2019年6月天然气装置法兰密封与垫片探讨33天然气装置法兰密封与垫片探讨 王帅王帅超武欢鹏
(河南省能源化工集团中原大化公司，河南濮阳457000)
压铸机料筒的设计摘要：化工生产中温度和压力对法兰连接系统密封性能影响很大，尤其是在高温、变温以及温度压力波动频繁的场合。本论文分析了垫片的密封原理，影响垫片密封的因
素，法兰密封面的形式，归纳了一般情况下密封垫片的选型方法和正确安装方法。 关键词：法兰影响因素垫片密封
在天然气化工装置中，法兰是管道、管件、阀门仪表和设备等进行连接的最重要最常见的形式之一，这种连接有拆卸方便且不用动火等优点，但因法兰、螺栓、垫片三者协同实现密封，其中任一元件出现问题就会造成泄露，不仅造成浪费，而且还会污染环境甚至造成人员伤亡及财产损失。
1法兰的密封原理
法兰连接确切地说应该是螺栓、法兰、垫片连接，其密封是靠三者的协同作用实现的，其中垫片是实现密封的核心部件。 通过螺栓的预紧力，使垫片和法兰密封面之间产生足够的压力，以使垫片表面产生的变形足以填补法兰密封面的微观不平度，达到密封的目的。为达到上述目的所作用到垫片上的最小单位压紧力，称为比压力。当与法兰连接的管道达到操作压力时，因内压的轴向力的作用导致两片法兰有分开的趋势，而螺栓则有伸长的趋势，作用在垫片上的压紧力将减少。当作用在垫片有效截面上的压紧力降至某一临界值时，仍能保持密封，这时垫片上的剩余压紧力即为垫片的有效紧固力。当垫片上压紧力小于有效紧固力时法兰就会发生泄漏，甚至将垫片吹跑，因此垫片的有效紧固力必须大于管道的操作压力。两片法兰密封面之间的距离，操作状态要比初始状态大，这时垫片与法兰密封面的紧密性是靠垫片的回弹力来保证的。可以这么说，在初始密封阶段，垫片的表面塑性变形填补法兰密封面的微观不平度起决定性作用，而操作状态下法兰的密封，垫片内部的弹性回复起主导作用。
2影响法兰密封的因素
法兰密封泄漏主要是密封面间泄漏。由垫片毛细管作用而发生渗漏的可能性很小。垫片靠外力压紧后，垫片本身产生弹性变形与塑性变形，填满密封面上微小的凹凸不平的间隙，使介质通过密封面的阻力大于密封两侧的压差时，即达到密封。但受到外界条件影响时，密封受到破坏，从而产生泄漏。
铁塔基础影响密封的因素主要有以下几方面：
螺柱焊
(1)操作条件的影响
高纯氮气压缩机
化工厂中、低压法兰较多，往往单纯的压力或介质因素对法兰泄漏的影响并不是主要的，只有和温度联合作用时，问题才显得严重。在高温下介质粘度小，渗透性强，易促成渗漏。常温下粘度大的蜡油、重油等，在高温时有很强的渗透性，并对垫片和法兰的溶解和腐蚀作用加剧。同时，在高温时，法兰、螺栓和垫片可能发生蠕变和应力松驰，致使密封松开，密封比压下降。一些非金属垫片在高温下加速老化或变质，甚至被烧毁，回弹量将下降，这样势必影响密封。又由于密封组合件各部位的温度不同，热膨胀不均匀，增加了泄漏的可能。若温度反复变化时，密封失效的可能性更大。
但是操作条件是由生产过程所决定的，不能回避。因此，只能从密封结构及垫片选材来解决。对中低压法兰密封，最经济的方法是靠垫片的回弹能力补尝，在高温下要使法兰密封不泄漏，仍然靠垫片有足够的回弹力。
(2)设计参数m和y值的影响光端机箱
盲文图书法兰密封设计中，垫片系数m和预紧比压y是两个重要参数，计算时,m与y值从标准规范中选定。我国目前选用的m和y值由《钢制压力容器》推荐，该推荐值选自ASME标准，但国外对y和m值不断进行修正。而我国过去一直认为不同形状、不同材料的垫片的m和y值不同，对同一种形状和材料的垫片是一个定值。实际上,m和y值不仅取决于垫片的形状和材料，而且与垫片宽度、预紧压力、介质性能、法兰密封面宽度及粗糙度等因素有关。如易泄漏的介质，阻力较小时，要求m值增大。所以，对于同一
种材料的垫片，在不同的介质、垫片宽度、预紧力的情况下，采用同样的m值是不正确的。在实际使用中，采用法兰升级解决泄漏，实质是增加了y值。若操作条件相同，选用法兰厚度不同时，显然法兰厚度大的密封性能好，其原因在于m和y值增大。但在各种操作条件下,m和y值究竟取多少合适，目前国内尚没有权威性的规范可供
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