船舶管路系統(tǒng)通徑大于25mm的管道，通常采用法蘭 連接形式。墊片作為法蘭管道連接的基本組件之一，是 保證管子與管子、管子與設(shè)備之問(wèn)的連接起到密封作用 部件。然而，現(xiàn)場(chǎng)也常常發(fā)生管路的泄漏現(xiàn)象。當(dāng)然， 造成泄漏兇素很多，其中有的兇素是墊片的選型不當(dāng)引 起的。要選好合適的密封墊片，不僅要知道被密封介質(zhì) 的特性，還要了解所用墊片的性能。本文簡(jiǎn)要介紹在管 路設(shè)計(jì)中墊片選型的一些方法。

墊片是由具有一定彈性的柔性材料經(jīng)特殊加工而成 的，其密封的原理主要是通過(guò)擰緊螺栓，使法蘭與墊片 接觸表面及墊片內(nèi)部較大的壓緊應(yīng)力，一方面是墊片表 面與法蘭表面緊密結(jié)合，填滿(mǎn)法蘭表面的微間隙，另一 方面減少墊片材料的孔隙率，亦減少密封流體 的泄漏通道。泄漏現(xiàn)象的出現(xiàn)，主要表現(xiàn)為界 面泄漏和滲透泄漏。



對(duì)墊片密封來(lái)說(shuō)，其泄漏狀況與被密封介質(zhì)的物理 性能、工況條件、法蘭密封面的粗糙度、壓緊應(yīng)力以 及墊片的基本特性、尺寸、加載卸載過(guò)程等諸多凼素 有關(guān)。

在被密封介質(zhì)的物理性能中，黏性的影響最大。黏 度是流體內(nèi)摩擦力的營(yíng)度，對(duì)于黏度大的介質(zhì)，其泄露阻 力大；對(duì)于黏性小的介質(zhì)，其泄露阻力小，泄露率就大。

墊片密封的工況條件包括介質(zhì)的壓力、溫度等。密 封面兩側(cè)的壓力差越大，介質(zhì)就越易克服泄露通道的阻 力，泄漏就越容易。隨溫度升高摯片的彈、塑性變形量 均增大，回彈性能降低，蠕變量卻增加。但隨溫度的 升高，墊片的老化、失重、蠕變、松弛現(xiàn)象就會(huì)越嚴(yán) 重。此外溫度對(duì)介質(zhì)的黏度也有很大的影響，隨溫度 的升高，液體的黏度降低?？傊?，溫度越高，泄露越 容易發(fā)生。

墊片在相闊的預(yù)緊應(yīng)力下，表面粗糙度越小，泄露 量越小。這主要是由于粗糙度小的密封表面，其凹凸不 平易被填平，從而使得界面泄露率大為減少。

墊片上的壓緊力越大，其變形量就越大，泄露率增 大。因此對(duì)于法蘭連接的管系中，在安裝墊片時(shí)，要想 維持良好的密封，必須控制好緊同螺栓的力度，使墊片 的壓緊應(yīng)力保持在～定的范圍內(nèi)，且讓壓緊力沿圓周方 向盡茸均勻分布。



在相I司壓緊載荷、相同介質(zhì)壓力的作用下，泄漏率 隨著毽片厚度的增加而減少，因?yàn)楹駢|片具有較大的壓 縮回彈力。但在滿(mǎn)足密封要求的情況下，薄墊片也有優(yōu) 勢(shì)，因?yàn)檫_(dá)到相同的緊密效果薄墊片所要求的負(fù)荷小， 而且螺栓扭矩保持性能好，并且墊片厚度的選擇需考慮 到法蘭密封面的缺陷和加T精度。在一定范圍內(nèi)，隨著 墊片寬度的增加，泄漏率旱線(xiàn)性遞減，在墊片有效寬度 內(nèi)，法蘭阻力與泄露通道的長(zhǎng)度成正比。墊片越寬，表 面積就越大，這樣要在寬墊片上產(chǎn)生同樣的壓緊應(yīng)力， 螺栓的受力也就要大得多。

墊片的類(lèi)型分三種，金屬型、半金屬型、非金屬型 墊片。金屬密封類(lèi)墊片運(yùn)用于船舶管路系統(tǒng)中較少，用 于設(shè)備較多。半金屬型密封類(lèi)和非金屬類(lèi)則是在船舶管路 法蘭連接中經(jīng)常用到，本文注重介紹這兩種墊片選型。

所渭半金屬墊片是通過(guò)合理選擇金屬材料、非金屬 材料和不同結(jié)構(gòu)形式，壓縮制成回彈性好、強(qiáng)度高、耐 腐蝕、抗高溫及密封可靠的金屬?gòu)?fù)合型墊片。 半金屬類(lèi)摯片其金屬環(huán)材料通常選擇和連接管道相 同的材質(zhì)，以避免不同材質(zhì)之間町能導(dǎo)致的電化腐蝕。 對(duì)于我廠常建的成品油輪所用的一般碳鋼管系，通常選 用316L、304不銹鋼金屬環(huán)，當(dāng)然廠家可供選擇的金屬 環(huán)材料有很多種，如不銹鋼、雙相不銹鋼等，都包含很 多種型號(hào)，最終應(yīng)選用適合系統(tǒng)、價(jià)格適當(dāng)?shù)摹?而半金屬類(lèi)墊片中充當(dāng)密封或填料用的非金屬材料 在船舶系統(tǒng)中運(yùn)用較多的通常有石墨、高強(qiáng)石墨、PTEE 及壓縮纖維板等。這些材料的性質(zhì)與非金屬墊片材料性 質(zhì)一致。 半金屬墊片中最關(guān)鍵還有其墊片的結(jié)構(gòu)型式，目前 常用的就有幾種。

把一定厚度的密封條放在兩面均帶有一定深度和形 狀的環(huán)狀波齒槽金屬環(huán)里，從而行成密封效果。密封條 除了保證密封效果外，還能使法蘭面免受波齒的損壞。

用波紋狀金屬環(huán)作為加強(qiáng)圈，外表面覆蓋軟的密封 材料層，金屬波紋內(nèi)圈增強(qiáng)了墊片的回彈力，同時(shí)減少 墊片的密封表面積。軟密封材料層保證摯片優(yōu)秀的密封 效果，特別是低螺栓負(fù)荷下。金屬波紋墊特別適合替代 金屬包覆墊。

在軟填料的外邊包覆金屬材料，內(nèi)部軟填料保證墊 片的回彈性，外部的金屬包覆保證了墊片的壓縮性能以 及抗破壞能力，同時(shí)也保護(hù)了內(nèi)部的軟填料免受高溫高 壓以及密封介質(zhì)侵蝕的影響。 半金屬材料蟄片結(jié)合非金屬材料好的柔軟性、壓縮 性及金屬材料中強(qiáng)度高、回彈性好、能承受高溫、高壓 的特點(diǎn)，主要運(yùn)用于船舶系統(tǒng)介質(zhì)工況很復(fù)雜的蒸汽、 熱油等系統(tǒng)。

聚四氟乙烯墊片是用單體原材料經(jīng)特殊下藝處理后 加工的，也就是常說(shuō)的PTFE摯片。聚陰氟乙烯氆片有突 出的耐化學(xué)腐蝕性能，還可以細(xì)分為普通的聚四氟乙烯 墊片和聚四氟乙烯包覆墊片，包覆有石棉橡膠板或其他 復(fù)合材料。一般適用在腐蝕的介質(zhì)條件下，在油輪中適 用于低壓貨油管路，如貨油艙透氣、排油監(jiān)控、惰性氣 體等系統(tǒng)法蘭連接。

石墨墊片一般采用柔性石墨材料，柔性石墨是以膨 脹石墨為原料，經(jīng)加壓成型的，克服了天然石墨硬而脆 的特點(diǎn)，具有一定的柔韌性，但仍然保留了天然石墨原 有的一些特性，充分發(fā)揮該材質(zhì)的耐高溫、耐化學(xué)腐蝕 性、良好的壓縮性能、不易老化的優(yōu)點(diǎn)，多運(yùn)用于高溫 排氣／煙系統(tǒng)。