設備密封技術設備密封技術1泄露與密封泄露是機械設備常見的故障之一，造成泄漏的原因主要有兩個方面：一是機械加工存在問題，機械產品的表面存在各種缺陷及形狀、尺寸的偏差。因此，在機械零件連接處不可避免的會產生間隙；二是密封兩側存在壓力差，工作介質就會通過間隙而泄露。消除或減少任何一因素都可以阻止泄漏。泄露與密封泄露是機械設備常見的故障之一，造成泄漏的原因主要有2密封的作用密封的作用就是將結合面間的間隙封住、隔離或切斷泄露通道，增加泄露通道的阻力，或者在通道中加設小型做功元件，對泄漏介質造成壓力，與引起泄露的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。一般來講，靜密封可能達到“零泄漏”（密封的泄漏量為零的理想情況稱為“零泄漏”。)但對于動密封，由于接觸密封的任何相對位移都回給接合表面上粗糙處泄漏介質創造條件，要達到零泄漏是特別困難的。密封的作用密封的作用就是將結合面間的間隙封住、隔離或切斷泄露3密封的分類可分為相對靜止接合面間的靜密封和相對運動接合面的動密封。靜密封主要有墊片密封、膠密封和法蘭密封。動密封可以分為旋轉密封和往復密封兩種類型。密封的分類可分為相對靜止接合面間的靜密封和相對運動接合面的動4按密封原理（即密封墊片受力情況）：強制型密封、自緊式密封和半自緊式密封三類。強制型密封：完全靠外力(如螺栓)對墊片施加載荷；自緊式密封：主要利用介質的壓力對墊片施加載荷；半自緊式密封：上述兩種方法兼而有之。按操作壓力：中、低壓和高壓密封。低壓密封：P<1.6MPa；中低壓密封：1MPa<P<10MPa；高壓密封：10MPa<P<100MPa；超高壓密封：P>100MPa墊片密封分類按密封原理（即密封墊片受力情況）：強制型密封、自緊式密封和半5墊片密封結構及工作原理圖2-1墊片密封的結構

1—螺母，2—螺栓，3—墊片，4—法蘭墊片密封結構及工作原理圖2-1墊片密封的結構

1—螺母，26在上、下法蘭間放入墊片并擰緊螺栓后，法蘭將墊片壓緊。當通入介質后，泄露的途徑有兩條:一是通過墊片內部滲漏；二是通過墊片與兩法蘭之間泄漏。前者稱為滲透泄露，后者稱為界面泄露。

界面泄露與法蘭密封面的選擇、加工精度、墊片的尺寸、材料性能、緊固方法和壓縮程度等因素緊密相關。在上、下法蘭間放入墊片并擰緊螺栓后，法蘭將墊片壓7墊片泄漏的方式

兩種方式：穿漏（界面泄漏）、滲漏。

穿漏

滲漏PO墊片泄漏的方式89

植物材質、礦物纖維、橡膠、塑料、金屬等均可用作靜密封材料。最常用的有橡膠、石棉、非石棉纖維、聚四氟乙烯、柔性石墨以及諸多種類的金屬和合金。常用靜密封材料和元件9植物材質、礦物纖維、橡膠、塑料、金屬等均可910石棉是一種含結晶水的硅酸鹽，分為溫石棉和藍石棉(強酸性介質)石棉的化學性能穩定、機械強度高，具有較好的耐熱、耐蝕性能。石棉橡膠板具有良好的耐熱性、抗蠕變松弛性和耐化學腐蝕性，又具有較好的柔軟性和彈性，且價格低廉。石棉橡膠板的安全使用溫度為－50℃～400℃。其適用壓力范圍一般不超過5MPa。石棉10石棉是一種含結晶水的硅酸鹽，分為溫石棉和藍石棉(強酸1011具有優良的化學穩定性，可適用于多種腐蝕性介質,聚四氟乙烯無毒，無污染。使用溫度一般在－196℃～200℃范圍內。

耐熱性能、抗蠕變性能差。在PTFE中按一定比例摻入不同性能的材料，可以明顯改善其耐熱性和冷流性。聚四氟乙烯11具有優良的化學穩定性，可適用于多種腐蝕性介質,聚四氟1112可制成各種不同形狀的密封墊片。特點是耐高壓、適應溫度范圍廣、化學穩定性好。帶有增強骨架的柔性石墨墊片，可適應壓力10MPa、溫度－200℃～550℃的各種流體。柔性石墨對介質有一定污染。柔性石墨12可制成各種不同形狀的密封墊片。柔性石墨1213

用在高溫、低溫、高真空、超高壓或強腐蝕性、放射性流體等工況條件下。金屬墊片的種類很多，常用的有中空O型環，金屬環及金屬波形、平形、齒形密封墊片等。常用的材料有軟鋼、銅、鋁、銀、不銹鋼、鉻鋼、蒙乃爾合金等。金屬墊片密封要求較大的密封比壓，法蘭面應具有足夠的硬度和表面光潔度。金屬平墊不適用于溫度、壓力波動較大的場合。金屬墊片13用在高溫、低溫、高真空、超高壓或強腐蝕性、放射性流體1314由金屬和非金屬材料可以制成金屬包覆墊片、纏繞式墊片、非金屬貼覆墊片等復合（組合）密封墊片。其壓縮、回彈性能好、與法蘭表面貼合能力強。能在高溫、低溫、沖擊振動等循環交變載荷等各種苛刻條件下，保持優良的密封性能。金屬包覆墊片14由金屬和非金屬材料可以制成金屬包覆墊片、纏繞式墊14墊片的選用墊片選用的原則選擇墊片時，首先參考已經在相似工況下的使用經驗，同時應考慮下列因素：

有良好的彈性和恢復性，能適應壓力變化和溫度波動；

有適當的柔軟性，能與接觸面很好地貼合；

不污染工藝介質；

有足夠的韌性及強度，不會在壓力和緊固力下造成破環；

低溫時不硬化，收縮量小，高溫時不軟化，抗蠕變性能好；

加工性能好，安裝、壓緊方便；

不粘結密封面，拆卸容易；

價格便宜，使用壽命長。

墊片的選用墊片選用的原則15墊片的尺寸墊片的尺寸指墊片接觸面的寬度和厚度一般而言，墊片寬則密封性能好。但墊片的寬度增加到一定值后，其密封性能的提高就不明顯了（橡膠墊片的寬度超出法蘭接觸面是容易被擠出）墊片越寬，墊片所需的壓緊力越大。連接件的強度、剛度要求就越高，結構相對笨重，因此，在保證密封性能的前提下，只要墊片不被壓壞，寬度小些好。我國現行的有關標準中，壓力容器法蘭用非金屬軟墊片的寬度一般在18-30mm之間，金屬包墊的寬度則在16-25mm之間。

墊片的尺寸墊片的尺寸指墊片接觸面的寬度和厚度16墊片的厚度越厚，相對彈性越好。但在墊片受壓時，存在滑移現象，容易造成壓緊力分布不均勻，墊片局部壓壞或擠出，墊片本身產生滲透泄露。一般來說，設備密封直徑在500mm以下，墊片厚度1.5-3mm，密封直徑大于500mm時，厚度≥3mm。（石棉橡膠板的厚度不宜超過3mm）墊片的厚度越厚，相對彈性越好。但在墊片受壓時，存在滑移現象，17預緊螺栓時操作不當，造成墊片壓偏、壓損或法蘭翹曲等制造、安裝與操作引起的泄露螺栓或墊片材料誤用，在同一法蘭上混用不同材質的螺栓等設備操作不穩定，壓力、溫度波動大或超過允許值法蘭密封面不清潔，粘附各種雜物管路法蘭存在偏口、錯口、張口情況由于設備管路震動引起螺栓松動等法蘭和墊片的加工精度未達到技術要求，密封面有劃傷、劃痕，特別是徑向貫穿劃痕。密封點泄露的主要原因預緊螺栓時操作不當，造成墊片壓偏、壓損或法蘭翹曲等制造、安裝18設計引起的泄露墊片材料選用不當法蘭或法蘭密封面型式選擇不當法蘭、螺栓材料選擇不當設計引起的泄露墊片材料選用不當法蘭或法蘭密封面型式選擇不當法19(a)全平面型壓緊面（Flatface）：柔軟材料墊片，或鑄鐵、搪瓷、塑料等低壓法蘭場合。(b)突出平面型壓緊面（Raisedface）：p≤2.5MPa，加三、四道周向溝槽后，可以提高密封壓力。簡單但不易對中，螺栓力大。(c)凹凸型壓緊面（Male－femaleface）：便于對中，墊片不易被擠出和吹出，p≤6.4MPa(d)榫槽型壓緊面（Tongue－grooveface）：墊片窄，螺栓力小，安裝簡單，不會偏，且少受沖刷和腐蝕。但是結構復雜，更換墊片困難（有小技巧：安裝時在密封墊上涂石墨），適用于易燃易爆和高度或極度危害等重要場合。(e)梯形壓緊面（Trapeziumface）：適用于高溫，壓力較高場合，O形圈、金屬墊圈——八角墊、橢圓墊法蘭密封面型式和加工要求(a)全平面型壓緊面（Flatface）：柔軟材料墊片，20平面型平面型21221)、平面法蘭

平面法蘭的密封面是一光滑平面，有時也在密封面上開有數條截面為三角形的同心圓溝槽（也稱水線）適用于平面法蘭的墊片有各種非金屬平墊片、包覆墊片、金屬包墊、纏繞式墊片(可同時帶內環或外環或內外環)。結構簡單，加工方便，便于防腐襯里的施工，故可在公稱壓力P<2.45MPa時使用。在0.6MPa壓力以下、溫度不高的場所尤為適宜。但與密封墊片的接觸面積較大(特別是管道用寬面法蘭)，密封所需的壓緊力大，安裝時墊片不易定位．預緊后，墊片易在半徑方向變形移動。對聚四氟乙烯等摩擦系數較小的墊片，不宜使用該種密封面。另外，當墊片要重復利用時(如纏繞墊)，密封面上不加工三角溝槽。2222凹凸型凹凸型23242)、凹凸面法蘭

該法蘭有一個凹面和一個凸面組合而成，墊片放置在凹面內。適用墊片：各種非金屬平墊片、包覆墊、金屬包墊、纏繞墊片(基本型或帶內環)、金屬波形墊、金屬平墊、金屬齒形墊。特點：墊片不易被擠出(外側約束、內側受壓)，裝配時便于對中，故工作壓力范圍比平面法蘭寬，用于密封要求較嚴的場合，由于內側無約束，對操作溫度高、封口直徑大的設備，使用該種密封面時，墊片仍存在被擠出的可能。墊片內側變形使墊片壓緊應力減小，會導致密封失效。采用榫槽面法蘭或帶有兩道止口的凹凸面法蘭才能密封。242)、凹凸面法蘭24榫槽型密封面榫槽型密封面25263)、榫槽面法蘭

該法蘭由一個榫面和一槽面組成，墊片置于槽面。適用墊片：金屬和非金屬平墊、金屬包墊、纏繞墊(基本型)等。墊片在槽內各個方向被約束，不會被擠出變形，壓緊應力變化小，墊片寬度可小一些，從而壓緊面積最小(只足平面和凹凸面法蘭的52％一68％)，墊片受力均勻，密封性很好。可用于高壓、易燃、易爆、有毒介質等密封要求嚴格的場合。這種密封面墊片安裝時對中性好，但密封面加工和更換墊片較為困難。263)、榫槽面法蘭26墊片的安裝檢查法蘭類型是否符合要求，密封面是否光潔，有無機械損傷、徑向劃痕和銹蝕。對螺栓和螺母進行下列檢查：1.材質、類型、尺寸是否符合要求。2.螺母在螺栓上應轉動靈活，不晃動。3.螺紋不允許有斷缺現象。4.螺栓不允許有彎曲現象。對墊片進行下列檢查：1.墊片的材質、類型、尺寸是否符合要求，表面不允許有機械損傷、徑向劃痕、嚴重銹蝕、內外邊緣破損等現象。墊片的安裝檢查法蘭類型是否符合要求，密封面是否光潔，有無機械27檢查管道與法蘭安裝質量是否有以下缺陷：1.偏口。（管道不垂直、不同心、法蘭不平行）2.錯口。（管道和法蘭垂直，但兩法蘭不同心）不用其他工具將螺栓自由穿入螺栓孔為合格3.張口。（法蘭間隙過大）檢查管道與法蘭安裝質量是否有以下缺陷：28無論使用任何工具，上緊螺栓必須多次進行，一般中、低壓設備分2-3次擰緊，高壓設備4-5次按順序擰緊螺栓無論使用任何工具，上緊螺栓必須多次進行，一般中、低壓設備分229填料函密封填料函密封30填料套填料壓蓋螺栓螺母填料函基本結構填料套填料壓蓋螺栓螺母填料函基本結構31設備密封與治漏資料課件32設備密封技術設備密封技術33泄露與密封泄露是機械設備常見的故障之一，造成泄漏的原因主要有兩個方面：一是機械加工存在問題，機械產品的表面存在各種缺陷及形狀、尺寸的偏差。因此，在機械零件連接處不可避免的會產生間隙；二是密封兩側存在壓力差，工作介質就會通過間隙而泄露。消除或減少任何一因素都可以阻止泄漏。泄露與密封泄露是機械設備常見的故障之一，造成泄漏的原因主要有34密封的作用密封的作用就是將結合面間的間隙封住、隔離或切斷泄露通道，增加泄露通道的阻力，或者在通道中加設小型做功元件，對泄漏介質造成壓力，與引起泄露的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。一般來講，靜密封可能達到“零泄漏”（密封的泄漏量為零的理想情況稱為“零泄漏”。)但對于動密封，由于接觸密封的任何相對位移都回給接合表面上粗糙處泄漏介質創造條件，要達到零泄漏是特別困難的。密封的作用密封的作用就是將結合面間的間隙封住、隔離或切斷泄露35密封的分類可分為相對靜止接合面間的靜密封和相對運動接合面的動密封。靜密封主要有墊片密封、膠密封和法蘭密封。動密封可以分為旋轉密封和往復密封兩種類型。密封的分類可分為相對靜止接合面間的靜密封和相對運動接合面的動36按密封原理（即密封墊片受力情況）：強制型密封、自緊式密封和半自緊式密封三類。強制型密封：完全靠外力(如螺栓)對墊片施加載荷；自緊式密封：主要利用介質的壓力對墊片施加載荷；半自緊式密封：上述兩種方法兼而有之。按操作壓力：中、低壓和高壓密封。低壓密封：P<1.6MPa；中低壓密封：1MPa<P<10MPa；高壓密封：10MPa<P<100MPa；超高壓密封：P>100MPa墊片密封分類按密封原理（即密封墊片受力情況）：強制型密封、自緊式密封和半37墊片密封結構及工作原理圖2-1墊片密封的結構

1—螺母，2—螺栓，3—墊片，4—法蘭墊片密封結構及工作原理圖2-1墊片密封的結構

1—螺母，238在上、下法蘭間放入墊片并擰緊螺栓后，法蘭將墊片壓緊。當通入介質后，泄露的途徑有兩條:一是通過墊片內部滲漏；二是通過墊片與兩法蘭之間泄漏。前者稱為滲透泄露，后者稱為界面泄露。

界面泄露與法蘭密封面的選擇、加工精度、墊片的尺寸、材料性能、緊固方法和壓縮程度等因素緊密相關。在上、下法蘭間放入墊片并擰緊螺栓后，法蘭將墊片壓39墊片泄漏的方式

兩種方式：穿漏（界面泄漏）、滲漏。

穿漏

滲漏PO墊片泄漏的方式4041

植物材質、礦物纖維、橡膠、塑料、金屬等均可用作靜密封材料。最常用的有橡膠、石棉、非石棉纖維、聚四氟乙烯、柔性石墨以及諸多種類的金屬和合金。常用靜密封材料和元件9植物材質、礦物纖維、橡膠、塑料、金屬等均可4142石棉是一種含結晶水的硅酸鹽，分為溫石棉和藍石棉(強酸性介質)石棉的化學性能穩定、機械強度高，具有較好的耐熱、耐蝕性能。石棉橡膠板具有良好的耐熱性、抗蠕變松弛性和耐化學腐蝕性，又具有較好的柔軟性和彈性，且價格低廉。石棉橡膠板的安全使用溫度為－50℃～400℃。其適用壓力范圍一般不超過5MPa。石棉10石棉是一種含結晶水的硅酸鹽，分為溫石棉和藍石棉(強酸4243具有優良的化學穩定性，可適用于多種腐蝕性介質,聚四氟乙烯無毒，無污染。使用溫度一般在－196℃～200℃范圍內。

耐熱性能、抗蠕變性能差。在PTFE中按一定比例摻入不同性能的材料，可以明顯改善其耐熱性和冷流性。聚四氟乙烯11具有優良的化學穩定性，可適用于多種腐蝕性介質,聚四氟4344可制成各種不同形狀的密封墊片。特點是耐高壓、適應溫度范圍廣、化學穩定性好。帶有增強骨架的柔性石墨墊片，可適應壓力10MPa、溫度－200℃～550℃的各種流體。柔性石墨對介質有一定污染。柔性石墨12可制成各種不同形狀的密封墊片。柔性石墨4445

用在高溫、低溫、高真空、超高壓或強腐蝕性、放射性流體等工況條件下。金屬墊片的種類很多，常用的有中空O型環，金屬環及金屬波形、平形、齒形密封墊片等。常用的材料有軟鋼、銅、鋁、銀、不銹鋼、鉻鋼、蒙乃爾合金等。金屬墊片密封要求較大的密封比壓，法蘭面應具有足夠的硬度和表面光潔度。金屬平墊不適用于溫度、壓力波動較大的場合。金屬墊片13用在高溫、低溫、高真空、超高壓或強腐蝕性、放射性流體4546由金屬和非金屬材料可以制成金屬包覆墊片、纏繞式墊片、非金屬貼覆墊片等復合（組合）密封墊片。其壓縮、回彈性能好、與法蘭表面貼合能力強。能在高溫、低溫、沖擊振動等循環交變載荷等各種苛刻條件下，保持優良的密封性能。金屬包覆墊片14由金屬和非金屬材料可以制成金屬包覆墊片、纏繞式墊46墊片的選用墊片選用的原則選擇墊片時，首先參考已經在相似工況下的使用經驗，同時應考慮下列因素：

有良好的彈性和恢復性，能適應壓力變化和溫度波動；

有適當的柔軟性，能與接觸面很好地貼合；

不污染工藝介質；

有足夠的韌性及強度，不會在壓力和緊固力下造成破環；

低溫時不硬化，收縮量小，高溫時不軟化，抗蠕變性能好；

加工性能好，安裝、壓緊方便；

不粘結密封面，拆卸容易；

價格便宜，使用壽命長。

墊片的選用墊片選用的原則47墊片的尺寸墊片的尺寸指墊片接觸面的寬度和厚度一般而言，墊片寬則密封性能好。但墊片的寬度增加到一定值后，其密封性能的提高就不明顯了（橡膠墊片的寬度超出法蘭接觸面是容易被擠出）墊片越寬，墊片所需的壓緊力越大。連接件的強度、剛度要求就越高，結構相對笨重，因此，在保證密封性能的前提下，只要墊片不被壓壞，寬度小些好。我國現行的有關標準中，壓力容器法蘭用非金屬軟墊片的寬度一般在18-30mm之間，金屬包墊的寬度則在16-25mm之間。

墊片的尺寸墊片的尺寸指墊片接觸面的寬度和厚度48墊片的厚度越厚，相對彈性越好。但在墊片受壓時，存在滑移現象，容易造成壓緊力分布不均勻，墊片局部壓壞或擠出，墊片本身產生滲透泄露。一般來說，設備密封直徑在500mm以下，墊片厚度1.5-3mm，密封直徑大于500mm時，厚度≥3mm。（石棉橡膠板的厚度不宜超過3mm）墊片的厚度越厚，相對彈性越好。但在墊片受壓時，存在滑移現象，49預緊螺栓時操作不當，造成墊片壓偏、壓損或法蘭翹曲等制造、安裝與操作引起的泄露螺栓或墊片材料誤用，在同一法蘭上混用不同材質的螺栓等設備操作不穩定，壓力、溫度波動大或超過允許值法蘭密封面不清潔，粘附各種雜物管路法蘭存在偏口、錯口、張口情況由于設備管路震動引起螺栓松動等法蘭和墊片的加工精度未達到技術要求，密封面有劃傷、劃痕，特別是徑向貫穿劃痕。密封點泄露的主要原因預緊螺栓時操作不當，造成墊片壓偏、壓損或法蘭翹曲等制造、安裝50設計引起的泄露墊片材料選用不當法蘭或法蘭密封面型式選擇不當法蘭、螺栓材料選擇不當設計引起的泄露墊片材料選用不當法蘭或法蘭密封面型式選擇不當法51(a)全平面型壓緊面（Flatface）：柔軟材料墊片，或鑄鐵、搪瓷、塑料等低壓法蘭場合。(b)突出平面型壓緊面（Raisedface）：p≤2.5MPa，加三、四道周向溝槽后，可以提高密封壓力。簡單但不易對中，螺栓力大。(c)凹凸型壓緊面（Male－femaleface）：便于對中，墊片不易被擠出和吹出，p≤6.4MPa(d)榫槽型壓緊面（Tongue－grooveface）：墊片窄，螺栓力小，安裝簡單，不會偏，且少受沖刷和腐蝕。但是結構復雜，更換墊片困難（有小技巧：安裝時在密封墊上涂石墨），適用于易燃易爆和高度或極度危害等重要場合。(e)梯形壓緊面（Trapeziumface）：適用于高溫，壓力較高場合，O形圈、金屬墊圈——八角墊、橢圓墊法蘭密封面型式和加工要求(a)全平面型壓緊面（Flatface）：柔軟材料墊片，52平面型平面型53541)、平面法蘭

平面法蘭的密封面是一光滑平面，有時也在密封面上開有數條截面為三角形的同心圓溝槽（也稱水線）適用于平面法蘭的墊片有各種非金屬平墊片、包覆墊片、金屬包墊、纏繞式墊片(可同時帶內環或外環或內外環)。結構簡單，加工方便，便于防腐襯里的施工，故可在公稱壓力P<2.45MPa時使用。在0.6MPa壓力以下、溫度不高的場所尤為適宜。但與密封墊片的接觸面積較大(特別是管道用寬面法蘭)，密封所需的壓緊力大，安裝時墊片不易定位．預緊后，墊片易在半徑方向變形移動。對聚四氟乙烯等摩擦系數較小的墊片，不宜使用該種密封面。另外，當墊片要重復利用時(如纏繞墊)，密封面上不加工三角溝槽。