常用的八種密封墊
1.工業(yè)橡膠片
天然橡膠適用于水、海水、空氣體、惰性氣體、堿、鹽水溶液等介質(zhì)，但不耐礦物油和非極性溶劑。長(zhǎng)期使用溫度不超過(guò)90℃，低溫性能優(yōu)異?？稍?60℃以上使用。
丁腈橡膠適用于石油產(chǎn)品，如石油、潤(rùn)滑油、燃料油等。其長(zhǎng)期使用溫度為120℃，如熱油中150℃，低溫為-10~-20℃。
氯丁橡膠適用于海水、弱酸、弱堿和鹽溶液。具有優(yōu)異的耐氧、耐臭氧老化性能，耐油性次于丁腈橡膠但優(yōu)于其他通用橡膠。其長(zhǎng)期使用溫度低于90℃，最高使用溫度低于130℃，低溫為-30~-50℃。
氟橡膠種類繁多，具有良好的耐酸性、抗氧化性、耐油性和耐溶劑性。幾乎可用于所有酸性介質(zhì)和部分油類及溶劑中，長(zhǎng)期使用溫度在200℃以下。
橡膠作為法蘭墊片，多用于經(jīng)常拆卸的管道或人孔、手孔，壓力小于1.568MPa，在各種墊片中，橡膠墊片最軟，配合性能好，在較小的預(yù)緊力下就能發(fā)揮其密封作用。正因如此，當(dāng)墊片受到內(nèi)部壓力時(shí)，由于其較厚或硬度較低，很容易被擠壓。
橡膠用于苯、酮、醚等有機(jī)溶劑中。，容易膨脹、增重、軟化、發(fā)粘，導(dǎo)致密封失效。一般膨脹度超過(guò)30%就不能用了。
在低壓(特別是0.6MPa以下)和真空條件下，用橡膠墊更合適。橡膠致密性好，透氣性低。比如氟橡膠是最適合真空空容器的墊片，真空空度最高可達(dá)1.310-7Pa。橡膠墊在10-1~10-7Pa真空范圍內(nèi)使用時(shí)，需要烘烤抽真空。
2.石棉膠板
與其他墊片相比，價(jià)格更低，使用方便；最大的問(wèn)題是:雖然墊片材料中加入了橡膠和一些填充物，但仍然不能完全填滿那些串通好的微小孔隙，還有輕微的滲透。因此，在高污染介質(zhì)中，即使壓力和溫度不高，也不能使用。在一些高溫油介質(zhì)中使用時(shí)，通常在使用后期，由于橡膠和填料碳化，強(qiáng)度降低，材料變松，導(dǎo)致接口和墊片處滲透，產(chǎn)生結(jié)焦和冒煙。另外，石棉橡膠板在高溫下容易粘附在法蘭密封面上，給墊片的更換帶來(lái)很多麻煩。
在加熱條件下，墊片在各種介質(zhì)中的壓力取決于墊片材料的強(qiáng)度保持率。石棉纖維材料中有結(jié)晶水和吸附水。在10℃時(shí)，纖維間2/3的吸附水已經(jīng)析出，纖維的拉伸強(qiáng)度下降約10%。38℃時(shí)，吸附水全部析出，纖維的拉伸強(qiáng)度下降約20%。當(dāng)溫度超過(guò)500℃時(shí)，結(jié)晶水開(kāi)始析出，強(qiáng)度降低。對(duì)中石棉橡膠板的強(qiáng)度也有很大影響。例如，在航空空潤(rùn)滑油和航空空燃料油中，400號(hào)耐油石棉橡膠板的水平拉伸強(qiáng)度相差80%，這是因?yàn)楹娇湛杖剂嫌蛯?duì)板內(nèi)橡膠的溶脹比航空空潤(rùn)滑油更嚴(yán)重。綜合以上因素，國(guó)產(chǎn)石棉橡膠板X(qián)B450的推薦安全使用范圍為:溫度250℃~300℃，壓力3 ~ 3.5MPa40號(hào)耐油石棉橡膠板的使用溫度不得超過(guò)350℃。
石棉橡膠板含有氯離子和硫化物，吸水后易與金屬法蘭形成腐蝕原電池。特別是耐油石棉橡膠板的含硫量比普通石棉橡膠板高幾倍，不宜在非油性介質(zhì)中使用。墊片在油和溶劑介質(zhì)中會(huì)膨脹，但在一定范圍內(nèi)，對(duì)密封性能影響不大。比如400耐油石棉橡膠板在常溫航空空燃油中浸泡24小時(shí)，要求吸油增重不超過(guò)15%。
國(guó)產(chǎn)石棉橡膠板與國(guó)外名牌產(chǎn)品還有一定差距。某單位的統(tǒng)計(jì)表明，在350℃以上的油介質(zhì)中，不泄漏的石棉橡膠板大部分是進(jìn)口產(chǎn)品。日本石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JPI-7S-71《石油工業(yè)用石棉橡膠板使用標(biāo)準(zhǔn)》使用壽命約為一年。
3.聚四氟乙烯
聚四氟乙烯在壓力和高溫下容易冷流和蠕變，所以一般用于低壓、中溫、強(qiáng)腐蝕和無(wú)污染的介質(zhì)，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹵素、藥物等。安全使用溫度150℃，壓力1MPa以下。填充PTFE雖然強(qiáng)度較高，但使用溫度低于200℃，耐腐蝕性能下降。聚四氟乙烯填料墊的最大使用壓力一般小于2MPa。
隨著溫度升高，材料蠕動(dòng)，導(dǎo)致密封壓力顯著下降。即使溫度不升高，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，密封面的壓縮應(yīng)力也會(huì)降低，產(chǎn)生“應(yīng)力松弛”。各種墊片都會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象，但聚四氟乙烯墊片應(yīng)力松弛嚴(yán)重，應(yīng)引起重視。
聚四氟乙烯摩擦系數(shù)小(壓應(yīng)力大于4MPa，摩擦系數(shù)為0.035~0.04)，預(yù)緊時(shí)墊片容易向外滑動(dòng)，所以最好采用凹凸法蘭面。當(dāng)使用平法蘭時(shí)，墊圈的外徑可以接觸螺栓，螺栓可以用來(lái)防止墊圈滑出。由于搪玻璃設(shè)備是在金屬表面噴涂一層搪瓷后燒結(jié)而成，釉層非常脆，噴涂不均勻、流釉層使法蘭面平整度差。使用金屬?gòu)?fù)合墊片容易損傷釉層，建議使用以石棉板和橡膠為芯材的PTFE墊。這種填料墊容易粘附在法蘭面上，耐腐蝕，應(yīng)用效果好。
很多工廠在低溫低壓強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中用聚四氟乙烯帶包裹石棉橡膠板，用于經(jīng)常拆卸的人孔和管道。由于制作和使用方便，信息資源網(wǎng)很受歡迎。
4.石棉樹(shù)脂板和浸漬石棉板襯墊
用于各種酸性介質(zhì)的管道、泵、閥門(mén)、進(jìn)出口法蘭，使用溫度80℃，壓力0.6MPa以下。
石棉墊片適用于壓力低于0.1MPa，溫度低于800℃的低壓高溫工況。根據(jù)設(shè)備的具體要求，可以編織成不同寬度、厚度、直徑的墊片?；蛘呒粝率迬?，直接貼在法蘭面上。用在大型硫酸、硝酸氧化爐和一些未加工設(shè)備的連接處，效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原來(lái)的石棉繩。
5.金屬涂層石棉墊
將石棉板或石棉橡膠板用金屬片覆蓋，使其不與介質(zhì)直接接觸，避免了石棉纖維強(qiáng)度的降低，克服了滲漏現(xiàn)象，從而擴(kuò)大了石棉橡膠板的應(yīng)用范圍。一般金屬包覆石棉墊的使用溫度為450℃(有的為600~700℃，如在大氣壓~0.16MPa的煙氣中)，使用壓力為4MPa，最高可達(dá)6MPa。如果壓力再增加，墊片容易錯(cuò)流，芯材從搭接處擠出。
由于金屬包覆石棉墊需要較大的螺栓擰緊力，即使使用壓力低于2.45MPa，pg25 kg以下的法蘭也不能使用。否則法蘭和螺栓的剛性不足，導(dǎo)致變形和密封失效。有人認(rèn)為，如果把芯材換成彈性更好的合成橡膠，其緊固力會(huì)下降。否則，由于芯材軟化后緊固力被芯材吸收，無(wú)法提供金屬板粘接在法蘭面上所需的緊固力，容易損壞填料墊。此外，在含氯離子較多的介質(zhì)和酸性介質(zhì)中，不銹鋼填料墊和鐵質(zhì)填料墊的搭接處容易發(fā)生縫隙腐蝕。
當(dāng)溫度高于450℃時(shí)，可采用陶瓷纖維或碳纖維作為芯材。金屬包覆陶瓷纖維墊片曾在某鋼廠用于1100℃的高溫，使用兩年后仍未損壞。柔性石墨是最合適的芯材料。目前，國(guó)內(nèi)已批量生產(chǎn)出鍍金屬的柔性石墨墊。其使用效果優(yōu)于金屬包覆石棉墊。
金屬墊可制成各種形狀，廣泛應(yīng)用于各種換熱器、反應(yīng)器蓋、裝卸孔、人孔法蘭等。國(guó)產(chǎn)了一個(gè)直徑2m的鐵墊，效果不錯(cuò)。
一層柔性石墨片附著在金屬填料墊的表面。與同類表面無(wú)涂層的金屬填料相比，該墊片具有更小的預(yù)緊比壓和更好的密封性能。
目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有這種產(chǎn)品，一些單位就把現(xiàn)有的柔性石墨波紋膠帶貼在金屬填料墊、金屬平墊、齒形墊甚至石棉橡膠墊的表面，解決了很多滲漏問(wèn)題。比如某廠換熱器，壓力5.88MPa，溫度450℃，介質(zhì)為氫氣/油氣。用過(guò)的金屬平墊和齒墊，都漏了。通過(guò)在背部平板墊上粘貼柔性石墨波紋帶解決了該問(wèn)題。需要指出的是，這種墊片形式是解決法蘭墊片泄漏的簡(jiǎn)單措施，柔性石墨帶的工作質(zhì)量直接影響設(shè)備的正常運(yùn)行。如果在膠帶背面涂上一層膠水，涂層的質(zhì)量可以得到提高。
6.金屬纏繞墊
金屬纏繞墊巧妙地利用了金屬的耐熱性、回彈性、強(qiáng)度和非金屬材料的柔軟性，所以密封性能更好，不銹鋼帶纏繞柔性石墨墊性能信息資源網(wǎng)最好。其預(yù)緊比壓小于石棉纏繞墊，不存在石棉纖維毛細(xì)滲漏的缺陷。
在油介質(zhì)中，0Cr13多用于金屬帶材，其他介質(zhì)推薦使用1Cr18Ni9Ti。
帶柔性石墨纏繞墊的不銹鋼可在壓力為14.7MPa(國(guó)內(nèi)最高可達(dá)19.6MPa)的氣體介質(zhì)中使用，在液體中最高可達(dá)30MPa。溫度-190~+600℃(無(wú)氧低壓下可用至1000℃)。
PTFE具有良好的耐低溫性能，低溫下的屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)高于常溫下的屈服強(qiáng)度。因此，PTFE纏繞墊可用于低溫介質(zhì)，如液態(tài)烴等。同時(shí)，由于金屬帶的加入提高了導(dǎo)熱性，PTFE纏繞墊的使用溫度可達(dá)250℃，在酸性介質(zhì)中可達(dá)9MPa和200℃。
適用于纏繞壓力和溫度波動(dòng)較大的換熱器、反應(yīng)器、管道、閥門(mén)、泵的進(jìn)出口法蘭。對(duì)于介質(zhì)壓力和溫度在300℃以上的，應(yīng)考慮內(nèi)環(huán)、外環(huán)或內(nèi)外環(huán)。如果采用凹凸法蘭，帶內(nèi)圈的繞線墊效果會(huì)更好。
在柔性石墨纏繞墊兩側(cè)粘貼柔性石墨板也能達(dá)到良好的密封效果。大型化肥廠的余熱鍋爐是高溫高壓的關(guān)鍵設(shè)備。用帶外環(huán)的柔性石墨墊包裹，滿載時(shí)不漏，減載時(shí)漏。墊片兩邊加了0.5mm厚的柔性石墨板，切成弧形，接頭部分用斜接頭搭接，效果很好。
7.金屬平墊、波紋墊和齒形墊。金屬平墊和金屬波紋墊
一般用于直徑較小的中高壓閥門(mén)、管道和設(shè)備法蘭。前者的壓力為1.568 ~ 31.36兆帕，后者的壓力為1.568 ~ 3.92兆帕，視溫度而定。根據(jù)介質(zhì)和溫度選擇墊片材料。
8、八角墊和橢圓形墊
梯形槽法蘭用的八角墊和橢圓墊(煉油行業(yè)俗稱“土鋼圈”)具有良好的密封性能。在凹槽的錐形表面上，八邊形墊是面接觸，而橢圓形墊是線接觸。所以橢圓墊在緊固力較低的情況下貼合性較好，但需要緊固兩次。但八角墊一次緊固后不易滲漏。它們的缺點(diǎn)是需要很大的螺栓緊固力。當(dāng)用于低壓和高溫環(huán)境時(shí)，法蘭等級(jí)必須高于pg25。
