法兰密封与垫片
法兰垫片的作用
法兰垫片的作用
法兰垫片是一种用于连接两个法兰部件的密封元件。
它的作用主要有以下几个方面：
1.密封：法兰垫片可以填补法兰连接两个部件之间的间隙，阻止流体、气体或粉尘等物质泄漏。
它能提供可靠的密封，保证连接处的流体、气体或粉尘不会泄漏或渗入。
2.减震：法兰垫片可以起到缓冲和减震的作用，降低因振动和冲击而对连接处和相关部件造成的损坏。
3.防腐蚀：法兰垫片可以防止法兰连接处的部件与外界环境接触，从而减少其受到腐蚀的风险。
它能够保护法兰连接处的部件，延长其使用寿命。
4.调节对齐：法兰垫片可以在法兰连接处的两个部件之间实现对齐调节。
它能够填充不平整或不完全匹配的表面，使连接处稳固而且牢固。
总的来说，法兰垫片的作用主要是保证连接处的密封性，减少振动和冲击，并提供对齐调节和防腐蚀的功能。
它在工业领域的管道、阀门、泵等设备的连接中起到重要的作用。
法兰密封垫片选型参考
法兰密封垫片选型参考宇文皓月一、垫片密封机理泄漏——即介质从有限空间内部流到外部，或从外部进入有限空间内部的人们不希望发生的现象。
介质流动通过内外空间的交界面即密封面发生泄漏。
造成泄漏的根来源根基因是由于接触面上存在间隙，而接触面两侧的压力差、浓度差则是泄漏的推动力。
由于密封面的形式及加工精度等因素的影响，密封面上存在间隙在所难免，这就造成密封面不完全吻合，从而发生泄漏。
要减少泄漏，就必须使接触面最大程度地嵌合，即减小泄漏通道的截面积、增加泄漏阻力，并使之大于泄漏推动力。
对密封面施加压紧载荷，以发生压紧拉力，可提高密封面的接触程度，当应力增大到足以引起概况发生明显的塑性变形时，就可填补密封面的间隙，堵塞泄漏通道。
使用垫片的目的就是利用垫片资料在压紧载荷的作用下较容易发生塑性变形的特性，使之填平法兰密封面的微小凹凸不服，从而实现密封。
二、垫片密封的泄漏形式1、界面泄漏2、渗透泄漏“界面泄漏”与“渗透泄漏”三、影响垫片密封连接，导致泄漏的主要因素1、气体的泄漏率大于液体的泄漏率，黏度小，泄漏率大。
2、工况的影响：介质的压力、温度等①介质两侧的压力差越大，介质就越易克服泄漏通道的阻力，泄漏就越容易；②垫片的弹、塑性变形量均随温度升高而增大，而回弹性能随温度升高而下降，蠕变量则随温度的升高而增大。
且随着温度的升高，垫片的老化、失重、蠕变、松弛现象就会越来越严重。
此外，随着温度的升高，液体的黏度降低，而气体的黏度增加。
温度越高，泄漏越容易发生。
3、法兰概况粗糙度的影响通常概况粗糙度越小，泄漏量越小。
这主要是由于粗糙度小的密封概况，其凹凸不服易被填平，从而使得界面泄漏大为减少。
4、垫片压紧应力的影响垫片上的压紧力越大，其变形量就越大。
垫片的变性一方面有效地填补了法兰概况的不服度，使得界面泄漏大为减少；另一方面使得垫片自己内部毛细孔被压缩，泄漏通道的截面减小，泄漏阻力增加，从而泄漏率大大减小。
但如果垫片的压紧应力过大，则易将垫片压溃，从而失去回弹能力，无法抵偿由于温度、压力引起的法兰面的分离，导致泄漏率急剧增大。
法兰密封与垫片基础知识
0Cr18Ni9 （304）
代号 名称
0 0Cr13
1
0Cr18Ni9
2
0Cr17Ni12Mo2
（316）
00Cr17Ni14Mo2 （316L）
代号 1
2
3
4
名称
石棉
柔性石 墨
聚四氟 乙烯
非石棉 纤维
代号 名称
1 无内环
2
低碳钢
3
0Cr18Ni9
代号 0
1
2
4
0Cr17Ni12M 3
o2
0Cr25Ni20 （310S)
按结构型式分为平面型（F型）及波纹型（C型）两种。压力容器法 兰用金属包履垫片结构型式为平面型一种。
我公司分为：单面包覆型，双重包覆型，波形包覆型，全包包覆型。
2、金属包履垫片 金属板材标准和代号（JB/T4706－2000）
金属板材
材料标准
代号
镀锡薄钢板
GB/T2520
A
镀锌薄钢板
GB/T2518
管法兰用聚四氟乙烯包履垫片按制造方式可分为三种型式：剖切型 （V型）、机加工型（L型）、折包型（U型）密封。
二、金属复合垫片
１、金属缠绕式垫片 金属缠绕式垫片是由金属带和非金属带螺旋复合绕制而成的一种半金 属平垫片。其特性是：压缩、回弹性能好；具有多道密封和一定的自紧 功能；对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感，不粘接法兰密封面，容易 对中，因而拆卸便捷；可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响； 能在高温、低压、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下，保 持其优良的密封性能。 金属缠绕垫片特别适用于负荷不均匀、接合力易松弛，温度与压力周 期性变化、有冲击或震动的场合。缠绕垫片是阀门、泵、换热器、塔、 人孔、手孔等法兰连接处理想的静密封原件 缠绕式垫片按其结构不同可分为四种型式：基本型、带内环型、带外 环型、带内外环型。
法兰、垫片及螺栓知识
法兰、垫片及螺栓知识一、法兰法兰是工艺管道上起连接作用的一种部件。
这种连接形式的应用范围非常广泛，如管道与工艺设备连接，管道上法兰阀门及附件的连接。
采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性，又有可靠的密封性。
工艺管道所输送的介质，种类繁多，温度和压力也不同，因此对法兰的强度和密封，提出了不同的要求。
为了满足工艺管道安装工程的需要，出现了很多种结构和压力不同的法兰。
以下对各种法兰作简要介绍：1、平焊法兰平焊钢法兰，是中低压工艺管道最常用的一种。
这种法兰与管子的固定形式，是将法兰套在管端，焊接法兰里口和外口，使法兰固定，适用公称压力不超过2.5MPa。
用于碳素钢管道连接的平焊法兰，一般用Q235A和20号钢板制造；用于不锈耐酸钢管道上的平焊法兰，应用与管子材质相同的不锈耐酸钢板制造。
平焊钢法兰密封面，一般都为光滑式，密封面上加工有浅沟槽。
通常称为水线。
平焊钢法兰的规格范围如下：公称压力PN0.25、0.6MPa的为DN10～2000mm；PN1.0～2.5MPa的为DN10～600mm。
2、对焊法兰对焊钢法兰，也称高颈法兰或大尾巴法兰。
它的强度大不易变形、密封性能较好，有多种形式的密封面，适用的压力范围很广。
①光滑面对焊法兰，其公称压力为PN2.5MPa以下，规格范围为DN10～2000mm，公称压力PN2.5MPa，规格范围DN10～1000mm，公称压力PN4.0MPa，规格范围DN10～600mm。
②凹凸密封面对焊法兰，由于凹凸密封面严密性强，承受的压力大。
每付法兰的密封面，必须一个是凹面、另一个是凸面。
常用公称压力范围为PN1.6～4.0MPa，规格范围为DN10～600mm。
③榫槽密封面对焊法兰，这种法兰密封性能好，结构形式类似凹凸式密封面法兰，也是一付法兰必须两个配套使用。
公称压力范围为PN1.6～4.0MPa，规格范围为DN10～600mm；PN6.4～10MPa，规格范围DN10～400mm。
管道法兰及垫片的选用
管道法兰及垫片的选用目前管道工程常用的连接方式有螺纹连接、焊接连接、法兰连接、承插连接、沟槽连接等形式。
低压管道PN≤2.5MPa中压管道PN=4—6.4MPa高压管道PN=10—100MPa超高压管道PN＞100MPa是按照公称压力分。
公称压力：管子、管件等在基准温度下的耐压强度成为公称压力。
法兰连接法兰连接是将垫片放入一对固定在两个管口上的法兰的中间，用螺栓拉紧使其紧密结合起来的一种可拆卸的接头。
法兰种类：按法兰与管子的固定方式分为螺纹法兰、焊接法兰、松套法兰；按密封面形法兰种类式可分为光滑式、凹凸式、榫槽式、透镜式和梯形槽式。
螺纹法兰：主要用于镀锌水、煤气钢管的连接，其密封面为光滑式。
其公称压力常用的有0.6MPa、1.0 MPa、1.6MPa 三种。
焊接法兰：是管道连接中最常用的法兰，分为平焊法兰和对焊法兰两种。
1、平焊法兰：又叫搭焊法兰与管子焊接时将管子插入法兰孔内，在法兰内外部与管子进行搭接角焊。
其公称压力常用的有 0.6MPa、1.0 MPa、1.6MPa 和 2.5MPa 四种。
平焊法兰的密封面有光滑式和凹凸式。
2、对焊法兰：又叫高颈法兰，与平焊法兰的区别是带有一段锥形短管。
法兰与管子的结合实质上是短管与管子的对口焊接。
故称对焊法兰。
一般用于公称压力≥4.0 MPa 或温度大于 300℃的管道上。
对焊法兰有光滑式、凹凸式、榫槽式和梯形槽式四种。
密封面形式。
其中光滑式和凹凸式最为普遍。
松套法兰：也叫活套法兰或活动法兰。
分为平焊松套法兰、对焊松套法兰、卷边松套法兰。
这种法兰接口，就是利用钢环或管口卷边把法兰套在管端上，因此法兰可以在管端上活动，故称松套法兰。
1、平焊松套法兰：密封面一般有光滑式和榫槽式。
其公称压力常用的有 0.6MPa、1.0 MPa、1.6 MPa 和 2.5MPa 四种。
主要用于不锈钢管道、铜及铜合金管道、铝及铝合金管道以及塑料管道等。
2、对焊松套法兰：其密封面一般为凹凸式，用于公称压力较高的场合。
常用法兰及螺栓与垫片
常用法兰及螺栓与垫片预算交流2009-10-31 16:32:51 阅读184 评论0 字号：大中小一、常用法兰管道工程用的法兰分为钢管道法兰和通风管道法兰两种。
（一）钢管常用法兰1、法兰的种类钢管道用的法兰种类较多，最常用的是平焊钢法兰。
按其接触面可分为光滑式和凹凸式密封面两种。
如下图所示。
2、法兰的材质法兰的材质通常与相应钢管的材质相同。
采用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢钢板加工而成。
3、法兰的规格表示通常选用标准法兰，平焊钢法兰的规格，一般以公称直径DN和公称压力PN表示。
（二）通风管常用法兰1、法兰的种类通风管道所用的法兰，按其形状不同可分为：圆形和矩形法兰两种。
2、法兰的材质法兰的材质通常根据风管的材质选用。
薄钢板风管，采用角钢或扁钢加工制作法兰；硬聚氯乙烯塑料风管，采用较厚的硬聚氯乙烯塑料板加工制作法兰。
3、法兰的规格表示圆形法兰以风管的外径D表示，矩形法兰以矩形风管的边宽×边宽表示。
二、常用螺栓、螺帽1、螺栓螺帽的种类螺栓螺帽的种类比较多。
在管道工程中，法兰连接时常用的螺栓有两种：一种是粗制六角头螺栓（一端带有部分螺纹），与其相配的螺帽为普厚粗制六角螺帽；另一种是双头精致螺栓（两端均有螺纹），与其相配的螺帽为精致六角螺帽，其中最常用的是粗制六角头螺栓及其螺帽。
2、螺栓螺帽的材质通常用普通碳素钢、优质碳素钢或低合金钢加工螺栓螺帽。
3、螺栓、螺帽的适用场合粗制六角头螺栓及其螺帽，常用于介质工作压力≤1.6MPa，工作温度不超过250℃的给水、供热、压缩空气等管道的法兰连接。
4、螺栓螺帽的规格表示如：M20×80,表示螺栓的直径为20mm，螺杆长80mm，与其相配的螺帽为M20。
三、常用垫片管道工程中，垫片材质的选用要根据管内输送介质的性质、工作压力、温度选用。
常用垫片的材质、种类、适用场所见下表所示。
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法兰、垫片及法兰的焊接形式
法兰：使管子与管子相互连接的零件，连接于管端。
法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。
法兰间用衬垫密封。
法兰管件：指带有法兰(突缘或接盘)的管件。
它可由浇铸而成，也可由螺纹连接或焊接构成。
法兰联接：由一对法兰、一个垫片及若干个螺栓螺母组成。
垫片放在两法兰密封面之间，拧紧螺母后，垫片表面上的比压达到一定数值后产生变形，并填满密封面上凹凸不平处，使联接严密不漏。
法兰联接是一种可拆联接。
按所联接的部件可分为容器法兰及管法兰。
按结构型式分：有整体法兰、活套法兰和螺纹法兰。
常见的整体法兰有平焊法兰及对焊法兰。
平焊法兰的刚性较差，适用于压力p≤4MPa的场合；对焊法兰又称高颈法兰，刚性较大，适用于压力温度较高的场合。
法兰按与管子的连接方式可分为五种基本类型：平焊法兰、对焊法兰、螺纹法兰、承插焊法兰、松套法兰。
平焊法兰：平焊法兰简称平板，又称搭焊法兰。
平焊法兰与管道的连接是先将管子插入法兰内孔至适当位置，然后再搭焊，其优点在于平焊法兰焊接装配时较易对中，且价格便宜，因而平焊法兰得到了广泛的应用。
内压计算平焊法兰的强度约为相应对焊法兰的三分之二，疲劳寿命约为对焊法兰的三分之一。
所以，平焊法兰只适用于压力等级比较低，压力波动、振动及震荡均不严重的管道系统中。
平焊法兰又可细分为带颈平焊法兰及板式平焊法兰两种。
平焊法兰和对焊法兰的区别：(可见动力管道手册P57）平焊和对焊是法兰和管道连接时的焊接方法，平焊法兰是法兰接口处的内径比所连接的管道外径稍微大一点，管道插在法兰里面，然后进行焊接(不要插过头平焊并不是真的插平了，要留下焊接带)；对焊法兰是法兰的管径和所连接的管道一样，直接对接焊起来。
平焊法兰一般用于低、中压管道，对焊法兰一般用于中、高压管道的连接，对焊的法兰一般是至少PN2.5Mpa，采用对焊是为了减少应力集中，一般的对焊法兰多为带颈法兰（也叫奶嘴法兰），所以对焊法兰的安装费，人工费和辅材费要高点，因为多一道工序。
螺纹法兰：这是比较书本的一个说法，其实就是常说的丝扣的产品，一般多用于焊管的连接，最常用的就是从DN15-DN100的。
法兰密封面和垫片的介绍
法兰连接很少是因强度不足而遭破坏的，但常由于密封不好导致泄漏。
因此，密封问题已成为法兰连接中的主要问题，而法兰密封面与垫片又直接影响到法兰的密封，有必要加以介绍。
1、法兰密封面即法兰接触面，简称法兰面。
一般均需经过比较精密的加工，以保证足够的精度和光洁度，才能达到预期的密封效果。
常用的法兰密封面有平面型、凹凸型、榫槽型和自紧型等数种。
平面型密封面只有一个光滑的平面，为改善密封性能，常在密封面上车出几道宽约1mm、深约0.5mm 的同心圆沟槽，如同锯齿。
这种密封结构简单，容易加工，但安装时垫片不易装正，紧螺栓时也易挤出，一般用于低压、无毒介质的容器上。
凹凸形密封面是一对法兰的密封面分别为凹面和凸面，且凸面高度略大于凹面深度。
安装时把垫片放在凹面上，因此容易装正，且紧螺栓时也不会挤出。
其密封性能优于平面型，但加工较困难，一般用于中压容器。
榫槽型密封面是在一对法兰的密封面上，将其中一个加工出一圈宽度较小的榫头，将另一个加工出与榫头相配合的榫槽，安装时垫片放在榫槽内。
这种密封面因垫片被固定在榫槽内，不可能向两边挤出，所以密封性能更好。
且垫片较窄，减轻了压紧螺栓的负荷。
但这种密封面结构复杂，加工困难，且更换垫片比较费事，榫头也容易损坏。
所以，一般只用于易燃或有毒的工作介质或工作压力较高的中压容器上。
因其在氨生产设备上用得较多，所以又称为氨气密封。
自紧式密封面是将密封面和垫片加工成特殊形状，承受内压后，垫片会自动紧压在密封面上确保密封效果。
故称为自紧式密封面。
这种密封面的接触面积小，垫片在内压作用下有自紧能力，密封性能好，减少了螺栓的紧力，也就减少了螺栓和法兰的尺寸。
这种密封面结构适用于高压及压力、温度经常波动的容器上。
2、垫片。
法兰密封面即使经过精密的加工，法兰面之间也会存在微小的间隙，而成为介质泄漏的通道。
垫片的作用就是在螺栓的压紧力作用下产生塑性变形，以填充法兰密封面之间存在的微小间隙，堵塞介质泄漏通道，从而达到密封的目的。
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预紧力是通过法兰密封面 传递给垫片，必须使预紧 力均匀地作用于垫片
4
5
6
预紧碟型弹簧
碟簧是螺栓预紧力补偿的机械零件
明确工况：设备，温度，腐蚀，螺栓状况 明确产品：螺栓预紧，阀门预紧，缓冲拉伸，简易防松
螺栓等级扭矩表
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碳钢RF法兰螺栓压紧力矩表
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Maintenance Department
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Maintenance Department
非金属垫片
• 垫片的相关术语 • 压缩量，
1）压缩不足，负载不足的垫片比适当负 载的垫片有更高的泄露率
2）压缩过量，过量压缩可能导致垫片压 损，从而加速垫片的老化甚至立即失效
3）压缩不均，垫片的失效主要从低负载 区域产生，特别当产生冲击负载时。
2020/7/13
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Maintenance Department
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材料 中压橡胶、其他复合板
聚四氟乙烯
密封面 光滑、凹凸
光滑 光（凹凸）
耐油橡胶板
光（凹凸）
金属缠绕垫片
凹凸
0Cr13（0Cr19Ni9）钢 带+特制石棉（石 墨）
光（凹凸） 凹凸
金属包裹垫片
铁皮（铝皮）+特制石 棉、0Cr13 （0Cr19Ni9）+特 制石棉
光（凹凸） 凹凸
柔性石墨混合垫
光（凹凸）
石墨+金属骨架（0Cr13、
0Cr19Ni9等）
凹凸
金属环垫
10、0Cr13、0Cr19Ni9
梯形槽
压力 MPa ≤2.5 ≤1.6 ≤1.6 2.5 ≤1.6
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Maintenance Department
凹凸面 MFM
密封面是由一个凸面和一个凹面相配合组成，在凹面上放 置垫片，能够防止垫片被挤出，故可适用于压力较高的场合。
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Maintenance Department
榫槽面 TG
密封面是由榫和槽所组成的，垫片置于槽中，不会被挤动。垫片可以较窄，因而压 紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使用于压力较高之处，螺栓尺寸也不致过大。 因而，它比以上两种密封面均易获得良好的密封效果。密封面的缺点是结构与制造比 较复杂，更换挤在槽中的垫片比较困难。此外，榫面部分容易损坏，在拆装或运输过 程中应加以注意。榫槽密封面适于易燃、易爆、有毒的介质以及较高压力的场合。当 压力不大时，即使直径较大，也能很好地密封。
15
Maintenance Department
垫片
垫片是构成密封的重要元件，适当的垫片变形和回弹能力 是形成密封的必要条件，最常用的垫片可分为：
非金属
金属
橡胶 PTFE 硅胶 石棉（已淘汰） 复合材料
金属
混合
由金属和非金属混 合制作而成 金属包垫片 缠绕垫片
常见非金属垫片
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常见非金属垫片
18
一 非金属平垫片种类
类别
名称
代号
橡胶
非石棉纤维橡胶 聚四氟乙烯
天然橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 丁苯橡胶 三元乙丙橡胶
氟橡胶
有机纤维
非石棉纤维橡胶压制板
无机纤维
聚四氟乙烯板 膨胀聚四氟乙烯板或带
填充聚四氟乙烯板
柔性石墨
增强柔性石墨板
NR CR NBR SBR EPDM FKM
NAS
PTFE e-PTFE R-PTFE
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Maintenance Department
其他形式
对于高压容器和高压管道的密封，密封面可采用锥形密封面或梯形槽密封面，它 们分别与球面金属垫片（透镜垫片）和椭圆形或八角形截面的金属垫片配合。密封面 可适用于压力较高的场合，但需要的尺寸精度和表面光洁度高，不易加工。
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≤63
﹣240 ～﹢650(用 于氧化性介质时： ﹣240 ～﹢450)
≤63 ﹣196 ～﹢900
优点:柔软、压缩性、螺栓载荷低
垫片厚度
• 理论上讲，垫片的厚度越小密封越好！但 是垫片的厚度取决于法兰间的间隙。
• 常规厚度1~2毫米
• 如法兰间隙大压力于«510b0ar毫米，如何密压力封»5？0bar
RSB
高温云母
高温云母板
适应范围
公称压力PN 工作温度℃
≤16 ﹣50 ～﹢80
≤16 ﹣20 ～﹢100
≤16 ﹣30 ～﹢110
≤16 ﹣20 ～﹢90
≤16 ﹣30 ～﹢140
≤16 ﹣50 ～﹢200
≤40
﹣40 ～﹢290 ﹣40 ～﹢290
≤16 ﹣100 ～﹢200
≤40 ﹣200 ～﹢250
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Maintenance Department
垫片的蠕变
• 垫片随着压力的减退同时而应变增加这样 一个短暂的压力应变的情况
• 比较难以了解，简单的说：垫片被压缩不 能回复到原始尺寸，密封性能降低，聚四 氟乙烯PTFE就有这样的特性。
• 垫片材料的选择应根据温度、压力以及介
质的腐蚀情况决定，同时还要考虑密封面
DN/mm 温度«200℃ 温度»200℃ 温度«200℃ 温度»200℃
0～200
1.5mm
1mm
1mm
1mm
201～500
2mm
1.5mm
1.5mm
1.5mm
501～1000
2mm
2mm
2mm
1.5mm
1000以上
3mm
3mm
2mm
2mm
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Maintenance Department
宽度选择
垫片有效宽度/mm
PN64
PN40
PN25
PN16
80
70
60
50
PHale Waihona Puke 104030PN6
20
10
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 DN/mm
大法兰间隙的垫片选择
• 如法兰间隙大于10毫米，采用两张1.5毫米 垫片，中间加7毫米金属圈。
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法兰密封与垫片
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Maintenance Department
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法兰密封五要素
影响法兰密封的5个因素
螺栓预紧力
螺栓预紧力是影响 密封的一个重要因 素。预紧力必须使 垫片压紧并实现初 始密封条件。
采取增加螺栓个数、 减小螺栓直径的办法 对密封是有利的
A B CD
预紧力也不能过大，否 则将会使垫片被压坏或 挤出。
常见密封面类型
全平面 FF
FF
RF
凹凸面 MFM
MFM
TG
突面 RF 榫槽面 TG
全平面 FF
全平面密封结构，外形无任何突起和沟槽。
仅适用于压力较小的场合。
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Maintenance Department
突面 RF
表面是一个光滑的平面，也可车制密纹水线。密封面结构简 单，加工方便，且便于进行防腐衬里。但是，这种密封面垫片 接触面积较大，预紧时垫片容易往两边挤，不易压紧。