缠绕垫片设计、制造和使用中存在的问题


缠绕垫片属于金属与非金属材料复合平垫片,由V型或者W型钢带与非金属带交替缠绕而成,内外圈各有3圈钢带,钢带末端点焊封闭。为防止因过度压缩而损坏,有时还需加金属内环和(或)外环。缠绕垫片既具有V型或W型钢带良好的压缩和回弹性能,又具有非金属填充带优良的密封性能,一般条件下均可以采用,特别适用于有应力松弛、温度和压力有波动或冲击以及振动条件下的中低压法兰的密封。

1 设计中存在问题


(1)选型 缠绕垫片分A、B、C、D共4种类型。A型为不带内外环的基本型缠绕垫片,适合于榫槽面法兰。B型为带内环的缠绕垫片,适合于凸凹面
法兰。C型为带外环的缠绕垫片,D型为带内、外环的缠绕垫片,该2种垫片适用突面法兰。

最常见的选型错误是将A型或B型缠绕垫片用于突面法兰。由于这2种垫片没有外环,使用时存在两方面问题。一是垫片不易居中,预紧时即便每根螺栓所产生的预紧力均匀相等,而由于垫片不居中,在垫片密封面上所产生的预紧密封比压也会不同,从而严重影响其密封性能。二是预紧力较大时,焊点容易压崩,导致垫片生产时所施加的压紧力急剧下降,从而产生泄漏。

(7)垫片厚度和表面缺陷 垫片厚度低于标准厚度会使其压缩和回弹量减少,直接影响产品的密封性能。垫片表面的径向划痕和锤痕等缺陷均会成为密封的薄弱点和流体的泄漏通道,使密封失效。应视具体情况作抛光处理,或者补焊磨平后进行抛光处理。


3 使用中存在问题


(1)垫片或法兰面不清洁 如果在垫片或法兰面上沾有异物,会直接影响垫片的密封性能,甚至成为泄漏的直接原因。
(2)垫片预紧时过压缩 美国API、日本JPI等国外缠绕垫片标准中给出了缠绕垫片预紧时的压缩量,我国的相应标准中对此并未作出规定,但可从给定的压缩率推算出压缩量。过压缩就是预紧时的压缩超标,当垫片的刚度不足时,会使垫片本体产生大量屈服,出现屈服平台,回弹性能明显降低,密封性能显著下降[2]。当垫片的刚度过大时,会使法兰翘曲变形,最终导致密封失效。


(3)设备凸凹面法兰制造误差 若设备凸凹面法兰在直径和椭圆度上制造误差偏大,而安装又不加以修正时,安装后就会使垫片的一侧密封面明显外露(有时可达3～4mm),从而使该处密封面尺寸减小,成为泄漏的危险点。


(4)换热器管板筋槽存有异物 换热器法兰预紧时,管箱与管板合拢,若管板筋槽存有异物,分程隔板将管板筋槽内的筋压到一定位置时,由于其内存有异物而压不下去,从而会使垫片预紧不充分而产生泄漏。


4 结语
通过对缠绕垫片设计、制造和使用中所存在问题的探讨,提供了缠绕垫片泄漏原因的分析方法及治理途径,对工程实践具有指导意义











缠绕垫片自20世纪70年代随引进装置进入国内市场至今,国内的生产厂家已达数百家,但在设计和制造加工工艺等环节仍缺乏理论依据和正确的技术指导,生产设备简陋,技术水平较低,用户缺乏使用知识,致使缠绕垫片的性能与国外产品差距较大。笔者在科研和工程实践中积累了一些经验,总结出来供同行参考。