影響墊片密封效果的因數(shù)很多,諸如墊片的厚度、寬度、墊片質(zhì)的強(qiáng)度、耐熱性、耐壓性、彈性以及墊片的壓緊力(緊固力)等。這些因素又都是互相關(guān)聯(lián)的,其中,墊片壓緊力的因素尤為復(fù)雜,而壓緊力又與墊片系數(shù)m和預(yù)緊力(預(yù)緊比壓力)γ有關(guān)。


  墊片的預(yù)緊比壓力γ和墊片系數(shù)m的概念:為形成初始密封條件而必須施加在墊片單位面積上的最小壓緊力稱為預(yù)緊密封比壓y。在操作條件下,發(fā)生臨界泄漏時(shí),單位密封面上所具有的密封壓緊力稱為工作密封比壓,工作密封比壓與介質(zhì)操作壓力p的比值稱為30墊片系數(shù)m,即:y和m是反映墊片性能的兩個(gè)重要參數(shù),其數(shù)值與墊片的種類和材質(zhì)有關(guān),和m值大表明墊片達(dá)到密封時(shí)需要更大的螺栓載荷。


  墊片的預(yù)緊比壓(或叫比壓、最小設(shè)計(jì)壓緊應(yīng)力、或最小有效壓緊應(yīng)力等)γ就是作用到墊片上的單位密封面積壓緊力,使墊片在彈性內(nèi)變形且足以將法蘭表面上微觀的不平度填補(bǔ)嚴(yán)密不致產(chǎn)生泄漏的最小數(shù)值。即:


     γ=P/A


  式中:P--墊片的有效壓緊力;

         A--墊片有效面積。


  不同的墊片具有不同的y值,它與管系的工作壓力無關(guān),即使管系工作壓力很低,墊片的γ值也不變。當(dāng)管系升壓到達(dá)操作壓力時(shí),因內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向力作用,趨于將兩片法蘭分開。于是作用在墊片上的緊固力減少。當(dāng)墊片的有效截面上的緊固壓力小至某一臨界值時(shí),仍能保持密封,這時(shí)在墊片上剩余緊固力即為有效緊固壓力。當(dāng)小至臨界值以下時(shí)就會(huì)發(fā)生泄漏,甚至將墊片吹掉。因此,墊片的有效緊固力必須超過管系的操作壓力的m倍,即:


    m=P/P1


式中:-墊片的有效壓緊力;

        P1-管系的工作壓力。


  通常稱m為墊片系數(shù)或剩余比壓系數(shù),不同的墊片有不同的m值,且m隨墊片的硬度增大而增大。


  墊片系數(shù)m值與預(yù)緊比壓y值都是墊片本身特有的數(shù)值,其值因墊片的形狀、材質(zhì)等不同而異。如果墊片在螺栓預(yù)緊時(shí)承受了過大的壓緊力,有可能被壓縮成塑性變形而失去回彈能力,當(dāng)法蘭密封面在介質(zhì)壓力作用下產(chǎn)生分離時(shí),墊片不能產(chǎn)生回彈去“貼緊”密封面,使其間不能保持足夠的接觸力(即墊片壓緊力)而引起泄漏。因此,墊片在預(yù)緊時(shí),既要壓緊以使其單位有效密封面積上的壓緊力不小于γ值,又不能使其壓緊力過大以致被壓成塑性變形。對(duì)平面密封的情況,為防止墊片被壓成塑性變形應(yīng)控制墊片預(yù)緊壓緊力不大于4γ。墊片在預(yù)緊時(shí),如果單位有效密封面積上的壓緊力小于γ,會(huì)使“泄漏通道”不能消除,而達(dá)不到預(yù)密封要求;相反,當(dāng)墊片預(yù)緊力過大(>4γ)時(shí),由于墊片失去彈性,會(huì)使墊片在內(nèi)壓作用時(shí)產(chǎn)生泄漏。墊片計(jì)算中墊片最小寬度的校核就是出于這一目的。但此校核允許以經(jīng)驗(yàn)替代,即墊片的最小寬度可按經(jīng)驗(yàn)確定(參考有關(guān)墊片標(biāo)準(zhǔn)決定)。當(dāng)無經(jīng)驗(yàn)時(shí),建議對(duì)其進(jìn)行校核,以確保密封的可靠性。


  墊片泄漏率是墊片密封性能的主要指標(biāo),各種墊片的泄漏率均按(GB 12358)《管法蘭用墊片密封性能試驗(yàn)方法》測(cè)定。此方法同時(shí)可測(cè)定墊片的m、y值。非金屬和半金屬墊片的應(yīng)力松弛率按GB/T 12621《管法蘭墊片應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法》測(cè)得。這兩類墊片的壓縮率和回彈率按GB/T 12622《管法蘭墊片壓縮率及回彈率試驗(yàn)方法》測(cè)定。此外,國(guó)標(biāo)還規(guī)定了纏繞墊的試驗(yàn)方法,見GB/T 14180。γ和m參數(shù)見表5.3.10和表5.3.11。



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