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垫圈的安全功能
垫圈是总成的一个动态部件。在许多情况下，这是对最薄弱环节的封堵。然而，它的设计是完全密封的;随着时间的推移，或者在极端的温度、压力或化学物质下，它会失效。这是首先使用垫片的一个重要原因。垫圈失效通常是一个问题，但在极端高压下，垫圈失效可以是一个可靠的安全机制。
当垫圈故障可能是安全要求的一部分
偶尔垫圈失效的几率也是一个重要的安全机制。例如,
- 当组件达到临界负载时，允许释放压力。
- 对某些材料的温度限制可以被利用，当超过温度时，垫圈失效。
当垫圈失效是一个问题
大多数情况下，垫片失效是一个问题，垫片的使用是为两个不均匀的表面提供密封，泄漏导致组件中的低压，最终进一步的问题取决于泄漏的内容和位置。对于最佳密封性至关重要的橡胶性能也会随着时间的推移而分解，需要更换。最初更换的垫圈应该是一种能够承受温度和压力的材料，具有最长的使用寿命。
维修
维修间隔允许更换垫圈，以确保垫圈发挥其最佳能力。这是大多数应用程序的关键安全要求。
为什么会发生垫圈失效
垫圈失效的原因有很多;然而，它最终是由于恶化。密封垫片要求密封的本质意味着有很高的泄漏风险。为了克服这些问题，确保垫圈的使用寿命、安全性和性能，需要确定失效的原因。由于这个原因，有许多不同的垫圈材料。hth网址硬度、聚合物含量、温度范围、耐化学性、压力和扭矩都在某种程度上导致潜在的故障。然而，许多垫圈材料被设计成在hth网址多种不同的要求和环境下始终如一地发挥作用。
环境安全
材料的环境安全也是垫圈失效的一个关键方面。例如，如果在食品生产线上使用非食品安全的材料，其失败可能会产生严重的后果。这就是垫圈的一致性和材料的可追溯性非常重要的地方。在装配的正确区域使用正确的材料，在有必要使用可能导致故障的垫片材料的应用中，设备的设计是这样的，垫片故障不会渗透到生产线中。
用于创建可靠密封的高低压垫圈材料。
扁平和灵活的垫圈，金属螺旋伤口和环形接头都需要压力才能形成可靠的密封。垫片所施加的压力或力使其能够流入配合表面的任何不规则处，以阻止任何泄漏，从而形成密封。
什么因素会影响垫圈所承受的压力?有很多因素，包括:工作温度以及法兰的制造。
了解垫片需要承受的压力是很重要的，这些压力来自连接良好的法兰面，以及垫片需要保护的内部和外部环境的压力。
垫片等级或压力等级系统
规定法兰几何形状的最常见标准是ASME(以前是ANSI)。在ASME压力等级系统中，有七个压力等级:
- 150
- 300
- 400
- 600
- 900
- 1500
- 2500
300级法兰比150级法兰能承受更大的压力，这是因为300级法兰的金属含量更高，因此能承受更大的压力;以此类推。法兰的压力等级或等级单位是磅。例如:150磅，150磅，150#，或150级-都是等效的。
法兰等级或压力等级系统扩展到为这些法兰设计的垫圈。因此，例如，150级垫圈设计用于在150级法兰中承受高达150磅的压力。
垫片的整体压力额定值最终取决于垫片使用的材料和工作温度。
压力和温度变化
随着压力的增加，法兰保持的温度下降。相反，当压力降低时，可以保持较高的温度。选择合适的垫圈材料必须与法兰设计、螺栓和施工材料一起hth网址考虑。
管道和法兰结构和垫圈压力
垫圈通常在法兰表面的载荷下由螺栓固定。这种垫圈可以包裹在螺栓上(称为“全面垫圈”)，也可以位于螺栓内部(称为“IBC”或“环形垫圈”)。
为了保持密封的完整性，压力必须保持在垫圈表面，以防止泄漏。在操作条件下，这种压力被内部压力所缓解，内部压力将法兰分开。垫圈本身也受到侧载荷的影响，其中内部流体压力会导致垫圈挤压通过法兰间隙空间。为了继续保持密封，来自于垫圈的压缩压力必须大于内部压力的若干倍，这取决于垫圈类型和所需的密封性水平。
垫圈在压力下如何表现?
垫圈需要在许多不同的条件下执行，这就是为什么有大量的垫圈材料和配置可供选择。hth网址在指定垫片时需要考虑的主要因素是温度、耐化学性和压力。
即使在相同的环境中，垫圈也会受到不同的操作条件的影响。下面是一些影响垫圈将受到的压力的条件;以及垫圈在负载下的作用。
垫圈材料的应力松弛
垫片的性能直接关系到垫片材料的应力保留。当材料衰变或变脆或变软时，材料的应力松弛就会受到影响，因此它的耐压能力也会受到影响。一般来说，橡胶基材料的保质期为7年。在关键应用中，确保橡胶基材料在其保质期内使用是很重要的。在需要的地方，我们可以提供材料或零件的批次和固化日期，这样客户就可以确保只安装不会因材料失效而失效的垫圈。
垫片材料厚度和压力
作为一般规则，应选择应用中最薄的垫片材料。原因是较薄的材料有一个表面积(最小的内径或内径)供压力作用，因此不太可能失效。话虽如此，材料厚度的选择还需要考虑到任何法兰变形或不对中所需要的压缩量，在使用纤维基垫片材料时尤其如此。hth网址
法兰质量和压力
法兰上金属加工的光洁度质量对于使用垫圈正确密封接头至关重要。表面光洁度不能太粗糙，否则垫圈下方会形成泄漏通道。标准管道法兰通常在密封面上有一个凹槽，垫圈在压力下会变形;这也有助于限制垫圈在法兰表面的位移。任何法兰损坏都应在重新插入垫圈之前进行修复。配套的法兰应该由相同的材料制成，加工相同，以使压力均匀地分布在螺栓和法兰表面。
抗拉强度
作为隔离件的垫片材料的强度对其密封性能不是关键。例如:石墨柔软，易弯曲，容易开裂和断裂。然而，当在法兰之间压缩时，它可以形成良好的密封，可以承受高温和蒸汽而不会失效。与纤维垫片材料一样，石墨垫片越薄，抗总压力越好。
加载密封能力
所有垫圈都有不同程度的泄漏(即使泄漏非常小，只有用质谱仪才能检测到)。如果所有的垫圈都泄漏，这就提出了一个问题:为什么要使用垫圈呢?为什么不直接用机器焊接所有表面呢?答案是巨大长度的管道需要维修。密封垫在防止管道长度的接头泄漏方面表现良好，同时允许接头分离;如有需要，可更换垫圈。
如果需要对泄漏进行测试，例如在制造飞机机翼时，部件通常用氦加压，并用氦探测器(质谱仪)测试泄漏率。这种泄漏在日常的实际应用中可能被认为是无法检测到的，但在关键的密封应用中测量它们是很重要的，以测试垫圈的质量和接头的螺栓负载。我们可以提供不同材料的垫圈认证样品进行测试。
最小垫圈压力，安装和ROTT测试。
在法兰表面上密封垫圈需要最小的压缩量。拧紧法兰上的螺栓会增加额外的压缩，从而阻塞通过垫圈的任何渗透性。不同材料的渗透性不同，但一般情况下，随着压缩载荷的增加，泄漏率会降低。
管道内容物的状态，如分子大小(液体，气体)将影响创建密封所需的应力。密封气体所需的应力高于垫片符合法兰表面所需的最小应力。
金属垫圈比柔性垫圈需要更大的压力来压缩和密封。当使用柔性非金属垫圈时，接头保持内压的能力取决于摩擦。最小压应力将需要足够高，以维持所需的摩擦，以防止衬垫从内部压力吹出。
确定恒定密封压力的试验是ROTT(室温密封性)试验。温度升高会导致垫片松弛，随后在大载荷下出现松弛(有时螺栓载荷损失可高达初始垫片应力的50%)。因此，根据垫片类型，建议在第一次热循环后重新转矩。
最终，如果柔性垫片承受的压力过大，它将从法兰周围挤出，最终从法兰内部和外部空间中退出。在这种情况下，如果是旧垫圈，检修和更换就足够了。如果这是一个持续的问题，则需要使用更坚硬的材料来应对:更大的应力松弛，更多样化的操作温度，并且在与化学物质接触时不会产生膨胀。如果您需要技术支持，请与我们联系以获得技术建议。
低压垫片(真空环境)
密封真空是一个独特的挑战。一般来说，较软的材料在真空中密封更有效:例如，可以考虑使用天然橡胶和丁基橡胶。聚氨酯是另一种柔软的聚合物，具有很大的“橡胶”稠度，在产生真空时可以有效地变形和密封。我们的技术部门可以在低压环境下根据您的特殊要求正确选择材料。
高压垫片
表中显示的上压力，普通垫圈材料可以预期执行:hth网址
| 垫片材料 | 最大压力 |
| 橡胶，丁腈，三元乙丙橡胶，丁基，氯丁橡胶，Viton和硅胶。 | 150 psi |
| 无石棉纤维 | 750—1500 psi(50—100 Bar) |
| 非石棉与SS切边插入 | 2500 psi (172 Bar) |
| 压缩石墨，切边不锈钢插入 | +2800 psi (193 Bar) |
| 压缩石墨 | 2100 psi 144 Bar |
| 聚四氟乙烯 | 800 psi 55 Bar |
| 膨胀聚四氟乙烯 | 3000psi 206 Bar |
| 天然橡胶 | 100 psi 6.8 Bar |
| 氯丁橡胶泡沫，丁腈泡沫，三元乙丙橡胶泡沫，硅酮泡沫 | 与弹性体相同 |
| 云母高温(刚性材料)。 | 2030 psi (290 Bar) |
| 萤火虫-陶瓷 |
以上资料显示，高压普通垫片材料可以预期的表现到。hth网址在选择材料时，请记住考虑所需的温度和耐化学性。
垫圈压力:规范和标准
类和标准描述了法兰的几何形状。大多数国家在石油、天然气和采矿中最常用的法兰标准是ASME B16.5和B16.34。B16.5涵盖了压力-温度等级，包括材料、尺寸、公差、标记和测试，均采用公制和美国习惯单位。B16.34涵盖压力/温度额定值。
ASME以前是ANSI，现在可以认为是同一个。旧的法兰规格可能仍然列出ANSI。然而，所有新额定法兰接头将是ASME(美国国家标准)。在欧洲，PN额定法兰和BS4504也是常用的法兰等级。PN(压力数字)是额定指示符，后面跟着一个指示数字，表示以巴为单位的近似压力等级。PN等级不提供不同PN号之间的比例关系，而等级号提供比例关系。ANSI标准法兰尺寸表请参见在这里．