换热设备密封原理及影响密封的因素？山东国信工业设备有限公司

密封原理

防止流体泄漏的基本原理是在连接口增加流体流动的阻力。

当压力介质通过密封口射阻力降大于密封口两侧的介质压力差时，介质就被密封了。这种阻力的增加是依靠增大密封面上的密封比压来实现的。

一般来说，流体在密封口泄漏有两种途径：

一是垫圈渗漏;二是压紧面泄漏。前者是由垫圈的材质和型式所决定。对于用渗透性材质(如石棉等)制作的垫圈，由于它本身存在大量的毛细管，渗漏是难免的。当在垫圈材料中添加某些填充剂(如橡胶)，或与不透性材料组合成型时，这种渗透即可避免。后者，压紧面泄漏是密封失效的主要形式。与压紧面的结构有关，但主要由密封组合件各部分的性能和他们之间的变形关系所决定。

影响密封的因素

影响密封的因素是多方面的，下面小七就对几个主要的因素做一下介绍。

a.螺栓预紧力

螺栓预紧力是影响密封的一个重要因素。预紧力必须是垫圈压紧并实现初始密封条件;同时，预紧力也不能大到将垫圈压坏或挤出。提高螺栓预紧力，可以增加垫圈的密封能力。这不仅因为加大预紧力可使渗透性垫圈材料的毛细管缩小，而且，在操作时可使垫圈中残留较大的工作密封比压。由于预紧力是通过法兰压紧面传递给垫圈的，要达到良好的密封，预紧力必须均匀地作用于垫圈。因此，在密封所需的预紧力一定时，采取减少螺栓直径，增加螺栓个数的措施，对密封是有利的。

b.垫圈性能

垫圈是构成密封的重要元件。适宜的垫圈变形和回弹能力是形成密封的必要条件。垫圈的变形包括弹性的和塑性的，仅弹性变形具有回弹能力。垫圈回弹能力是表示在施加介质压力时，垫圈能否适应法兰面的分离，可用来衡量密封性能好坏。回弹能力大者，可能适应操作压力和温度的波动，密封性能好。垫圈的变形和回弹与垫圈的材料和结构有关。这种关系由于常用的垫圈是非线弹性的，因而是初始预紧力、压紧面所提供的表面约束和操作温度下经历的时间等的函数。故讨论垫圈的密封性能理论上就变得很复杂。目前，在设计上只是根据实验确定垫圈的两种基本性能参数—预紧密封比压(y)和垫圈系数(m)(即工作密封比压和介质压力的比值)—使问题得以简化。

c.压紧面的作用

压紧面又称密封面，直接与垫圈接触，是传递螺栓力使垫圈变形的表面约束。为了达到预期的密封效果，压紧面的形状和表面粗糙度应与垫圈相配合。一般与硬金属垫圈配合使用的压紧面，尺寸精度要求高，粗糙度Ra为0.8-1.6，而与软质垫配合使用时，可相对降低要求。粗糙度Ra在6.3-12.5即可。但压紧面决不允许有径向刀痕或划痕。实践证明，压紧面的平直度和压紧面与法兰中心轴线垂直同心，是保证垫圈均匀压紧的前提;减少压紧面与垫圈的接触面积，可以有效地降低预紧力，但若减得过小，则易压坏垫圈。显然，压紧面的型式、尺寸和表面质量与垫圈配合不当，则将导致联接点密封失效

d.法兰刚度

在实际生产中，由于法兰刚度不足而产生过大的翘曲变形，往往是导致密封失效的原因。刚性大的法兰变形小，并可使分散分布的螺栓力均匀地传递给垫圈，故可提高密封性能。法兰的刚度与很多因素有关，其中增加法兰盘的厚度、减小螺栓力作用的力臂(即缩小螺栓中心圆)，都能提高法兰抗弯刚度，但是提高法兰刚度，将使法兰笨重，整个法兰连接的造价提高。

e.操作条件的影响

操作条件即压力、温度及介质的物理化学性质。单纯的压力或介质因素对泄漏的影响并不是主要的，只有和温度联合作用时，问题才显得严重。温度对密封性能的影响是多方面的。高温介质粘度小、渗透性大，易促成渗漏;介质在高温下对垫圈和法兰的溶解与腐蚀作用加剧，增加了产生泄漏的因素。在高温下，法兰、螺栓、垫圈可能发生蠕变和应力松弛，致使压紧面松弛，密封比压下降。一些非金属垫圈，在高温下还会加速老化或变质，甚至被烧毁。此外，在温度作用下，由于密封组合各部分的温度不同，发生热膨胀不均匀，增加了泄漏的可能。如果当温度和压力联合作用时，又有反复的激烈变化，则密封会发生“疲劳”，使密封完全失效。

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