几点:
谢苏江等?的研究表明:采用不锈钢材料为
a.应力在波峰处数值较大,在垫片内径及骨架,齿距在3~5mm,柔性石墨密度在1.lg/em
外径处出现应力极值
左右,柔性石墨履层厚度在1.3mm左右的墊片具
b.波齿垫骨架的最大变形节点位于垫片中有较好的综合性能。江坚通过对不同波齿结
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