密封垫片选用与功能与应用
密封垫片是管道、设备及系统密封的重要部件,根据不同介质和应用场景,选用的密封垫片类型各异。密封垫片选用应考虑以下几个因素:耐介质性、耐压性能、耐温性能、耐氧性能、耐臭氧性能、耐油性能等。
密封橡胶板:天然橡胶适用于水、海水、空气、惰性气体、碱类、盐类水溶液等介质,但不耐矿物油和非极性溶剂。长期使用温度不超过90℃,低温性能优异,可在-60℃以上使用。丁腈橡胶适用于石油类产品,如石油、润滑油、燃料油等,长期使用温度为120℃,如在热油中可耐150℃,低温为-10~-20℃。氯丁橡胶适用于海水、弱酸、弱碱、盐溶液,耐氧和臭氧老化性能优异,耐油性次于丁腈橡胶而优于其他通用橡胶,长期使用温度低于90℃,使用温度不超过130℃,低温为-30~-50℃。氟橡胶有多个品种,它们分别具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶剂性能。可以在几乎所有的酸类介质以及一些油和溶剂中使用,长期使用温度低于200℃。
橡胶板材:作为法兰垫片,多用于管道或经常拆卸的人孔、手孔,压力不超过1.568MPa。橡胶垫片具有软、贴合性能好,在较小的预紧力下就能发挥密封效果。正因如此,在承受内压时,因垫片偏厚或硬度偏低而容易被挤出。橡胶垫片在苯、酮、醚等有机溶剂中使用,易出现溶胀、增重、变软、发粘现象,导致密封失效。一般溶胀度超过30%就不能使用。在低压(尤其是0.6MPa以下)、真空情况下,采用橡胶垫较为适宜。橡胶材料致密性好,透气率低。例如氟橡胶,适宜作真空容器的密封垫片,真空度可达1.3×10-7Pa。橡胶垫在10-1~10-7Pa真空度范围使用时,需经烘焙和抽气处理。石棉橡胶板价格较其它垫片低,使用方便;问题是:垫片材料虽然加入了橡胶和一些填充剂,仍无法将那些串通的微小孔隙完全填满,存在微量渗透。故在污染性极强的介质中,即使压力、温度不高也不能使用。当用于一些高温油类介质时,通常在使用后期,由于橡胶和填充剂碳化,强度降低,材质变疏松,便在界面和垫片内部产生渗透,出现结焦和发烟现象。另外,石棉橡胶板在高温下易粘结在法兰密封面上,给更换垫片带来了许多麻烦。
合成纤维橡胶板:环保耐高温高压,并有很广泛的耐介质性。柏德合成纤维板耐压可达120bar,可在-200℃-800℃下使用,并可根据不同应用工况可设计相应的密封性能。是目前密封市场的主流产品。
聚四氟乙烯:聚四氟乙烯在受压及高温下易冷流及蠕变,故一般用于低压、中温、强腐蚀以及不允许污染的介质,如强酸、强碱、卤素、药品等。安全使用温度在150℃,压力1MPa以下。填充聚四氟乙烯虽然强度高些,但使用温度也不超过200℃,且耐腐蚀能力下降。聚四氟乙烯包垫使用压力一般不超过2MPa。
其它石棉树脂板和浸渍无石棉板垫片:多用于各种酸性介质的管道、泵、阀、进出口法兰,其使用温度在80℃、压力在0.6MPa以下。
金属包覆石棉垫:由金属薄板包覆石棉板或石棉橡胶板,使其不与介质直接接触,避免了石棉纤维强度下降,克服了渗漏现象,从而扩大了石棉橡胶板的使用范围。一般金属包石棉垫使用温度为450℃(个别也有达600~700℃,如在常压~0.16MPa的烟道气中),使用压力为4MPa,可达6MPa。如压力再增高,垫片易产生横流现象,芯材从搭接处挤出。由于金属包石棉垫需要较大的螺栓拧紧力,即使当使用压力低于2.45MPa,也不能使用pg25公斤级以下的法兰。否则,法兰、螺栓的刚度就显得不够,产生变形而导致密封失效。有人认为,若将芯材改为弹性较好的合成橡胶,其紧固力就会下降。其实不然,因为芯材改软后,紧固力被芯材吸收,不能提供金属板在法兰面上贴合所需的紧固力,包垫反却被极坏。另外,在含氯离子较多的介质以及酸性介质中,不锈钢包垫及铁皮包垫的搭接处易产生缝隙腐蚀。