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1、垫片基础知识一、基本概念1.垫片密封原理：垫片密封是靠外力压紧密封垫片，使其本身发生弹性或塑性变形，以填满密封面上的微观凹凸不平来实现。也就是利用密封面上的比压使介质通过密封面的阻力大于密封面两侧的介质压力差来实现密封。2.垫片密封的泄漏有二种：渗透泄漏与界面泄漏渗透泄漏(垫片中间泄露)：对非金属材料而言，从材料的微观结构看，本身存在微小缝隙和细微的毛细管。具有一定压力的流体自然容易通过它们泄漏出来，此泄漏称为渗透泄漏，其泄漏量约占总泄漏量的1020。可以采用不同材料的复合或机械组合型式形成不渗透性的结构。或者使用较大的压紧力使材料更加密实，减少以至消除泄漏。界面泄漏(两连接面泄露)：两连接表
2、面（即密封面）从机械加工的微观纹理来看存在粗糙度和变形，它们与垫片之间总存在泄漏通道，由此产生的泄漏叫界面泄漏，其泄漏量约占总泄漏量的8090。界面泄漏与垫片材料的性质、接头的机械性质与状态、密封流淌的特性以及紧固件的夹紧程度有关。总结:要少泄露,首先垫片要“夹紧”，同时要求垫片有一定的“回弹力”以回弹填满空隙，否则也不行。回弹力取决于垫片本身的材质和结构及使用条件（温度、压力）。垫片夹紧后（初始密封），在介质压力作用下（垫片内侧直接和介质接触）的密封叫工作密封。从理论上说，预紧应力愈大，垫片中贮存的弹性应变能也愈大，因而可用于补偿分离或松弛的余地也就愈大，当然要以密封材料本身最大弹性变形能力
3、为极限。紧固件因受热引起应力松弛、垫片老化弹性下降，垫片长期受压等原因都可能导致“昨天不漏今天漏”。二、钢制管法兰用垫片标记根据现行国家标准钢制管法兰、垫片、紧固件（HG/T 2059220635-2009）的要求，钢制管法兰用垫片（PN系列）标记规定如下：其中：a为标准编号1、HG/T 20606-2009 钢制管法兰用非金属平垫片（PN系列）；2、 HG/T 20607-2009 钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片（PN系列）；3、HG/T 20609-2009 钢制管法兰用金属包覆垫片（PN系列）；4、HG/T 20610-2009 钢制管法兰用缠绕式垫片（PN系列）；5、 HG/T 206
4、11-2009 钢制管法兰具有覆盖层的齿形组合垫（PN系列）；6、HG/T 20612-2009 钢制管法兰非金属环形垫（PN系列）。b为垫片名称1、非金属平垫片用“垫片”表示；2、聚四氟乙烯包覆垫片用“四氟包覆垫” 表示；3、金属包覆垫片用“金属包垫片”表示；4、缠绕式垫片用“缠绕垫”表示；5、具有覆盖层的齿形组合垫用“齿形垫”表示。6、非金属环形垫用“椭圆垫/八角垫”表示。c为密封面型式代号（与相应的法兰配套）表1 非金属平垫片密封面型式代号及公称压力范围密封面型式（代号）公称压力PN全平面（FF）2.516突面（RF）2.563凹面/凸面（FM/M）1063榫面/槽面（T/G）1063表
5、2 缠绕式垫片型式及代号类型代号断面形状适用法兰密封面型式基本型A榫面/槽面带内环型B凹面/凸面带对中环型C突面a带内环和对中环型D突面a注：1.a也适用于全平面的法兰密封面；2.金属缠绕式垫片适用的公称压力为：PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160图1 B、C、D型缠绕式垫片d为公称尺寸（DN）e为公称压力（PN）f为材料代号1、非金属平垫片材料代号由“垫片（主）材料代号/包边材料代号”标记，若无包边材料，则省略不写，只写垫片材料代号。表3 非金属平垫片使用条件类别名称标准代号适用范围最大（pT）(MPa)公称压力PN工作温度（）橡胶天然橡胶aNR16508060氯丁
6、橡胶CR162010060丁腈橡胶NBR162011060丁苯橡胶SBR16209060三元乙丙橡胶EPDM163014090氟橡胶FKM162020090石棉橡胶石棉橡胶板GB/T 3985XB3502540300650XB450耐油石棉橡胶板GB/T 539NY400非石棉纤维橡胶非石棉纤维的橡胶压制板a无机纤维bNAS4040290d960有机纤维40200d聚四氟乙烯聚四氟乙烯板QB/T 3625PTFE1650100聚四氟乙烯板或带b，cePTFE40200200d填充改性聚四氟乙烯板RPTFE柔性石墨增强柔性石墨板JB/T 6628JB/T 7758.2RSB1063240650(
7、用于氧化性介质时：240450)1200高温云母高温云母复合板1063960900注：1 增强柔性石墨板是由不锈钢冲齿或冲孔芯板与膨胀石墨粒子复合而成，不锈钢冲齿或冲孔芯板起增强作用。2 高温云母复合板是由316不锈钢双向冲齿板和云母复合而成，不锈钢冲齿板起增强作用。a 除本表的规定以外，选用时还应符合HG/T 20614的相应规定。b 非石棉纤维橡胶板、膨胀聚四氟乙烯板或带、填充改性聚四氟乙烯板选用时应注明公认的厂商牌号（详见HG/T 20614附录A），按具体使用工况，确定具体产品的使用压力、使用温度范围及最大（pT）值。c 膨胀聚四氟乙烯带一般用于管法兰的维护和保养，尤其是应急场合，也用
8、于异形管法兰。d 超过此温度范围或饱和蒸汽压大于1.0MPa（表压）使用时，应确认具体产品的适用条件。2、缠绕式垫片首先应该明确缠绕式垫片按其构造的主体材料来看，是属于半金属垫片，所以其材料代号应明确四个部分的材料：对中环材料代号+金属带材料代号+填料代号+内环材料代号。注意：当无内环或无对中环时，标记代号为“0”。 图2 D型缠绕式垫片各部分名称表4 缠绕式垫片标记代号和标志缩写材料标记代号标志缩写材料标记代号标志缩写金属材料金属材料碳钢1CRSNi-Mo合金Hastelloy B29HAST B0Cr18Ni92304Ni-Mo-Cr合金Hastelloy C-276HAST C00Cr1
9、9Ni103304LNi-Mo-Fe合金Incoloy 600INC 6000Cr17Ni12Mo24316Ni-Mo-Cr合金Incoloy 800IN 80000Cr17Ni14Mo25316L锆ZIRC0Cr18Ni10Ti6321填充材料0Cr18Ni11Nb7347温石棉带1ASB0Cr25Ni208310柔性石墨带2G.F.钛9TI聚四氟乙烯带3PTFENi-Cu合金Monel 400MON非石棉纤维带4NA表4 常用的缠绕式垫片材料代号序号材料代号垫片型式解析10220A金属带材料为0Cr18Ni9，填料为柔性石墨带的基本型缠绕垫片。20221B金属带材料为0Cr18Ni9，填料
10、为柔性石墨带，内环材料为碳钢的带内环型缠绕垫片。31220C对中环材料为碳钢，金属带材料为0Cr18Ni9，填料为柔性石墨带的带对中环型缠绕垫片。41221D对中环材料为碳钢，金属带材料为0Cr18Ni9，填料为柔性石墨带，内环材料为碳钢的带内环和对中环型缠绕垫片。51222D对中环材料为碳钢，金属带材料为0Cr18Ni9，填料为柔性石墨带，内环材料为0Cr18Ni9的带内环和对中环型缠绕垫片。标记示例(非金属平垫片)示例1：公称尺寸DN100、公称压力PN25的突面法兰，选用厚度为1.5mm的0Cr18Ni9（304）不锈钢包边的XB450石棉橡胶垫片，其标记为：HG/T 20606 垫片
11、RF-E 100-25 XB450/304示例2：公称尺寸DN200、公称压力PN10的突面法兰，选用厚度为1.5mm的填充改性聚四氟乙烯垫片，其标记为：HG/T 20606 垫片 RF 200-10 RPTFE(AAA/BBB)注：当用户选定具体厂商（AAA）和牌号（BBB）时，应予以附加标记(AAA/BBB)示例3：公称尺寸DN500、公称压力PN6的全平面法兰，选用厚度为5mm（非标）的三元乙丙橡胶垫片，其标记为：HG/T 20606 垫片 FF 500-6-T5 EPDM示例4：公称尺寸DN400、公称压力PN16，钢外径为B系列的凹面/凸面法兰选用厚度为3mm的无机纤维橡胶板垫片，其
12、标记为：HG/T 20606 垫片 MFM 400-16(B) NAS(AAA/BBB)注：当用户选定具体厂商（AAA）和牌号（BBB）时，应予以附加标记(AAA/BBB)示例5：公称尺寸DN350、公称压力PN63，芯板材料和包边材料为316L的突面法兰，选用厚度为3mm增强柔性石墨板垫片，其标记为：HG/T 20606 垫片 RF-E 350-63 RSB/316L标记示例(缠绕式垫片)示例1：公称尺寸DN100、公称压力为PN40的钢制管法兰用带内环和对中环型的缠绕式垫片（D型），对中环材料为碳钢，金属带材料为0Cr18Ni9，填料为柔性石墨带，内环材料为0Cr18Ni9，其标记为：HG
13、/T 20610 缠绕垫D100-40 1222三、垫片的种类垫片的种类多种多样，按其构造的主体材料分为非金属垫片、半金属垫片和金属垫片三大类。1、非金属垫片非金属垫片质地柔软、耐腐蚀、价格便宜，但耐温和耐压性能差。多用于常温和中温的中、低压容器或管道的法兰密封。非金属垫片包括橡胶垫、石棉垫、石棉橡胶垫、柔性石墨垫和聚四氟乙烯垫等。橡胶板。制作橡胶板垫片的主要材料有天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等，另外，氟橡胶等特种橡胶也开始应用。橡胶因具有组织致密、质地柔软、回弹性好，容易剪切成各种形状，且便宜、易购等特点而被广泛使用于容器和管道密封中。但它不耐高压，容易在矿物油中溶解和膨胀，且不耐腐蚀。在高
14、温下容易老化，失去回弹能力。石棉。石棉材料有温石棉和蓝石棉两种。温石棉耐热、耐碱性好，抗拉强度高，耐酸性能较差，大多数石棉橡胶板由它制造；蓝石棉不仅耐热性能好，而且耐酸性能也好，故多被用于制造耐酸石棉橡胶板。石棉板正常使用温度在550度以下。直径较大的低压容器可使用石棉带或石棉绳。在使用石棉绳时，通常浸渍水玻璃。酸、碱、溶剂等介质也可用此类垫片。 石棉橡胶板。石棉橡胶板是由石棉、橡胶和填料经压制而成的。一般石棉纤维占6085。根据其配比工艺、性能及用途不同，主要有高压石棉橡胶板、中、低压石棉橡胶板和耐油石棉橡胶板。石棉橡胶板有适宜的强度、弹性、柔软性、耐热性等性能，用它制作垫片，既方便又便宜，因此在化工企业中，尤其是在中小型化工企业中得到广泛应用。 柔性石墨。柔性石墨是一种新颖的密封材料，良好的回弹性、柔软性、耐温性，在化工企业中得到迅速推广和应用。 聚四氟乙烯（简称PTFE）。聚四氟乙烯以其耐化学性、耐热性、耐寒性、耐油性优越于现在
