金屬環(huán)繞墊片

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1 基本性能

　　纏繞式墊片于60年代初傳入我國，其本體(亦即基本型墊片)是用V形或W形斷面的金屬帶和填充帶相間螺旋狀纏繞而成。原石油部標(biāo)準(zhǔn)SYJ14-65規(guī)定的纏繞式墊片即屬于這類墊片。70年代以后，為了提高墊片的強度和可靠性，以及方便安裝對中，根據(jù)法蘭連接形式的不同，分別又采用了帶內(nèi)環(huán)、帶外環(huán)和帶內(nèi)外環(huán)的墊片。墊片填充帶只有石棉一種，到80年代初，柔性石墨(又稱膨脹石墨)在我國試制成功并大批量生產(chǎn)。其主要性能參數(shù)為：堆積密度0.002~0.005g/cm3;制品密度0.8~1.7g/cm3;純度≥98%;灰分≤0.5%;強熱減量≤1%(450℃下灼燒3小時);熔點3650℃(熔融升華);肖氏硬度21~33;抗拉強度≥7MPa，抗壓強度≥80MPa;壓縮率≥15%，回復(fù)率≥28%;滑動摩擦系數(shù)0.149(對磨件為不銹鋼);電阻系數(shù)3.5X10-4Ω.cm(面方向);熱膨脹系數(shù)為(1.6~4.7)X10-81/℃(面方向，從室溫到600℃);熱擴散率(2.6~1.1)X10-2cm2/s(250~110℃);氮氣滲透率：板厚1.75mm，密度1.5g/cm2時為1.3X10-5;板厚0.5mm，密度1.5g/cm2時為2.1X10-4CC/s.cm2。

　　柔性石墨用作密封材料時有以下優(yōu)點:①理論上它能承受-200~3000℃ (非氧化氣氛)。低溫下不脆不裂,高溫下不軟化、不分解、不變形和不老化。一般可在-200~800℃之間安全使用。②惰性的固定碳含量一般在98%以上,能經(jīng)受往幾乎所有介質(zhì)的腐蝕。試驗表明,除硝酸、硫酸和鉻酸等強氧化性酸以及鹵素的某些特定濃度和溫度條件之外,對一般酸、堿、鹽、油和溶劑等大部分介質(zhì)均能適應(yīng),其耐蝕性能僅略次于聚四氟乙烯。③能承受中子、γ、α和β等射線的長期照射而不發(fā)生明顯變化,因此亦可用于原子能 工業(yè)。④其結(jié)構(gòu)里有許多封閉或半封閉小球體,加之比表面很大 ,表面能很高,表面點吸附著一定氣體或水分子而形成極薄的氣膜或液膜,故對氣體或液體都具有良好的不滲透性。⑥它是用天然磷片石墨經(jīng)化學(xué)和熱處理使其體積膨脹200倍以上之后再經(jīng)壓制而成的,其內(nèi)部有許多小空隙,因此具有良好的柔軟性、可壓縮性和回彈性。⑥用純?nèi)嵝允瞥傻膲|片,還具有所需預(yù)緊力小,對法蘭面機加工要求不高,不粘法蘭面及檢修清掃方便等優(yōu)點。綜上所述來看,它是一種理想的密封材料。但也應(yīng)注意,已也有抗拉強度不高和極易損壞的缺點。

　　為了克服其缺點,人們采用了金屬帶纏繞增強而制成了“柔性石墨金屬纏繞墊片”。由于所用的金屬纏繞帶為V形或W形斷面,故其壓縮回彈性比柔性石墨墊片還好。它的主要性能參數(shù)為:壓縮率>25%，回彈率>30%;使用溫度范圍：鋼帶為1Cr18Ni9時可用于-200~580℃，鋼帶為1Cr18Ni9Ti時可用于-200~780℃;介質(zhì)壓力35MPa;墊片系數(shù)m=2，最小預(yù)緊比壓y=40MPa。

　　2.本墊片與其它勢片的比較

　　(1)柔性石墨金屬纏繞墊片與鋼圈的比較①墊片壓緊力:前者最小比壓力為40MPa,只要較小壓緊力即可達到密封(螺栓小);后者最小比壓力為183MPa,要求壓緊力大(螺栓大)。②加給法蘭的應(yīng)力:前者小,后者大,且密封槽底易產(chǎn)生裂紋。③復(fù)原力 ( 回彈性 ):前者有,毋須再緊螺栓;后者幾乎無,故在熱循環(huán)場合需再緊螺栓。④對法蘭表面的要求:前者對微小傷痕敏感性小,對密封面形狀要求簡單且制造容易,一般精度即可,粗糙度 R=12.5~6.3μm(▽3~▽4)，硬度差無要求,而鋼圈對微小傷痕很敏感,表面形狀較復(fù)雜且制作較困難,精度要求高,粗糙度為R=1.6μm(▽6),硬度差為HB20~30。維修;前者容易,鋼圈則較難,且需專用工具。⑥異材法蘭連接;前者無泄漏擔(dān)心 ,后者因有線脹系數(shù)差而引起泄漏擔(dān)心。⑥墊片制造與價格:前者容 易且 較便宜 ,而鋼圈較難且貴。⑦配管與開口接管的分離`前者容易 ,后者較難且必須將法蘭抬起。⑧使用壽命:前者短 ,拆開后就得更新,后者長,可多次使用。

　　( 2 )柔性石墨金屬纏繞墊片與石棉金屬纏繞墊片的比較 ①對人體危害:前者無,后者為致癌物質(zhì),美國等已禁用。②耐溫性:前者-200~870℃ ,后者-40~500℃ ,但實際使用中當(dāng)>400℃時便因急劇脫水而失彈失效。③填充材料的耐酸性:前者除王水等外能耐一般酸、堿、鹽及溶劑等腐蝕;后者因石棉紙內(nèi)含有橡膠等粘結(jié)劑,耐蝕有限。④泄漏率:前者<1X10-4g/s;后者<1X10-3g/s。⑤填充材料的燒失量 (500℃ 時 ) 和老化:前者<1 % ,無老化;后者<25% ,橡膠等粘結(jié)劑易老化。滲透性：前者很低,后者較高,且因石棉的毛細(xì)管作用對油類滲漏嚴(yán)重。⑦m值:前者為2 ,后者為3。⑧墊片壓緊力:前者為40MPa,后者為70MPa。⑨復(fù)原力:前者良好,后者雖亦好,但比前者稍差。⑩對法蘭表面要求:前者表面為一般要求,表面粗糙度R=12.5μm(▽3),對輕微劃痕或水線溝槽也無妨;后者要求表面粗糙度R。必須在6.3μm以上。?維修:前者因不粘法蘭面,檢修方便;后者因粘法蘭面,鏟刮費工費時。?價格:二者持平。

　　( 3 ) 柔性石墨金屬纏繞墊片與金屬包石棉墊片的比較 ①對人體危害:同前 ( 2 ) ①。②國內(nèi)生產(chǎn)情況:前者半機械化生產(chǎn),效率高,質(zhì)量穩(wěn)定;后者生產(chǎn)仍為于工方式,效率低,質(zhì)量不穩(wěn)定。③耐溫性:同前( 2 )②。④填充料的燒失量:前者< 1 % ;后者< 10 % 。⑤m值：前者為2;后者為3.75;⑥墊片壓緊力:前者為40MP，后者為80MPa。⑦復(fù)原力:前者良好;后者亦好,但比前者差。⑧介質(zhì)壓力:前者為35MPa ,后者為6MPa。⑨對法蘭表面的要求:基本上同前 ( 2 ) ⑩，,只是此處的后者要求表面粗糙度R .必須在1.6μm(▽6)以上 。⑩墊片剛性:前者大口徑尺寸的剛性較差,運輸或安裝不當(dāng),易發(fā)生散架,后者剛性較好,不會散架。

　　據(jù)調(diào)查 ,有一些使用金屬包石棉墊片的石化企業(yè),因鐵包墊泄漏而在其二側(cè)粘貼柔性石墨板材,用以作為一種補救措施。這也說明本墊片的密封性能遠(yuǎn)比金屬包石棉墊片好。

　　( 4 )柔性石墨金屬纏繞墊片與高溫高壓石棉橡膠板墊片(由英國進口)的比較 ①對人體的危害:同前(2 )①。②介質(zhì)壓力:前者為35MPa ,后者為3MPa。③耐溫性:同前 (2)②。④滲透性:前者很低,氮氣滲透率為2X10-4cc/s.cm2，后者較高,且因石棉的毛細(xì)管作用對油類滲漏嚴(yán)重。⑤老化:前者無,后者因橡膠易老化而使其儲存和使用壽命都不長。⑥維修:同前(2) ?。, ⑦墊片剛性:同前(3) ⑩。⑧價格:前者中的中、小口徑墊片與進口石棉橡膠墊片相近,大口徑及中、小口徑窄密封面墊片則較便宜;后者中的大口徑及中、小口徑窄密封面墊片則較貴,且均需耗費外匯。