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墊片的內徑尺寸過大對基本型墊片的尺寸 , 國內所有的標準均按以下原則設計 :墊片的內外徑基本上按榫槽面法蘭的榫內外徑尺寸 , 如 PN 系列和 Class 系列的墊片內徑是按法蘭的 Z +0.5(Z 為榫槽結構法蘭的凹槽內徑)或 W -0 .5(W 為榫槽結構法蘭的榫內徑)設計。 換句話說 , 墊片在榫槽內的工作狀態與帶內環和定位環型墊片是類似的。
(武漢纏繞墊片材質單)
泄漏原因分析
2.1 墊片的內徑尺寸過大對基本型墊片的尺寸 , 國內所有的標準均按以下原則設計 :墊片的內外徑基本上按榫槽面法蘭的榫內外徑尺寸 , 如 PN 系列和 Class 系列的墊片內徑是按法蘭的 Z +0.5(Z 為榫槽結構法蘭的凹槽內徑)或 W -0 .5(W 為榫槽結構法蘭的榫內徑)設計。 換句話說 , 墊片在榫槽內的工作狀態與帶內環和定位環型墊片是類似的。
(武漢纏繞墊片材質單)如果榫槽面法蘭用基本型墊片的內徑過大 , 墊片內徑處便沒有了約束。 當墊片被施加預緊力后墊片會產生變形 , 其中厚度方向上的變形是主要的 , 也是墊片實現密封所必需的 , 因為密封是由法蘭與墊片接觸表面產生的大于介質壓力的應力來實現的。 對金屬纏繞墊片而言 , 實現這種密封的小預緊應力是工作介質壓力的 3 倍(既墊片系數 m =3),
實際安裝時通常按此再予以加倍。 例如表 1中序號 6 墊片的預緊應力就設計成 180 .1MPa , 是介質壓力 24.2 MPa 的 7 .4倍。隨著時間推移 , 墊片的內徑處還會產生向內方向的徑向變形 ,即 “ 徑向屈曲” 。 這種變形將對正常密封造成破壞。 由于徑向屈曲的存在和持續發展 ,造成了墊片的應力松弛 , 當墊片與法蘭接觸面上的應力降到一定程度時便開始了泄漏 ,并隨使用時間的延續而加劇。 只要金屬纏繞墊片的結構合理 , 發生密封失效的情況通常不會發生。
采取的對策
(1)給金屬纏繞墊片加內環 。 考慮到與相同壓力等級和直徑的墊片密封面設計寬度相比 ,使用部位留給墊片密封面的寬度已經不大 ,所以就采取了在內徑部位加鋼絲內環的方法 , 鋼絲內環的位置恰好與原設計所留出的空擋相當。 雖然鋼絲內環與通常由鋼板加工而成的內環相比有所區別(見圖 1)。 但對改善墊片力學性能的效果還是明顯的。
(2)由于金屬纏繞墊片用于高溫 、 高壓部位 ,且對可靠性要求非常高 , 將墊片的厚度由 4 .5 mm加厚至 5 mm , 也就是將鋼帶 V 型角度由 60°改為 75°, 改善了墊片密封元件的壓縮回彈性能。
(3)改進了金屬纏繞墊片鋼帶的材料 。 選用耐高溫性能更好的材料(耐溫可達 800 ℃)替代SUS316 。 由于對水蒸汽的腐蝕性幾乎可不考慮 , 所以可根據高溫下的許用應力大小來選擇材料。