墊片密封的機(jī)理原則

墊片所處的工況條件十分復(fù)雜，包含的流體介質(zhì)范圍相當(dāng)廣泛，防止液體或氣體通過這些接頭處泄露出來，是工廠面對的重要也是困難的任務(wù)。雖然法蘭接頭與泵軸、閥桿、攪拌器軸等密封相比，其泄露量不及它們大，但法蘭接頭的數(shù)量則比它們多得多，因此它們成為過程裝備泄露的主要來源。通常采用螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)，因此裝配時(shí)要將螺栓預(yù)緊到足以達(dá)到初步密封的要求，而控制預(yù)緊水平恰恰是一個(gè)十分棘手的問題；另外，這一結(jié)構(gòu)中的墊片更是一個(gè)受很多因素影響的密封元件。

墊片是一種夾持兩個(gè)獨(dú)立的連接件之間的材料或材料的組合

定義 

一、

墊片是一種夾持在兩個(gè)獨(dú)立的連接件之間的材料或材料的組合，其作用是在預(yù)定的使用壽命內(nèi)，保持兩個(gè)連接件間的密封。墊片能夠密封結(jié)合面，并對密封介質(zhì)不滲透和不被腐蝕，能經(jīng)承受溫度和壓力等作用。

二、

墊片密封一般由連接件（如法蘭）、墊片和緊固件（如螺栓、螺母）等組成，因此決定某個(gè)接頭的密封性時(shí)，將整個(gè)連接結(jié)構(gòu)作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行考慮。墊片工作正?；蚴c否，除了取決于設(shè)計(jì)選用的墊片本身的性能外，還取決于系統(tǒng)的剛度和變形、結(jié)合面的粗糙度和平行度及緊固載荷的大小和均勻性等。

將密封作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行分析既符合實(shí)際又是科學(xué)合理的方法，但單純要從理論上去解決它，是一個(gè)相當(dāng)困難的問題?，F(xiàn)實(shí)的做法是分別考慮各個(gè)組件的特性，然后研究他們各自對系統(tǒng)特性的響應(yīng)，終通過必要的整合后，獲得良好的綜合密封效果。因此，有時(shí)候接頭發(fā)生泄露，不是墊片本身的問題。

就墊片密封而言密封流體在墊片結(jié)合處的泄露有三種界面泄露滲透泄露吹出泄露

泄露方式：

一、

兩連接件表面（稱密封面），從機(jī)械加工的微觀文理來看存在粗糙度和變形，它們與墊片之間總是存在泄露通道，由此產(chǎn)生的流體泄露被稱為界面泄露，它占總泄露量的80~90%。

二、

對非金屬材質(zhì)的一類墊片而言，從材料的微觀結(jié)構(gòu)來看，其本身存在微小的縫隙或細(xì)微的毛細(xì)管，具有壓力的流體自然容易通過它們滲透出來，被稱為滲透泄露，它占總泄露量的10~20%。

三、

當(dāng)夾緊墊片的總載荷因各種原因減少到幾乎等于作用在接頭端部的流體靜壓力時(shí)，導(dǎo)致了密封面的分離。這時(shí)若增加流體壓力，對機(jī)械完整性很差的墊片，如操作期間材料發(fā)生劣化，則沿墊片徑向作用的流體壓力會將其撕裂，引起密封流體的大量泄漏，這被稱為吹出泄漏，屬于一種事故性泄漏。

對于上述第二種情況，通?？赏ㄟ^不同材料的復(fù)合或機(jī)械組合形式不滲漏性結(jié)構(gòu)，或者使用較大的壓緊力使材料更加密實(shí)，減少以至消除泄露；而對于第|一種情況和第三種情況，則與墊片材料性質(zhì)、接頭的機(jī)械特征密封面的性質(zhì)與狀態(tài)、密封流體的特性以及緊固件夾緊程度等有關(guān)，它們也是解決墊片密封設(shè)計(jì)安裝使用以及密封失效分析等問題的關(guān)鍵。

墊片密封機(jī)理主要由兩個(gè)部分組成初始密封機(jī)理和工作密封機(jī)理

密封機(jī)理 ：

一、初始密封   

墊片用于兩個(gè)連接件密封面產(chǎn)生初始裝配密封和保持工作密封。在理論上，如果密封面完全光滑、平行，并有足夠的剛度，它們可以依靠緊固件夾持在一起，無需墊片而達(dá)到密封的目的（即無墊密封）。在實(shí)際中，連接件的兩個(gè)密封面總是存在粗糙度，兩者也不是平行的，剛度也有限，加上緊固件柔度不同和排列分散，因此其接受的載荷通常是不均勻的，為了彌補(bǔ)這種不均勻的載荷和相應(yīng)的變形，在兩密封面間插入一墊片，使之適應(yīng)密封面的不規(guī)則性。要產(chǎn)生初始密封的基本要求是壓縮墊片，使其與密封面間的產(chǎn)生足夠的壓力，通常稱為墊片預(yù)緊應(yīng)力，也稱為初始墊片比壓，以阻止介質(zhì)通過材料本身的滲透，同事保證墊片對連接件有較大的順應(yīng)性，即墊片材料受壓縮后發(fā)生的彈性或彈塑性變形能夠填塞密封面的變形，以堵塞界面泄露的通道。

二、工作密封     

當(dāng)初始墊片應(yīng)力加在墊片上之后，它須在裝置的設(shè)計(jì)壽命內(nèi)保持足夠的應(yīng)力，以維持允許的密封度。因?yàn)楫?dāng)接頭受到流體壓力作用時(shí)，密封面被迫發(fā)生分離，此時(shí)要求墊片能釋放出足夠的彈性應(yīng)變能，以彌補(bǔ)這一分離量，并且留下足以波齒密封所需要的工作墊片應(yīng)力。此外，這一彈性應(yīng)變能還要補(bǔ)償裝置長期運(yùn)行過程中任何可能發(fā)生的墊片應(yīng)力的松弛。因?yàn)楦鞣N墊片材料在長期的應(yīng)力作用下，都會發(fā)生不同程度的應(yīng)力降低。另外，接頭的不均勻熱變形，令導(dǎo)致墊片應(yīng)力的降低或升高；因受熱引起緊固件應(yīng)力的松弛，也會減少作用在墊片上的應(yīng)力。