1、工业橡胶片
天然橡胶适用于水、海水、空气体、惰性气体、碱、盐水溶液等介质,但不耐矿物油和非极性溶剂。其长期使用温度不超过90℃,低温性能优良,可在-60℃以上使用。
丁腈橡胶适用于石油产品,如石油、油和燃料油。它的长期使用温度为120℃,例如在热油中可耐受150℃,低温为-10~-20℃。
氯丁橡胶适用于海水、弱酸、弱碱和盐溶液,具有优异的耐氧气和臭氧老化性能。其耐油性次于丁腈橡胶,优于其他通用橡胶。其长期使用温度在90℃以下,最高使用温度不超过130℃,低温为-30~-50℃。
氟橡胶的品种很多,分别具有良好的耐酸性、抗氧化性、耐油性和耐溶剂性。几乎可用于所有酸性介质和某些油类及溶剂中,长期使用温度低于200℃。
橡胶片作为法兰垫片,多用于经常拆卸的管道或人孔、手孔,压力小于1.568MPa .在各种垫片中,橡胶垫片最软,附着力好,在较小的预紧力下就能起到密封作用。正因为如此,当承受内部压力时,垫圈容易因其较厚或硬度较低而受到挤压。
当橡胶板用于苯、酮、醚等有机溶剂时。,很容易膨胀、增重、软化和变粘,导致密封失效。一般膨胀度超过30%就不能用了。
在低压(尤其是0.6MPa以下)和true空的情况下,更适合使用橡胶垫。橡胶材料致密性好,透气性低。例如氟橡胶是最适合真空空容器的密封垫片,其真空度空最高可达1.3×10-7Pa。当橡胶垫在10-1 ~ 10-7Pa空范围内使用时,需要烘烤和抽气。
2.石棉胶板
价格比其他垫片低,使用方便;最大的问题是,尽管在垫片材料中添加了橡胶和一些填料,但仍然无法完全填充串通的微孔,并且存在少量渗透。因此,即使压力和温度不高,也不能在高污染介质中使用。在一些高温油介质中使用时,通常在使用后期,由于橡胶和填料的碳化作用,强度下降,材料变得疏松,导致界面和垫片内部渗透,出现结焦和冒烟现象。此外,石棉橡胶板在高温下容易粘在法兰的密封面上,给更换垫片带来了很多麻烦。
在受热状态下,垫片在各种介质中的使用压力取决于垫片材料的强度保持率。石棉纤维材料中有结晶水和吸附水。在110℃时,纤维间2/3的吸附水已经析出,纤维的抗拉强度降低约10%。在368℃时,吸附水全部析出,纤维的拉伸强度降低约20%。当温度超过500℃时,结晶水开始析出,强度更低。介质对石棉橡胶板的强度也有很大影响。例如,在航空空油和航空空燃料油中,400号耐油石棉橡胶板的横向拉伸强度相差80%,这是由于航空空燃料油比航空空油更严重地膨胀板中的橡胶。综合以上因素,国产石棉橡胶板XB450的推荐安全使用范围为:温度250℃~300℃,压力3 ~ 3.5MPa400耐油石棉橡胶板的使用温度不应超过350℃。
石棉橡胶板含有氯离子和硫化物,吸水后易与金属法兰形成腐蚀电池。特别是耐油石棉橡胶板中的硫含量比普通石棉橡胶板高几倍,因此不适合在非油性介质中使用。垫片在油和溶剂介质中会膨胀,但在一定范围内对密封性能影响不大。例如,400耐油石棉橡胶板在常温航空空燃油中浸泡24小时时,要求吸油重量增加不超过15%。
国产石棉橡胶板与国外知名品牌产品仍有一定差距。某公司统计数据显示,在350℃以上的油品介质中,石棉橡胶板大部分为进口产品。日本石油工业标准JPI-7S-71“石油工业用石棉橡胶板使用标准”的使用寿命约为一年。
3.聚四氟乙烯
聚四氟乙烯在压力和高温下容易冷流和蠕变,因此一般用于低压、中温、强腐蚀和无污染的介质中,如强酸、强碱、卤素和医药。安全使用温度为150℃,压力在1MPa以下。虽然填充PTFE的强度更高,但其使用温度不超过200℃,耐腐蚀性下降。聚四氟乙烯填料垫的最大使用压力一般不超过2MPa。
由于温度升高,材料蠕动,导致密封压力明显下降。即使温度不升高,密封面的压缩应力也会随着时间的延长而降低,从而产生“应力松弛”。这种现象在各种垫片中都会出现,但聚四氟乙烯垫片的应力松弛现象更为严重,应引起重视。
聚四氟乙烯的摩擦系数较小(压紧应力大于4MPa,摩擦系数为0.035~0.04),预紧时垫片容易向外滑移,最好采用凹凸法兰面。使用平法兰时,垫圈的外径可与螺栓接触,螺栓可用于防止垫圈滑出。由于搪玻璃设备是在金属表面喷涂一层搪瓷后烧结而成,釉层非常脆,由于喷涂不均匀和釉层流动,导致法兰面平整度差。使用金属复合垫片容易损坏釉层,因此建议使用以石棉板和橡胶为芯材的PTFE垫片。这种填料垫不仅易于附着在法兰面上,而且耐腐蚀,使用效果良好。
在许多工厂中,在低温、低压的强腐蚀介质中,石棉橡胶板用PTFE胶带包裹,用于经常拆卸的人孔和管道。由于制造和使用方便,它很受欢迎。
4.石棉树脂板和浸渍石棉板垫片。
广泛用于各种酸性介质的管道、泵、阀门和进出口法兰,使用温度为80℃,压力为0.6MPa以下
石棉垫片适用于压力低于0.1兆帕、温度低于800℃的低压高温工况。根据设备的具体要求,它可以编织成不同宽度、厚度和直径的垫片。或者切断石棉带,直接贴在法兰表面。它用于大型硫酸和硝酸氧化炉以及一些未加工设备的接口处,效果远远超过原来的石棉绳。
5、金属石棉垫
石棉板或石棉橡胶板外覆金属片,使其不与介质直接接触,避免了石棉纤维的强度降低,克服了渗漏现象,从而扩大了石棉橡胶板的应用范围。一般来说,金属包石棉垫的使用温度为450℃(有些达到600~700℃,例如在大气压为~0.16MPa的烟气中),使用压力为4MPa,最高可达6MPa。如果压力再次增加,垫片容易出现错流现象,芯材从搭接处挤出。
由于包金属石棉垫需要较大的螺栓拧紧力,即使在使用压力低于2.45MPa时,也不能使用pg25 kg级以下的法兰。否则,法兰和螺栓的刚度不够,导致变形和密封失效。有人认为,如果将芯材改为弹性好的合成橡胶,其紧固力会下降。其实不然,因为紧固力在芯材软化后被芯材吸收,无法提供金属板贴合在法兰面上所需的紧固力,填料垫容易损坏。此外,在含有较多氯离子的介质和酸性介质中,不锈钢填料垫和铁填料垫的连接处容易发生缝隙腐蚀。
当温度高于450℃时,可采用陶瓷纤维或碳纤维作为芯材。金属包覆陶瓷纤维垫片在钢铁厂用于1100℃的高温环境,使用两年后仍未损坏。柔性石墨是最合适的芯材料。目前,金属包覆柔性石墨垫已在国内批量生产。其使用效果优于金属涂层石棉垫。
金属填料可制成各种形状,广泛用于各种换热器、反应器盖、装卸孔、人孔法兰等。中国制造了直径为2米的铁填料垫,使用情况良好。
金属填料垫表面贴有一层柔性石墨片。与表面无涂层的同类金属填料相比,该垫片具有更小的预紧比压和更好的密封性能。
目前国内还没有这种产品,因此一些公司将现有的柔性石墨波纹带贴在金属填料垫、金属平垫、齿形垫甚至石棉橡胶垫的表面,从而解决了许多泄漏问题。例如,某工厂的换热器压力为5.88兆帕,温度为450℃,介质为氢气/油气。用过金属平垫和齿形垫,都是漏的。之后,在平板垫上贴上柔性石墨波纹带,解决了这个问题。需要指出的是,这种垫片形式是解决法兰垫片泄漏的简单措施,柔性石墨带的工作质量直接影响设备的正常运行。如果在胶条背面涂一层胶水,可以提高粘接质量。
6、金属缠绕垫
金属缠绕垫巧妙地利用了金属的耐热性、回弹性和强度以及非金属材料的柔软性,因此密封性能更好,其中不锈钢带缠绕柔性石墨垫的性能最好。其预紧比压小于石棉缠绕垫,不存在石棉纤维毛细渗漏的缺陷。
在油介质中,0Cr13多用于金属带材,而1Cr18Ni9Ti推荐用于其他介质。
不锈钢带柔性石墨缠绕垫在气体介质中使用,压力为14.7MPa(中国最高为19.6MPa),在液体介质中使用压力可达30MPa。温度-190~+600℃(无氧低压下可达1000℃)。
PTFE具有良好的耐低温性能,其低温屈服强度远高于常温屈服强度。因此,聚四氟乙烯缠绕垫可用于低温介质,如液态烃。同时,由于添加金属带提高了导热性,PTFE缠绕垫的使用温度可达250℃,在酸性介质中可达9MPa和200℃。
缠绕垫适用于压力和温度波动较大的换热器、反应器、管道、阀门和泵进出口法兰。对于压力和温度超过300℃的介质,应考虑内环、外环或内外环。如果使用凹凸法兰,带内圈的绕组垫更好。
在柔性石墨缠绕垫两侧粘贴柔性石墨板也能达到良好的密封效果。大型化肥厂余热锅炉属于高温高压关键设备。带外环的柔性石墨绕组垫在满载时不会泄漏,但在减载时会泄漏。垫片两侧加了0.5毫米厚的柔性石墨板,切成弧形,接头部分用斜口搭接,使用效果很好。
7.金属平垫、波纹垫和齿形垫金属平垫和金属波纹垫
一般用于直径较小的中高压阀门、管道和设备法兰。前者的工作压力为1.568 ~ 31.36兆帕,后者的工作压力为1.568 ~ 3.92兆帕,视温度而定。根据介质和温度选择垫片材料。
8、八角垫和椭圆形垫
梯形槽法兰使用的八角垫和椭圆垫(炼油行业俗称“地球钢圈”)具有良好的密封性能。在凹槽的锥形表面上,八边形垫面接触,椭圆形垫线接触。因此,椭圆形垫在低紧固力下具有良好的贴合性,但需要二次紧固;八角垫一般一次紧固,不容易漏水。它们的缺点是需要较大的螺栓拧紧力,并且在低压和高温情况下使用时,法兰等级必须高于pg25 kg。
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