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金屬纏繞墊片是用成型的金屬帶和軟的填充材料交替纏繞制成的。當放在兩個法蘭之間被壓縮后就形成了非常有效的密封。

金屬帶中間部分的V型凸起作用就像彈簧一樣，在工況改變時給墊片很好的回彈性。填充材料和金屬帶材料可以選擇不同的材料以適應不同的化學介質。

需要防火安全的可以選擇柔性石墨作為填充材料。如果墊片的有效壓縮載荷是有限制的，可以對墊片的結構和尺寸進行修改以達到有效的密封。

一個金屬纏繞墊片可以包括一個外環(huán)，一個內環(huán)或者二者都有。外環(huán)使墊片與法蘭對中和作為墊片壓縮的限位，內環(huán)不但可以提供額外的徑向強度,而且還可以減少法蘭的沖刷磨蝕和保護密封元件。

很好的回彈性和很高的強度使得金屬纏繞墊片成為各種各樣使用條件和工況下的理想選擇。廣泛地被用于煉油廠和化工廠。

ASME B16.20所規(guī)定的標記要求

影響墊片密封性能的因素

密封是通過壓縮墊片材料并使之填補不平整的密封表面實現(xiàn)的。這種密封能夠有效防止介質的泄漏。為了維持這種工況，連接部位必須施加足夠的載荷來對抗因系統(tǒng)的內壓產生的端面流體靜壓力。

墊片的使用情況取決于許多的因素，包括：

1. 金屬材料以及填充材料，材料必須能承受以下幾種因素的影響：

a. 溫度：溫度對墊片的機械以及化學性能有不利影響，同樣也能影響墊片的物理特性例如氧化性與回彈性。

b. 壓力：介質或管道內壓可能將墊片吹出法蘭的表面

c. 介質：墊片材料必須能耐介質的腐蝕

2. 連接設計：兩個法蘭連接的力必須足夠防止因系統(tǒng)內壓產生的端面流體靜壓力導致的法蘭分離。

3. 合適的螺栓載荷：如果螺栓載荷不夠大，墊片的變形達不到要求，或者載荷過大而壓碎墊片，泄漏就會發(fā)生。

4. 表面加工：如果表面加工不符合墊片要求，也不會起到很好的密封效果。

各種密封面下法蘭、墊片的連接

墊片密封系數(shù) "M" 和 "Y"

"M" 與 "Y" 值應用在非標法蘭設計中。在標準法蘭的實際應用中，它們并不指定作為墊片壓緊應力。我們的螺栓扭矩表給出了數(shù)據(jù)，應該對照它使用。

"M" – 墊片系數(shù)

在法蘭連接中，提供所需額外預緊力的系數(shù)，在連接處施加內部壓力后，能夠保持墊片上的壓縮載荷。

M = (W - A2 P) / A1 P

"Y" –墊片最小設計壓緊應力這是指當墊片在內部壓力為2psig(0.14bar)的情況下提供密封時，墊片接觸面上每平方英寸所需的最小壓緊應力值(或以bar為單位)

Y = W / A1

式中：W = 總的緊固力(磅或牛頓)

A2 = 墊片以內的法蘭孔面積(平方英寸或平方毫米)

P = 試驗壓力(psig 或 N/mm2)

A1 = 墊片面積(平方英寸或平方毫米)

各種類型墊片的M與Y

換熱器和容器墊片

墊片的安裝

在法蘭連接中，所有零部件必須正確組裝達到密封的效果。引起連接部分泄漏的最常見原因是安裝程序不正確。

螺栓上緊順序

■ 將墊片放置在法蘭密封表面上。

■ 將組裝的另一個法蘭與墊片相接觸。

■ 必須用新螺栓或工作性能如同新螺栓的螺栓清潔螺紋并用優(yōu)質的潤滑劑潤滑它們，例如油類和石墨混合物。

■ 將螺栓放置在螺栓孔內。

■ 用手指擰緊螺母。

■ 按照上圖的螺栓緊固順序緊固螺栓。

■ 第一次上緊時，任何螺栓的擰緊力不應超過推薦值的30%， 如果那樣做，會使法蘭翹起并將墊片壓壞。

■ 當達到推薦螺栓扭矩時，按照順時針方向逐個檢查螺栓扭距以確定螺栓已經均勻擰緊。

■ 由于蠕變和應力松弛，在設備運轉時有必要預加應力于螺栓以確保螺栓在操作期間有充分的應力載荷。

在螺栓上為熱膨脹而施加的預應力

通過螺栓預緊來補償熱膨脹、松弛、蠕變、端部流體靜壓力和墊片的剩余有效應力。

因法蘭和螺栓的材料不同，熱膨脹系數(shù)也不同，這可能影響螺栓載荷。在有嚴重的熱膨脹時，必須提供螺栓一個最小的應力以及允許管道膨脹來實現(xiàn)墊片的緊壓。

墊片的外環(huán)作為墊片壓縮的限位。沒有外環(huán)的墊片必須采取措施預防熱膨脹使墊片超過彈性極限而損壞。

泄漏點的故障處理

最好的找出泄漏的原因的方法就是仔細檢查發(fā)生泄漏處的墊片。

觀察結果

有效的糾正措施

墊片嚴重腐蝕

? 選用更好的耐腐蝕材料替換

? 選用更好的抗冷流特性的材料替換

墊片過分地被擠出

? 選用能承受更大載荷的材料替換—即較致密的材料

? 選用能承載更大載荷的材料替換

墊片壓碎

? 提供一個限位環(huán)來防止壓碎墊片或重新設計法蘭

? 檢查墊片尺寸確保墊片是合適的規(guī)格

由于外伸出突面法蘭或向法蘭孔

內突出產生的機械受損

? 確定墊片安裝時合適地對中

? 選用較軟的墊片材料

沒有明顯的壓緊

? 選用較厚的墊片材料

? 減少墊片面積來提供較高的單位面積上的壓緊載荷

? 改變墊片尺寸，將墊片受力部分移到接近螺栓部位可有效減少

法蘭彎曲

由于法蘭過分的偏轉和彎曲產生

? 依靠輔助環(huán)來提供法蘭的剛度

墊片在外徑處厚度比內徑處薄

? 選用軟材質的墊片來降低要求的密封應力

? 減少墊片面積來減少密封應力

? 按照規(guī)定的螺栓緊固步驟依次擰緊

墊片四周沒有被均勻的壓縮

? 確保準確地組對法蘭

? 為法蘭增加一個加強環(huán)以便將螺栓載荷更好的分布

? 選擇一個較低應力的墊片材料

墊片四周厚度周期性的變化

? 如可能的話增加螺栓數(shù)量以獲得更均勻的螺栓載荷分布

? 若法蘭是翹曲的，可以將法蘭重新加工或者使用較軟材料的墊片

墊片的選用

溫度和抗化學性的要求

要確定你所訂購的墊片能承受操作溫度和耐使用介質的作用。檢查金屬和填充物對密封介質的化學兼容性。按照一般的慣例，制作金屬纏繞墊片和金屬包覆墊片的金屬應是和法蘭材料類似的。

柔性石墨的可壓縮性使得它成為用于制作金屬墊片很好的填充物。柔性石墨雖然不能用于像硝酸和硫酸這樣的強氧化劑，但是它的使用溫度可達450°C。PTFE填充材料能夠在260°C以下提供卓越的耐化學性能。根據(jù)ASME B16.20當使用PTFE做填充材料的時候要使用內環(huán)來防止纏繞部分徑向失穩(wěn)。

工作壓力

工作壓力對設計和選擇金屬墊片有直接影響。更高的壓力有可能使墊片吹出，而低壓應用需要墊片設計在低螺栓載荷下也能密封。

Garlock 適合高壓下使用的墊片包括：

■ Kammprofile 墊片

■ 帶內環(huán)的纏繞墊片

■ 純金屬墊片

適合低壓下使用的墊片包括：

■ GRAPHONIC? 墊片

■ Garlock Kammprofile 墊片

■ Garlock EDGE? 墊片

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