工作于工业装置里的设备和管道, 只要是存在可拆卸连接这种架构的, 垫片对于其而言就是不能缺少的。垫片身为关键的密封元件, 唯有进行合理的挑选, 才能够更优地展现出效能, 使得寿命得以延长, 确保安全！
本文从以下几个方面由浅入深进行详述，希望看的人能有所收获。
（一）了解常用的垫片, 其中包括PTFE垫片, 还有橡胶垫片, 以及缠绕垫, 另外涉及垫片泄漏方式, 还有垫片系数m以及比压力y, 最后是选用垫片时需考虑的因素。
（一）认识常用垫片
垫片存在着几类, 比如说非金属软垫片, 还有复合垫跟金属垫等诸多种类。常用的垫片涵盖着, 橡胶垫类型, PTFE垫片范畴, 柔性石墨缠绕垫类别, 以及金属垫片这一类别等均包含其中。
聚四氟乙烯垫片（PTFE）
柔性石墨缠绕垫
橡胶垫片
石棉垫片
石棉
基于性能良好、价格便宜以及资源丰富等缘由, 石棉往昔使用广泛至极, 然而石棉隶属Ⅰ类致癌物范畴, 会致使人体肺部纤维化, 对人体健康危害极为重大, 缘于近年在国内遭到使用限制, 所以石棉垫片的使用正变得越来越少。
金属环垫(二)PTFE垫片
工程塑料范畴内有一种物质叫PTFE, 它也被称作聚四氟乙烯, 还有个称呼是F4, 其通常呈现为不透明白色, 在物件方面, 广泛地应用在了诸如垫片、管道以及用于设备防腐内衬等诸多领域。
PTFE分子结构
分子结构呈现出如上面所展示的那样, F与C形成的键, 其长度相对比较短, 并且键能是大的, 这种情况下分子结构所形成的堆砌, 呈现出紧密且牢固的态势, 进而使得PTFE材料拥有了优良的耐高温的性能, 能够在250℃以下的温度范围长期进行使用。
与此同时, 分子链外侧的F原子, 把主链当中的C原子, 紧紧地保护起来, 使得其不容易发生化学反应。所以, PTFE材料拥有了优异的化学稳定性, 耐腐蚀性能良好, 耐溶剂性能也佳, 能够承受大部分强酸、强碱、烃类等等物质的腐蚀。
PTFE具备良好的绝缘性能, 拥有自润滑性, 有着低摩擦系数, 具备抗老化性, 具有低吸水率, 这些都是它的特点。
PTFE物理性能
来讲讲维卡软化温度, 它指如此一种情况, 即塑料处于介质当中, 该介质以匀速进行升温, 当截面积为1mm2的压针头, 在施加定载荷的情况下, 压入塑料试样达1mm深度时, 所对应的温度。
常见工程塑料的维卡软化点
PTFE的缺点
（1）具有冷流性，在长时间载荷作用下PTFE产生蠕变。
（2）过载后，回弹性能差；
（3）加工难度大；强度一般等。
不同温度下PTFE的蠕变
所以, 因要去克服PTFE的那些不足、缺点, 进而改良PTFE的性能表现状况, 故而常常会针对PTFE展开填充改性的操作行为。
包含填充石墨, 还有复合碳纤维, 以及玻璃纤维, 接着说金属颗粒等等, 以此来保证耐腐蚀性这点, 与此同时, 能够相应地提高抗蠕变性能, 并提高力学性能。
PTFE的兄弟们
称之为F46的FEP, 也就是聚全氟乙丙烯, 其耐腐蚀性能跟PTFE相近, 不过耐温性能稍微逊色一些, 相较于PTFE而言加工会容易一点儿。
聚偏氟乙烯, 也就是被称作F26的PVDF, 它耐温方面的性能是比较差的, 耐腐蚀方面的表现也是比较差的, 不过其价格却是便宜的。
四氟乙烯 - 全氟烷氧基乙烯基醚共聚物, 也就是PFA, 呈现半透明状态, 相较于PTFE来说, 它在加工方面更为容易, 不过其耐腐蚀性以及耐温性略微差一些。
PFA管（三）橡胶垫片
板式换热器胶垫
平日里频繁会被用到的那种橡胶垫涵盖有, 三元乙丙也就是EPDM, 还有丁腈橡胶即NBR, 再者是氟橡胶为FKM, 另外氯丁橡胶是CR, 以及丁基橡胶称作ⅡR等等情况。
橡胶垫有优点, 价格相对而言较为便宜, 回弹性良好, 耐磨性能不错, 密封性佳, 是用来做垫片的理想材料。
受制于橡胶耐温性能, 橡胶垫承压能力不太够, 在部分油性介质中有溶胀状况, 它主要被用于低温低压等工况, 这就是橡胶垫的缺点。
常用橡胶垫片的物理性能
API682中辅助密封的主要使用温度范围
橡胶的物理性能受橡胶基体影响, 其化学性能亦与橡胶基体有关, 填充剂、混合物及加工过程等也会产生作用, 可不, 主要是其取决于这所使用的橡胶基体, 是这样没错的。
NBR丁腈橡胶, 是由丁二烯基体聚合而生成的, 适用于烃类、水等等介质, 其耐低温性能是良好的。但它耐候性差, 对石脑油、汽油等常见烃类敏感, 有可能会产生溶胀, 其应用受到限制。
乙丙橡胶即EPDM, 它是经由乙烯跟丙烯基体进行聚合而形成的, 对于水、对于水蒸气、对于臭氧、对于大气环境、对于弱酸等方面具备较好的抵抗性, 不过它对于部分润滑油脂、对于部分烃类却是比较敏感的。介质为水或者低压蒸汽的板式换热器, 常常会使用此类垫片。
FKM橡胶, 由偏二氟乙烯基体聚合而成, 适用于水、油类等介质, 在化工厂被广泛使用, 并且能够通过添加聚合物来改善性能, 相比上述两种橡胶具备极好的耐高温性能。
（四）缠绕垫
缠绕垫
具有良好承压能力需金属带保证垫片, 确保垫片良好密封性是非金属填料充当, 它是如今使用较广泛的垫片。就拿柔性石墨缠绕垫这类事例作说明, 石墨具备良好回弹性, 由钢带保证刚性得以在高温高压的工况当中使用。
缺点是, 在复杂工况之时, 容易出现失稳以及散架这类情况, 进而造成泄漏。所以, 在允许的情形下, 要尽力使用带有内外环的缠绕垫。当然了, 若是窄面法兰不能够带有外环, 那么选择带有对中环的同样可行。
带定位环的柔性石墨金属波齿复合垫
柔性石墨金属波齿复合垫
若是柔性石墨缠绕垫的性能没办法保证着, 那便能够考虑去使用金属波齿复合垫, 这种垫涵盖了接管法兰, 还有设备法兰所使用的复合垫片, 以及换热器专门使用的复合垫, 另外还有阀门专门使用的复合垫。金属波齿复合垫, 它的密封性能是相当良好的, 可被运用在高温高压的环境之下, 而且不容易散架。
（五）垫片泄漏的两种方式
泄漏方式
泄漏原因如下, 以法兰作为例子来说, 垫片所具备的压紧力不足够, 法兰密封面存有缺陷, 或者粗糙度不达要求, 不然就是垫片与法兰密封面之间存在异物等情况, 使得密封面出现空隙, 引发泄漏现象。
渗漏, 是因为垫片本身存有缺陷, 或者压紧力过大, 致使垫片发生滑移, 或造成组织损坏, 最终造成了渗漏。
（六）垫片系数m和比压力y
在于密封设计里极为重要的、作为垫片关键参数的m与y值, 那么垫片系数属于何种情况, 比压力又是怎样的?
通过垫片密封的机理, 凭借足够的压紧力, 依靠垫片的回弹力, 从而保证垫片与密封面贴合, 进而防止泄漏句号。
关于那个比压力y, 在预紧的时候, 垫片会发生变形, 进而填满密封面里微小的凹坑, 然后将泄漏通道堵塞住, 而它是形成初始密封条件所需要的, 在单位面积上的最小压紧应力。
垫片系数m, 是在操作工况时, 为了维续密封处于良好状态, 而必要施加于垫片之上的压应力, 和设计压力两者间的比值。
GB150中两种状态下垫片压紧力计算
针对于m, y的值, 它跟介质所具特性, 温度以及压力等是存在关联的, 不同介质以及温度特性的变化幅度相对较大, 并且仅仅能够借助试验来进行测定。所以说, 针对于同一种介质而言, 于不同压力以及温度状况下m和y均不一样, 然而试验测定却是一项十分繁琐且复杂的工程。
现当下, 密封设计之时, 所采用的乃是标准给定的推荐数值, 此推荐值适用于一般的工况, 就目前而言, 依据工程经验来看, 它具备较好的适用性。然而, 在特殊的工况、苛刻的工况情形之下, 是需要结合类似工程的使用经验来进行综合考量的。
七、选用垫片考虑的因素, GB150中推荐的垫片系数m, GB150中推荐的比压力y。
需着重考量: 温度, 压力, 介质特性, 将其与垫片的性能相结合, 对于标准规范里有推荐的情况能够优先选用, 于综合考量之后进行选择。
（1）着重思考温度以及压力, 确保垫片具备充足的强度, 还有韧性, 能够承受对应的压力, 以及温度。
（2）在进行考量之时, 需关注与介质的具有的相容性, 比如说橡胶垫会不会出现产生肿胀的这种状况, 亦或者是出现软化之类的情形。
（3）在低温的这种工作状况之下, 重点需要去考虑垫片那方面的收缩量, 而当处于高温的时候, 重点则要去考虑其抗蠕变性能。
（4）当面对交变载荷的时候, 要去考虑这样子的一件事情, 就是垫片是不是具备良好的回弹性以及恢复性, 在这种情况下, 是可以使用金属环垫或者齿形垫等等这类垫圈的。
（5）苛刻工况参考相似工况下的工程经验；
（6）处于低温低压的状况下, 使用非金属平垫的情况较为多见, 在高温高压的情形时, 则会使用金属垫, 而在中压的条件下, 大多会采用缠绕垫等。
（7）在存在几种均可使用的情形下, 去挑选市场里边常见且易于购买的那种, 这样做是经济又合理的。
常见介质垫片选择
HG欧标非金属平垫的使用条件（注意PxT限制）
HG欧标金属环形垫材料及最高使用温度
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