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关于金属缠绕垫的相关介绍
点击次数:51 发布时间:2017/12/19
关于金属缠绕垫的相关介绍
 
        一、简述
 
随着石化、电力、冶金工业的发展,缠绕垫片在中低压介质的密封上,得到了大量广泛的应用。缠绕垫片因为具有多道密封,弹性好,强度高,密封性好,耐高温。抗腐蚀,对法兰密封面表面粗糙度要求不高,材料利用率高,制造加工简单和价格便宜等优点,在蒸汽、氢气、天然气、裂解气、油品、酸、碱、盐溶液等高温介质中,应用十分广泛。
    垫片的密封性能对密封效果起着举足轻重的作用,同时,压力的波动、温度的变化、螺栓预紧力的松驰,法兰的倾斜、错位,密封面的缺陷,介质的腐蚀都会对密封效果产生很大的影响。因此,日益增长的温度、压力要求及复杂的介质状况对缠绕垫片提出了越来越高的要求:
    1、良好的弹性和恢复性。
        2、具有适当的塑性,压紧后能适应密封表面的凹凸不平面充满密封间隙,以保证在系统温度和压力变化的情况下能保证良好的密封。
        3、抗拉强度,伸长率等力学性能良好。
        4、耐腐蚀性能良好,在腐蚀性介质中,不被破坏,不产生大的膨胀和收缩。
        5、高温条件下不软化,不蠕变;低温条件下硬化,不收缩。
        6、加工性能良好,材料来源广泛,而且价格便宜。
        7、有足够的强度,在外载荷作用下,不被压溃;在高压下,不被吹出。
 
        二、金属缠绕垫的组成结构
 
1、组成
        金属带
缠绕垫片的金属带采用冲压成V形,U形,SU形或W形的薄的冷轧钢带以获得一定的弹性和恢复性。W形钢带的回弹性优于V形,但加工困难,价格较贵,而使用较少。**机械采用专利SU型钢带,提高了了钢带的弹性和恢复性而得到了广泛的应用。
金属成形带同时具有夹持非金属填料的作用,从而使垫片对法兰密封表面始终保持足够的紧力。金属带的厚度为0.006~0.009in(0.15~0.23)mm。
金属带常用的材料有低碳钢、304不锈钢、316不锈钢、特种合金等。
 
        非金属带
缠绕垫片的非金属填料起密封作用,因此非金属填料必须具有耐高温、高压的性能及稳定的化学性质。非金属填料主要有特制石棉(符合环保标准)柔性石墨、聚四氟乙稀、陶瓷材料四种,非金属填充材料厚度为0.012~0.039in(0.3~1.0mm)。
柔性石墨是膨胀石墨的别称,是一种理想的密封材料,具有良好的回弹性、柔软性、耐介质性和耐温性。1963年美国首先研制成功,并在原子能阀门上进行了成功的实际工况实验,引起了世界各国的重视,至70年代已广泛用于工业生产。
膨胀石墨是用天然石墨鳞片制成。天然石墨经强氧化性混合酸处理,形成所谓层间化合物——氧化石墨。氧化石墨受热分解放出CO2等气体,如是瞬间高温,则急速分解爆胀,致使石墨体积急剧膨胀(其膨胀程度可为原厚度的100~300倍)形成了疏松、柔软而又有韧性的物质即膨胀石墨。它既保留了石墨的特性,又克服了天然石墨脆而易碎、抗冲击性差等缺点。
经膨胀后的石墨疏松、多孔而又卷曲,类似毛虫,其表面积大,表面能高,吸附力强,无需粘贴结剂,仅机械加压可使蠕虫相互吸附、嵌合而结合起来,并加工成各种形状的密封件,此即膨胀石墨的自粘性。膨胀倍数越大,其自粘性越好,压制的密封件质量越高。
 
        加强环
外加强环在安装过程中具有定位的作用,因此也称作定心环,材料通常用碳钢,并经过防锈处理。内外加强环的厚度0.17~0.131in(2.97~3.33)mm。内、外加强环对提高垫片性能有一定影响,由于金属带的断面形状使垫片获得一定的弹性,再加上内外环,则当基本型垫片受压时,外环和内环分别处于受拉和受压状态,当基本型垫片载荷不降时,内、外环储藏的能量释放,提高了垫片的回弹力,增加了垫片对温度,压力变化的适应能力,同时,内处加强环的存在,能够保证垫片有足够的强度,在外加螺栓载荷过载时,不被压溃。
 
2、结构
缠绕垫片由预压成型的薄的金属波形事宜主非金属填料带紧密贴合,相互交替重叠,螺旋缠绕压制而成,故也称作螺栓旋垫片。
对于完工的垫片,在垫片的两个密封面上填料基本上同缠绕金属一样高,但不能低于缠绕金属。
内圈缠绕的金属带在初始的三个空圈要进行点焊,沿圆周的焊点数至少为三,最大间距为3in(76mm),外圈缠绕的金属带至少三个空圈不填入非金属填料,并沿圆周方向进行点焊,焊点数不少于三个,其中,最后一个焊点在金属带末端,最先一个焊点和最末一个焊点之间的距离不大于1.5in(38mm)
对于带有外加强环的缠绕垫片在主体末端点焊后还有二到四圈金属带,用以装配外环时调整间隙和定位。
 
        三、缠绕垫片的分类及选型
 
1、垫片的结构形势
        基本型(A)型
基本型缠绕垫片在内径和外径处有风罪状不五入填料的金属带来保持垫片的压紧力和密封性能。
基本型在压紧过程吕丰收在压力极限,如压得过紧容易导致压溃而使密封失效,因此保证恰当的载荷非常重要,适用于樵槽法兰和凹凸面法兰。
        内加强型(B)型
 
坚固的金属内环起到加强作用,内加强环处于法兰内口和垫片主体内径之间,设计内径的目的阻止固体在法兰表面的聚集,减少流体的涡流作用,同时减少介质对法兰的腐蚀
适用于凹凸面法兰
         
        外加强型(C)型
外加强型垫片利用一个外环把垫片精确地定位在法兰表面上,同时,能起到加强作用,防止垫片被压溃。适用于2500class以下的压力等级。在600class以上的缠绕垫要求带有内环。适用于平面法兰和凸面法兰。
         
        内、外加强型(        D)型
内外加强型缠绕垫片就是在外加强型垫片内安装了一个内环,该内环给垫片提供了一个额外的加强作用以防止垫片的压溃和受压中的变形。适用于高温和高压的情况,可用于900class以上的压力等级或腐蚀性介质和苛刻的工作条件。
适用于平面法兰和凸面法兰。
 
2.垫片材料代号
定位环材料        金属带材料        填充带材料        内环        
名称        代号        名称                 名称                 名称        代号        
无定位环        0        0Cr13        1        石棉        1        无内环        0        
低碳钢        1        0Cr18Ni9        2        柔性石墨        2        低碳钢        1        
0Cr18Ni9        2        0Cr17Ni12Mo2        3        聚四氟乙稀        3        0Cr18Ni9        2        
                  00Cr17Ni14Mo2        4        非石棉纤维        4        0Cr17Ni12Mo2Ti        3        
                  0Cr25Ni20        5        热陶瓷纤维        5        00Cr17Ni14Mo        4        
                  0Cr18Ni10Ti        6                          0Cr25Ni20        5        
                  0Cr18Ni12Mo2Ti        7                          0Cr18Ni10Ti        6        
                  00Cr19Ni10        8                          0Cr18Ni12Mo2Ti        7        
                                                      00Cr19Ni10        8        
其他        9        其他        9        其他        9        其他        9        
        注:其余材料可由用户指定代号        
 
         
        四、缠绕垫片的技术要求
         
        材料
 
1、金属带
金属带材采用厚度为0.150—0.25mm的低碳钢不锈钢、特种合金的冷轧钢带,或根据供需双方商定的其他金属带材。所有材料应满足不下列要求:
(1)材料的化学成分和尺寸偏差应符合相应的行业标准或用户指定标准的规定;
(2)除供需双方商定的材料另行规定材料硬度要求外,不锈钢带硬度应为140—160HB;
(3)金属带表面应光滑,洁净、不允许有相糙不平、裂纹、划伤和锈斑等缺陷。
2、非金属带
非金属带材料为特制石棉带、柔性石墨带和聚四氟乙稀带陶瓷材料,其机械、物理性能和化学成分应符合制造厂标准规定。特制石棉带、柔性石墨带烧失量应符合表(1-1)规定。             
        表1-1
材料        烧失量        
        试验温度℃        指标%        
特制石棉带        600±10        ≤25        
柔性石墨带        450±10        ≤1.0        
用于由奥氏体不锈钢或其他对氯离子作用敏感的材料制成的法兰密封时,垫片中非金属带材料的氯离子含量宜控制在100PPM以内。
3、加强环
除非另有规定,垫片的外环材料均为碳钢,垫片内环材料根据用户要求确定。用碳钢制成的内、外环应进行防锈处理。
4、加工
1)、垫片本体由“V”、“U”、“W”“SU”形金属带和非金属带相互重迭连续缠绕而成,金属带与非金属带应紧密贴合,层次均匀,不应有折皱,空隙等缺陷。
2)、垫片主要缠绕时,初绕和终绕应各有不少于三圈金属带,其间不填入非金属带。
3)、带外环的垫片在本体末端点焊后,应在外圈继续缠绕金属带2-4圈,用以装配外环时调整间隙和定位,这几圈空圈金属带不计算在垫片径数值内。
4)、垫片本体内、外侧焊点数应符合表(3-2)规定,且位于内侧始端和外侧末端的焊点数不应少于3点,内侧焊点间隔不大于75mm,外侧焊点间隔为35-38mm,其中包括末端焊点。
        表3-2
公称直径DN        焊点数        
≤80        3        
100-300        4        
350-600        6        
≥650        8        
5)、垫片本体缠绕完毕后,其密封面不允许再进行预压处理或其他加工。
 
        五 金属缠绕垫的外观
 
1、垫片本体表面不应有划痕、凹凸不平、空隙、锈斑等缺陷。
2、垫片本体表面非金属带应均匀突出金属带,且须光洁平整。
3、焊点不应有虚焊和过焊等缺陷。
4、内外环主体应平整,其不平度应小于1%。
         
        六、SU型金属缠绕垫与U形金属缠绕、V金属缠绕垫密封性能的比较。
         
        AIG机械工业技术公司生产的高标准、高质量SU型金属缠绕垫,采用国际领先自动缠绕技术生产,专利号:02257666.5,SU型缠绕垫具有以下特点:
         
        一、)自动控制缠绕生产工艺
        1、良好的弹性和恢复性。
        2、具有适当的塑性,压紧后能适应密封表面凹凸不平面充满密封面间隙,以保证在系统温度和压力变化情况下能保证良好的密封。
        3、抗拉强度、伸长率等力学性能良好。
        4、耐腐蚀性能良好,在腐蚀性介质中,不被破坏,不产生大的膨胀和收缩。
        5、高温条件下不软化,不蠕变,低温条件下不硬化,不收缩。
        6、加工性能良好,采用国外进口高纯度石墨和304、306特种合金。
        7、有足够的强度,在外载荷作用下,不被压溃,在高压下,不被吹出。
        二、)专利SU型钢带设计
        1、SU型钢带有5个回弹点,回复率高,普通V型钢带只有一个回弹点,回复率低。
        2、SU型钢带与法兰夹角小于30°,不伤害法兰面。
        3、SU型缠绕垫泄漏率低,承压能力强。(见下表)
缠绕垫        垫片比压kgf/cm2        泄漏率cm3/s/cm2        承压能力kg/cm2        
SU型(专利技术)        442        1.32×10-5        300        
U型(普通型)        440        4.56×10-5        250        
V型(普通型)        421        5.98×10-4        200        
         
        三、)Graflex(高纯度进口优质石墨)密封材料
        AIG进口优质石墨VS普通石墨
Graflex高纯度优质石墨        普通石墨        
优势一        强度高、高压不易被吹出        缺陷一        高压易被吹出        
优势二        含无机防腐剂,无静电腐蚀        缺陷二        与法兰接触面存在电化学腐蚀        
优势三        无粘结剂,耐高温        缺陷三        含粘结剂,使用温度受粘结剂限制        
优势四        通过API(美国石油协会)防火测试        缺陷四        未经防火测试        
 
        七. 金属缠绕垫的优劣判定
 
1.缠绕垫本体金属带的后度和高度是否均匀,表面是否光滑,无锈迹,无褶皱。
2.金属带上的焊点是否对称,焊点间距是否均匀,是否存在虚焊和过烧等现象。
3.垫片本体是否有伤痕.空隙.凹凸不平等现象。
4.垫片本体非金属带是否均匀,纹理是否清晰,非金属带是否适当高出金属带。
5.垫片是否有脱焊及跳线现象。
6.内加强环和垫片主体是否固定紧密。
7.外加强环上是否有相应的垫片标识。
 
        八.安装金属缠绕垫的扭矩要求
 
1.螺栓直径。
2.螺栓上螺纹的形成和数量。
3.螺栓表面的状况。
4.螺栓螺母表面的润滑状况。
通常标准的缠绕垫片至少需要30000psi的螺栓预紧应力来保证垫片的密封,用户需要根据ASME code进行计算,以确保足够的载荷来抵抗介质的压力和螺栓的松弛。
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