詳解密封墊片種類

1 工業橡膠板

天然橡膠適用于水、海水、空氣、惰性氣體、堿類、鹽類水溶液等介質，但不耐礦物油和非極性溶劑，長期使用溫度不超過90℃，低溫性能優異，可在-60℃以上使用。

    丁腈橡膠適用于石油類產品，如石油、潤滑油、燃料油等，長期使用溫度為120℃，如在熱油中可耐150℃，低溫為-10~-20℃。

    氯丁橡膠適用于海水、弱酸、弱堿、鹽溶液，耐氧和臭氧老化性能優異，耐油性次于丁腈橡膠而優于其他通用橡膠，長期使用溫度低于90℃，最高使用溫度不超過130℃，低溫為-30~-50℃。

    氟橡膠有多個品種，它們分別具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶劑性能?？梢栽趲缀跛械乃犷惤橘|以及一些油和溶劑中使用，長期使用溫度低于200℃。

    橡膠板材作為法蘭墊片，多用于管道或經常拆卸的人孔、手孔，壓力不超過1.568MPa。因在各類墊片中，橡膠墊片最軟，貼合性能好，在較小的預緊力下就能發揮密封效果。正因如此，在承受內壓時，因墊片偏厚或硬度偏低而容易被擠出。

    橡膠板材在苯、酮、醚等有機溶劑中使用，易出現溶脹、增重、變軟、發粘現象，導致密封失效。一般溶脹度超過30%就不能使用。

    在低壓(尤其是0.6MPa以下)、真空情況下，采用橡膠墊較為適宜。橡膠材料致密性好，透氣率低。例如氟橡膠，最適宜作真空容器的密封墊片，真空度最高可達1.3×10-7Pa。橡膠墊在10-1~10-7Pa真空度范圍使用時需經烘焙和抽氣處理。

聚四氟乙烯在受壓及高溫下易冷流及蠕變，故一般用于低壓、中溫、強腐蝕以及不允許污染的介質，如強酸、強堿、鹵素、藥品等。安全使用溫度在150℃，壓力 1MPa以下。填充聚四氟乙烯雖然強度高些，但使用溫度也不超過200℃，且耐腐蝕能力下降。聚四氟乙烯包墊最高使用壓力一般不超過2MPa。

    由于溫度升高，材料發生蠕變，致使密封壓力明顯下降。即使不升溫，隨著時間的延長，密封面的壓緊應力也會下降，產生“應力松弛現象。該現象在各種墊片中都會產生，只是聚四氟乙烯墊的應力松弛現象較為嚴重，應予注意。

    聚四氟乙烯的摩擦系數較小(壓緊應力大于4MPa，摩擦系數為0.035~0.04)，預緊時墊片易向外滑移，所以最好采用凹凸式法蘭面。當采用平面法蘭時，可將墊片外徑接觸螺栓，利用螺栓阻止墊片外滑。由于搪玻璃設備是在金屬表面噴涂了一層瓷釉后燒結而成的，釉層很脆，加之噴涂不均勻和釉層流動，法蘭表面平面度較差。采用金屬復合型墊片易損壞釉層，所以推薦使用芯材由石棉板加橡膠的聚四氟乙烯包墊。這種包墊既容易與法蘭面貼合又耐腐蝕，使用效果良好。

    1967年美國Garlock公司攜手Dupont公司發明了型號3500黃褐色的GYLON?專利墊片材料，從此解決了PTFE作為墊片的蠕變困擾。PTFE結構經過二氧化硅顆粒均勻分散改性后的3500型GYLON?墊片，將切削和膨化等傳統PTFE板材具有的典型的蠕變松弛和冷流問題最小化。且墊片可應用于強酸、溶劑、烴類、水、蒸汽、氯和低溫物 。

     隨后Garlock公司繼續研發了其它改性PTFE墊片來適應越來越多的化學品。其發明的高壓縮率型號3504藍色GYLON?墊片可以處理中等濃度的酸（如醋酸等）和一些堿，以及型號3510灰白色GYLON?墊片可用于強堿、中等濃度的酸、氯、滲透性強的化學單體（如氯乙烯、丙烯酸等）、氣體等。

     隨著化學工業類的腐蝕性介質日趨復雜，市場上開發了多種新型管道法蘭材質和結構，但匹配的密封難題又出現了。輕型法蘭面粗糙或者剛性不夠，密封面上荷載有限就很難使普通的墊片有效密封，而荷載過大容易使法蘭變形或甚至開裂。1989年Garlock公司研發了3565 型GYLON?墊片，其外層材料更柔軟，法蘭和墊片接觸時可以有更好的壓縮性，同時更為堅硬的內核可阻止介質滲透和防止墊片吹出。

     隨著化學工業的產能持續增加，設備/管道法蘭工況中水錘和壓力峰變化愈趨普遍，需要新的密封方案來解決。Garlock為此推出了型號HP3560和HP3561型GYLON?墊片，這些墊片嵌入沖孔不銹鋼內芯，同時具有耐高壓和耐化學品特性。

金屬包覆墊片優點是強度大、不易碎、牢固結實，但回彈力有限，需要求法蘭表面平坦及緊固力很高才能達到良好效果（可改進、外敷石墨板）。根據不同材料可以組合成201、304、316不銹鋼包石墨（耐溫650度）包覆墊、包石棉包覆墊，包陶瓷纖維（1400度）包覆墊片等多種形式。

    包覆墊片材質：Q235A、不銹鋼（201、304、316）、銅、鋁等

包覆墊片填充料：柔性石墨（80%）、石棉（10%）、無石棉、陶瓷纖維（10%）等。

     包覆墊片主要用途：適用于直徑較大的壓力容器(如換熱器、反應器、鑄鐵法蘭、汽缸頭、鍋爐等)法蘭的密封。各種介質的機泵、管閥、管道及各類設備的法蘭等密封。適用于中、低壓工況。

     不銹鋼包覆墊片的焊接：大于1米或非腐蝕用工況可用焊接金屬模式；316、316L小型一般禁止焊接。

     包覆墊片的改進：為提高密封效果外層可以粘貼柔性石墨板材。

包覆墊片據耐溫選擇包覆物：石墨—耐溫650 耐腐蝕；陶瓷纖維—耐溫HA1200 ;HZ—1600。

     方形金屬包覆墊片應弧度圓角整體鍛造，氬弧焊焊接。禁止直角，錫焊！否則使用后受壓、受熱分裂。

金屬纏繞墊巧妙地利用金屬的耐熱性、回彈性和強度以及非金屬材料的柔軟性，所以密封性能較好，其中又以不銹鋼帶纏繞柔性石墨墊的性能為最佳。其預緊比壓較石棉纏繞墊小，不存在石棉纖維毛細孔滲漏的缺點

    在油介質中，金屬帶材多使用0Cr13，而其它介質則推薦使用1Cr18Ni9Ti。

    不銹鋼帶柔性石墨纏繞墊在氣體介質中，使用壓力為14.7MPa(國內有高達19.6MPa)，在液體中可用至30MPa。溫度-190~+600℃(在無氧、低壓情況下可用至1000℃)。

    聚四氟乙烯的耐低溫性能良好，它在低溫下的屈服強度大大高于常溫時的強度。所以聚四氟乙烯纏繞墊可用于低溫介質，如液態烴等。同時，因加入金屬帶提高了導熱性，聚四氟乙烯纏繞墊使用溫度可達250℃，在酸性介質中可用至9MPa、200℃。

    纏繞墊用于壓力和溫度波動較大的換熱器、反應器、管道、閥門、泵進出口法蘭較為合適。對于中等以上壓力、溫度超過300℃者，應考慮使用帶內環、外環或內外環。若使用凹凸面法蘭，配帶內環的纏繞墊效果更好些。

    在柔性石墨纏繞墊兩面貼覆柔性石墨板也能取得好的密封效果。某大型化肥廠廢熱鍋爐屬高溫高壓關鍵設備，用帶外環的柔性石墨纏繞墊，滿負荷時不漏，減負荷時則漏。在墊片兩面增加了0.5mm厚的柔性石墨板，剪成圓弧狀，接頭部分采用斜口搭接，使用情況良好。

一般用于中、高壓閥門、管道和直徑較小的設備法蘭上。使用壓力則根據溫度的不同，前者為1.568~31.36MPa，后者為1.568~3.92MPa。墊片材質根據介質和溫度選取。

用于梯形槽面法蘭的八角墊和橢圓墊(煉油行業俗稱“土鋼圈”)密封性能均好。在溝槽的錐面上，八角墊為面接觸而橢圓墊是線接觸。因此，橢圓墊在低緊固力下貼合性好，但需進行二次緊固;而八角墊一般一次緊固后，不易出現泄漏。它們的不足之處為要求較大的螺栓擰緊力，當用于低壓高溫情況時，法蘭等級須在 pg25公斤級以上。