密封垫的类型及常见设计问题
阀门密封垫片种类
阀门密封垫片种类软式密封垫片是最常见的一种阀门密封垫片，它由柔性的材料制成，如橡胶、聚四氟乙烯、丁腈橡胶等。
软式密封垫片具有良好的弹性和变形性，能够在阀门关闭时填充阀座和阀盖之间的缝隙，从而实现良好的密封效果。
软式密封垫片适用于低压和常温下的工作条件，如自来水、污水、空气等介质。
常见的软式密封垫片种类有橡胶垫片、四氟乙烯垫片和丁腈橡胶垫片。
橡胶垫片是一种由橡胶制成的软式密封垫片，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
它广泛应用于自来水管道、化工管道和食品管道等领域。
橡胶垫片有不同的材料，如丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁晴橡胶等，可以根据不同的工作条件选择合适的材料。
四氟乙烯垫片是一种由聚四氟乙烯制成的软式密封垫片，具有良好的耐高温性能和化学稳定性。
它广泛应用于高温、高压和强腐蚀介质的管道系统中，如化工、石油、化肥等行业。
四氟乙烯垫片能够在-200℃~+260℃的温度范围内保持良好的密封性能，是一种理想的密封材料。
丁腈橡胶垫片是一种由丁腈橡胶制成的软式密封垫片，具有良好的耐油性和耐磨性。
它广泛应用于石油、天然气、汽车等领域的管道系统中。
丁腈橡胶垫片能够在-40℃~+120℃的温度范围内保持良好的密封性能，适用于各种油类介质的密封。
除了软式密封垫片外，金属密封垫片也是一种常见的阀门密封垫片。
金属密封垫片由金属制成，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，适用于高压和高温的工作条件。
金属密封垫片主要有平面金属密封垫片、波纹管金属密封垫片和环形金属密封垫片。
平面金属密封垫片是一种由金属制成的平面结构的密封垫片，通常由不锈钢、铜、铝等金属材料制成。
它具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，适用于高压和高温条件下的密封。
平面金属密封垫片的密封性能主要依赖于压力和表面粗糙度，因此在安装时需要保持良好的密封表面。
平面金属密封垫片广泛应用于化工、石油、航空航天等领域。
波纹管金属密封垫片是一种由波纹状的金属管制成的密封垫片，具有良好的柔性和变形性。
小小的垫片是如何实现密封的？密封垫片的选型问题，值得保存
小小的垫片是如何实现密封的？密封垫片的选型问题，值得保
存
垫片密封概述
垫片是一种夹持在两个独立的连接件之间（法兰）的材料或材料组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。
垫片必须能够密封接合面，并保证密封介质不渗透和不被腐蚀，能经受温度和压力等的作用。
垫片密封是化学、炼油、医药、食品、机械和电力等工业部门中压力容器、工艺设备、动力机器和连接管道等可拆接头处最主要的静密封形式。
它们所处的工况条件复杂，密封的流体范围广泛，防止密封流体通过这些接头处泄漏出来，是工厂面对的最重要也是最艰巨的任务。
虽然垫片密封与泵轴、阀杆、搅拌器轴等密封相比，其泄漏量比较小，但其用量却比它们多得多，因此成为工厂泄漏和易挥发有机物逸出的主要源头，它们不仅严重污染环境，而且造成产品损失相当可观，垫片密封的重要性也就不喻而言了。
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常用密封垫片基本知识
常用密封垫片基本知识目录一、密封垫片基本概念 (2)1.1 定义与分类 (2)1.2 应用领域 (3)二、密封垫片材料 (4)2.1 金属密封垫片 (5)2.1.1 钢制垫片 (7)2.1.2 铜制垫片 (8)2.1.3 铝制垫片 (8)2.2 非金属密封垫片 (10)2.2.1 橡胶垫片 (11)2.2.2 聚四氟乙烯垫片 (12)2.2.3 石棉垫片 (13)三、密封垫片结构与形式 (14)3.1 结构特点 (15)3.2 常见形式 (16)3.2.1 平面型密封垫片 (18)3.2.2 凸缘型密封垫片 (18)3.2.3 锥形密封垫片 (20)四、密封垫片设计原则与要求 (21)4.1 设计原则 (22)4.2 设计要求 (23)五、密封垫片安装与维护 (24)5.1 安装方法 (25)5.2 维护保养 (26)六、密封垫片选用与采购指南 (27)6.1 选用依据 (28)6.2 采购建议 (29)七、密封垫片性能测试与评价 (30)7.1 性能测试方法 (32)7.2 性能评价标准 (33)一、密封垫片基本概念密封垫片是一种用于连接两个或多个密封表面的重要机械元件，其主要功能是防止流体或气体在这些表面之间泄漏。
垫片通常由柔软的、可压缩的材料制成，这些材料能够在受到压力时填补接触面之间的微小空隙或不规则性，从而实现有效的密封。
垫片广泛应用于各种工业领域，包括管道系统、阀门、泵、压力容器等。
它们对于确保系统的安全运行和防止泄漏具有至关重要的作用。
密封垫片的基本概念包括其定义、功能、分类以及应用场景等方面。
接下来我们将详细介绍这些基本知识。
1.1 定义与分类密封垫片是一种用于机械密封的设备，其主要作用在于填补设备连接件之间的空隙或缝隙，从而确保流体不会泄露或流出。
它们广泛应用于各种管道、阀门、泵以及其他流体处理设备中。
根据不同的应用环境和需求，密封垫片具有多种类型和特性。
也称为密封垫圈或衬垫，是一种用于静态密封的元件。
机械设计必备知识点 —— 密封垫片如何选型
机械设计必备知识点——密封垫片如何选型在石油、石化、化工等行业的生产、加工、储运乃至销售环节，常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、有毒有害和腐蚀等危险因素，机器及设备在使用中工作介质的“跑、冒、滴、漏”，给生产带来极大的危害。
设备中工作介质的泄漏，会造成浪费并污染环境。
垫片密封是过程工业装置中压力容器、过程设备、动力机器和连接管道等可拆连接处最主要的静密封型式。
它们所包含的流体介质范围相当广泛，防止液体或气体通过这些接头处泄漏出来是工厂面临的最重要，也是最困难的任务。
随着生产装置的大型化，生产工艺向高温、高压、高速的方向发展，出现泄漏的机会越来越多，发生事故的概率越来越大，造成的经济损失也越来越大。
往往一处法兰的泄漏就有可能导致一套装置乃至全厂停产，还极有可能会引起火灾、爆炸，造成人员伤亡等重大事故，发生泄漏带来环境污染、产品损失甚至事故，垫片密封的重要性也就不言而喻了。
因此，垫片的选用、设计、制造所存在的问题已逐步引起人们的高度重视。
那么，究竟应该如何选择合适的垫片呢？垫片与垫片密封垫片是一种夹持在两个独立的连接件（主要是指法兰）之间的材料或材料的组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。
垫片必须能够密封结合面，并确保密封介质不渗透和不被腐蚀，能够承受得住温度和压力的作用。
垫片密封一般有连接件（如法兰）、垫片和紧固件（如螺栓、螺母）等组成（见图1），因此决定某个法兰密封性时，必须将整个法兰连接结构作为一个系统进行考虑。
垫片工作正常或失效与否，除了取决于设计选用垫片本身的性能外，还取决于系统的刚度和变形、结合面的粗糙度和平行度以及紧固载荷的大小和均匀性。
图1-垫片密封的法兰连接结构垫片选型五要素了解了垫片密封的结构，我们就可以从温度、应用、介质、压力和尺寸(TAMPS）五个方面来考虑选择一个合适的垫片。
∙温度∙所选用的垫片应该在最高或最低的工作温度下有合理的使用寿命，不同的垫片材料的最高工作温度差异很大。
密封垫的选用
密封垫的选用密封垫的选用原则是：对于要求不高的场合，可凭经验来选取，不合适时再更换。
但对那些要求严格的场合，例如易爆、剧毒和可燃性气体以及强腐蚀的液体设备、反应罐和输送管道系统等，则应根据工作压力、工作温度、密封介质的腐蚀性及结合密封面的形式来选用。
一般来讲，在常温低压时，选用非金属软密封垫；中压高温时，选用非金属与金属组合密封垫或金属密封垫；在温度、压力有较大波动时，选用弹性好的或自紧式密封垫；在低温、腐蚀性介质或真空条件下应考虑密封垫的特殊性能。
这里特别需要说明的是法兰情况对垫片选择的影响。
（1）法兰形式的影响法兰形式不同，要求使用的垫片也不同。
光滑面法兰一般只用于低压，配软质的薄密封垫；在高压下，如果法兰的强度足够，也可以用光滑面法兰，但应该用厚软质垫，或者用带内加强环或外加强环的缠绕密封垫。
在这种场合，金属垫片也不适用，因为这时要求的压紧力过大，导致螺栓较大的变形，使法兰不易封严。
如果要用金属垫片，则应将光滑面缩小，使其与垫片的接触面积减小。
这样，在螺栓张力相同的情况下，缩小后的窄光滑面的压紧应力就会增大。
（2）法兰表面粗糙度的影响法兰表面粗糙度对密封效果影响很大，特别是当采用非软质垫片时，密封表面粗糙度是造成泄漏的主要原因之一。
例如，车削法兰面的刀纹是螺旋线，使用金属垫片时，如果粗糙度值较大，垫片就不能堵死刀纹所形成的这条螺旋槽，在压力作用下，介质就会顺着这条沟槽泄漏出来。
软质密封垫对法兰面的光洁程度要求低得多。
这是因为它容易变形，能够堵死加工刀纹，从而防止了泄漏。
对软质垫片，法兰而过于光滑反而不利，因为此时发生界面泄漏的阻力变小了。
所以，垫片不同，所要求的法兰面的粗糙度也不相同。
表29.3-15列出了各种密封垫所要求的法兰表面粗糙度的经验数据。
（3）法兰与垫片的硬度差使用垫片的目的在于使垫片产生弹性或塑性变形以填满法兰面微小凸凹不平，阻止泄漏发生。
因而应使垫片材料的硬度低于法兰材料的硬度，二者之间相差越大，实现密封就越容易。
关于选择密封垫的技巧
垫片密封性能基础的好坏，对保证安全生产、减少维修、节约能源、企业生产效益有重要作用。因此火力发电厂对密封垫片的性能及系统管道上垫片的选用提出愈来愈高的要求。
：
1、 石棉橡胶板：
这种垫片是应用时间最早的密封材料，包括普通型和耐油型两种，其中又分高压、中压和低压各种牌号。它是由石棉纤维、胶料和其它填充材料经混炼加热和碾压而成。由于石棉纤维强度较高，又能耐较高的温度（石棉耐温性能通常在480℃以内，高于此温度时石棉纤维内的结晶水会分解而失去强度），材料来源广泛，制造上便于工业化生产，能根据需要在现场做成各种形状规格的垫片，无石棉垫片使用较方便，价格便宜，因此，一直以来是应用较广泛的传统密封材料。但是此种垫片的缺点在使用过程中容易发生松弛现象，影响其使用寿命，由于石棉是公认的致癌物质，因此已有不少国家将其列入禁用范围。石棉材料已逐步被其他新材料所替代，使用量逐步减少。
3、石墨复合垫：
柔性石墨具有极其优秀的耐温性（-260℃~+1500℃），耐腐蚀性，应力松弛率小，其做成的密封件具有很好的密封性能。缺点是其机械强度还不够高，因此在单独使用时受限制。为此在使用上一般和其他材料做成复合型垫片。石墨复合垫是已经冲刺的金属薄板为骨架，在其表面复合柔性石墨构成。作为骨架的金属薄板仅起增加强度和整体刚性的作用，以便制作和使用方便。石墨复合垫密封性能较好，但由于材料强度不高，在高压强度下使用安全性能不高因此一般将其作为非石棉密封材料取代传统的石棉橡胶板。它可用于一般参数场合，也可在高温低压场合下使用。
6、波齿复合垫：
波齿复合垫片主体是特殊设计的波齿状金属骨架，在此骨架基础上，复合适当厚度的膨胀石墨材料，最终构成整体结构的垫片。由于波齿复合垫片具有金属线密封和非金属膨胀石墨密封的双重作用，因此具有非常优异的密封性。
机械设计必备知识点 —— 密封垫片如何选型
机械设计必备知识点——密封垫片如何选型在石油、石化、化工等行业的生产、加工、储运乃至销售环节，常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、有毒有害和腐蚀等危险因素，机器及设备在使用中工作介质的“跑、冒、滴、漏”，给生产带来极大的危害。
设备中工作介质的泄漏，会造成浪费并污染环境。
垫片密封是过程工业装置中压力容器、过程设备、动力机器和连接管道等可拆连接处最主要的静密封型式。
它们所包含的流体介质范围相当广泛，防止液体或气体通过这些接头处泄漏出来是工厂面临的最重要，也是最困难的任务。
随着生产装置的大型化，生产工艺向高温、高压、高速的方向发展，出现泄漏的机会越来越多，发生事故的概率越来越大，造成的经济损失也越来越大。
往往一处法兰的泄漏就有可能导致一套装置乃至全厂停产，还极有可能会引起火灾、爆炸，造成人员伤亡等重大事故，发生泄漏带来环境污染、产品损失甚至事故，垫片密封的重要性也就不言而喻了。
因此，垫片的选用、设计、制造所存在的问题已逐步引起人们的高度重视。
那么，究竟应该如何选择合适的垫片呢？垫片与垫片密封垫片是一种夹持在两个独立的连接件（主要是指法兰）之间的材料或材料的组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。
垫片必须能够密封结合面，并确保密封介质不渗透和不被腐蚀，能够承受得住温度和压力的作用。
垫片密封一般有连接件（如法兰）、垫片和紧固件（如螺栓、螺母）等组成（见图1），因此决定某个法兰密封性时，必须将整个法兰连接结构作为一个系统进行考虑。
垫片工作正常或失效与否，除了取决于设计选用垫片本身的性能外，还取决于系统的刚度和变形、结合面的粗糙度和平行度以及紧固载荷的大小和均匀性。
图1-垫片密封的法兰连接结构垫片选型五要素了解了垫片密封的结构，我们就可以从温度、应用、介质、压力和尺寸(TAMPS）五个方面来考虑选择一个合适的垫片。
∙温度∙所选用的垫片应该在最高或最低的工作温度下有合理的使用寿命，不同的垫片材料的最高工作温度差异很大。
密封垫片结构形式
密封垫片结构形式密封垫片是一种用于填充和密封两个或多个连接部分间的空隙，以防止液体、气体或粉尘的泄漏或渗透的密封结构件。
密封垫片的结构形式有多种，下面将介绍其中几种常见的结构形式。
1.平面密封垫片：平面密封垫片是一种最简单的密封结构形式，其截面形状为矩形或圆形等平面形状。
它通过填充在连接部分间的空隙中起到填补和密封作用，通常用于低压和中等压力环境下的密封。
2.螺纹密封垫片：螺纹密封垫片是一种专门用于管道和接头的密封结构形式。
它的截面形状为扁平圆形，内部具有与管道或接头的螺纹相匹配的结构，可配合螺纹连接形式实现密封。
3.O形密封垫片：O形密封垫片是一种截面形状呈圆环状的密封结构件。
它广泛应用于液压系统和动力机械等领域，能够在高压和高温环境下实现可靠的密封效果。
O形密封垫片的结构形式简单，安装方便，密封性能可靠。
4.Y形密封垫片：Y形密封垫片是一种类似于O形密封垫片的密封结构形式。
它的截面形状为Y形，与O形密封垫片相比，Y形密封垫片具有更好的密封效果和抗压能力，适用于高压和高温环境。
5.V形密封垫片：V形密封垫片是一种截面呈"V"形状的密封结构件。
它结构紧凑、安装方便，能够在高温和高压环境下实现较好的密封效果，广泛应用于化工、石油、冶金等工业领域。
6.螺旋缠绕密封垫片：螺旋缠绕密封垫片是一种由金属带和非金属带交替缠绕形成的密封结构件。
它的结构紧凑、弹性好，可适应高温、高压和腐蚀性介质等复杂工况。
除了以上几种常见的密封垫片结构形式，还有一些特殊用途的密封垫片，如波形密封垫片、石棉橡胶密封垫片等。
这些密封垫片在特定的工况下能够提供更好的密封效果，满足不同行业和领域的需求。
总之，密封垫片的结构形式多种多样，根据不同的应用环境和要求选择适合的密封垫片结构形式至关重要，只有选择合适的密封垫片才能保证连接部分的可靠密封，防止泄漏和渗透的发生。
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密封垫的类型及常见设计问题
密封垫的类型
各类机器设备尤其是各类压力容器、管道和阀门等广泛使用垫片密封结构。
最简单的垫片为平垫片，整个垫片为同一材料组成，作机械设备一般接合面的静密封，如减速箱的密封等。
理想的垫片结构应表层为塑性层，而内层为弹性体，塑性表面层保证密封而相互紧贴甚至嵌合，而内层允许补偿密封面的少许分离并在密封而上经常保持一定大小的压缩应力。
许多组合垫片的出现都是基于这一思路或稍有改型，但原理是一样的。
例如聚四氟乙烯（PTFE）具有塑性好，有优异的抗化学腐蚀性和较宽的工作温度范围（-190～250℃），广泛用于静密封平垫，但由于某种原因回弹性较差以及冷流倾向，限制了单纯的使用，采用组合结构可以克服这一弊端，如表29.3-1所示的各种外部包封PTFE，内部填充压缩石棉板、橡胶板（或嵌金属薄板）等形成的“三明治”结构垫片。
这种结构一方面可以保护垫片免遭流体介质的腐蚀或者避免食品、医药工业产品接触污染，另一方面改善了单纯用PTFE带来的回弹差及冷流问题。
表29.3-1给出了常用密封垫片种类及其适用范围。
表29.3-1 常用密封垫种类、材料及适用范围
非金属密封垫
软钢纸
板
＜0.4 ＜120
燃料油，润滑
油，水笠
天然橡
胶
1.33
×10-10
～0.6
-60～
100
水，海水，空
气，惰性气体，盐
类水溶剂，稀盐酸，
稀硫酸等
普通橡
胶板
-40～
60
空气，水制动
液等
夹布橡
胶
≈0.6
-30～
60
海水，淡水，
空气，润滑油和燃
料油等
牛皮或
浸油、蜡、合
成橡胶、合成
树脂、牛皮
-60～
100
水，油，空气
等
软聚氯
乙烯板
≤1.6 ＜60
酸碱稀溶液及
氨，具有氧化性的
蒸汽及气体聚四氟
乙烯板
≤3.0
-108
～250
浓酸，碱，溶
剂，油类
非高压橡≤6.0 ≤450 浓酸，碱，溶
金属密封垫胶石棉板中
压橡胶石棉
板低压橡胶
石棉板
≤4.0
≤1.5
≤350
≤200
剂，油类
耐油橡
胶石棉板
≤4.0
-180
～250
空气，压缩空
气，惰性气体，蒸
汽，氨，变换气，
焦炉气，裂解气，
水，海水，液态氨，
冷凝水，≤90%硫
酸（质量分数），
盐类，硝氨液，硫
氨液，甲胺液，烧
碱，氟里昂，氢氰
酸，卡普隆生产介
质，聚苯乙烯生产
介质
聚四氟
乙烯薄膜包
橡胶石棉板
或橡胶板
≤3.0
油品（汽、柴、
煤、重油等），油
气，溶量（包括丙
烷、丙酮、苯、酚、
糠醛、异丙醇），
（质量分数）小于30%的尿素，氢气，硫化催化剂，润滑油，碱类
组合密封垫
铜（钢或
不锈钢）丝和
石棉交织而
成
浓酸、碱、溶
剂、油类
金属带：
紫铜，铝，
0.8（15）钢，
2Cr13，
0Cr13，
1Cr13，
1Cr18-Ni9T
i非金属带：
石棉带，聚四
氟乙烯带，陶
瓷纤维等
≤6.4 ≈600 内燃机用
金属：紫铜，软钢，铝，不锈钢，合金钢
非金属：石棉板，橡胶石棉板，聚四氟乙烯板，陶瓷纤维≤6.4 ≈600
蒸汽，氢气，
压缩空气，天然气，
裂解气，变换气，
油品，溶剂，渣油，
蜡油，油浆，重油，
丙烯，烧碱，熔融
盐载热体，酸，碱、
盐溶液，液化气，
水
金属密封垫
紫铜，
铝，铅，软钢，
不锈钢，合金
钢
10（08）
钢，铝，合金
钢，1Cr13
（0Cr13）
1.33
×10-16
～20 ≥
4.0
≈600
≈600
蒸汽，氢气，
压缩空气，天然气，
裂解气，变换气，
油品，溶剂，渣油，
蜡油，油浆，重油，
丙烯，烧碱，熔融
盐载热爱体，酸、
碱、碱溶液，液化
气，水
蒸汽，氢气，压缩
空气，天然气，裂
解气，变换气，油
品，溶剂，渣油，
蜡油，油浆，重油，
丙烯，烧碱，熔融
盐载热爱体，酸、
碱、碱溶液，液化
气，水
10钢，
1Cr13，合金钢，不锈钢等≥6.4 ≈600
蒸汽，氢气，
压缩空气，天然气，
裂解气，变换气，
油品，溶剂，渣油，
蜡油，油浆，重油，
丙烯，烧碱，熔融
盐载热爱体，酸、
碱、碱溶液，液化
气，水
铜，铝，低碳钢，不锈钢，合金钢真
空～高压
低温～
高温
蒸汽，氢气，
压缩空气，天然气，
裂解气，变换气，
油品，溶剂，渣油，
蜡油，油浆，重油，
丙烯，烧碱，熔融
盐载热爱体，酸、
碱、碱溶液，液化。