法兰螺栓柔性石墨缠绕垫密封系统设计探讨.pdf

第期一一
法兰螺栓柔性石墨缠绕垫密封系统设计的探讨
梁立军,李拥军,周一飞,李业勤
.风凯换热器制造常州有限公司,江苏常州
.江林重工常州机械有限公司,江苏常州
.常州化工设备有限公司,江苏常州
摘要本文在现有文献研究的基础上,进一步对带内外加强环的柔性石墨缠绕垫密封系统的设计进行了探讨,提出了有
关建议。
关键词柔性石墨缠绕垫;带内外加强环;设计;探讨
柔性石墨是一种较为新型的密封材料, 因其
具有耐高温、耐腐蚀、抗老化以及柔韧性和回弹
性好等特点,故以它作为填充材料的金属缠绕垫
在石油化工管道和设备中得到广泛应用。目前有
关标准已列入这种垫片,但通常设计所需的基本
参数、尚未有正式通行的标准可寻。文献在
有关文献提供的研究成果基础上,提出将允许泄

■『
漏率作为其中的设计参数,改进了瓦特斯法设计
与泄漏率无关的不足,废弃了参数、,对基本

型柔性石墨缠绕垫密封系统的设计进行了研究。
图
本文在此基础上进一步对带内外加强环的柔性石
墨缠绕垫密封系统的设计进行了研究和探讨。
柔性石墨缠绕垫力学性能分析
.垫片类型
根据文献.,缠绕垫有种结构型式:基本型
如图所示,用于榫槽密封面;带内加强环
型,用于凹凸密封面;带外加强环或带内外加强
环型,用于平密封面。当压力较高时,应使用带

内外加强环型,如图所示。口

.垫片的压缩回弹曲线

根据文献】,柔性石墨缠绕垫典型的压缩回
弹特性曲线见图。曲线呈非线性状态,开始压缩
阶段,垫片应力。随着压缩量。的增加而迅速增
大, 当达到一定限度时, 曲线趋于平坦, 。
增加较多, 增加不多, 出现“拐点”现象。卸
载时载荷一开始接近直线下降,然后斜率逐渐减. . .
小,至较低应力时,应力和回弹量的关系是非线。
性的,垫片有一定的回弹能力。
. “拐点”应力的计算
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与垫片的厚度及介质压力无关,与垫片的作者简介:梁立军一,男,天津人,硕士学位,工程
师,风凯换热器制造常州有限公司技术部经理。研究方向为
宽度和内半径有关。“拐点”的出现是由柔性压力容器设计。
一■论文广场石油和化工设备
一年第卷
石墨缠绕垫本身结构决定的。当轴向受载时, 由较小; 当大于时,斜率明显增大, 即很小的
于垫片轴截面钢带及石墨带形成形,若应力达到应力增量就能使泄漏率大大下降,这说明垫片的
某一临界值就会出现类似圆筒受轴向载荷时出现变形特性和密封性能之间存在着内在联系。回弹
的轴向失稳现象, 即认为与垫片的压缩弹性模阶段—曲线近似直线,斜率很小,说明回弹阶
量和垫片的宽度成正比,与内半径成反比。段改变垫片应力对密封性能影响甚微。
由: .垫片的密封性能分析
&
垫片的泄漏情况可分为种类型:型一法兰和
推得: 一垫片界面之间存在微隙引起的泄漏:型一垫片和
式中:.垫片的外径和内径之比;.