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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(lèi)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?xún)?nèi)變形且足以將法蘭表面上微觀(guān)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(wú)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(kāi)。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(guò)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(chēng)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(guò)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(guò)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(guò)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(wú)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(lèi)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(jiàn)GB/T 14180。γ和m參數(shù)見(jiàn)表5.3.10和表5.3.11。



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