换热设备的密封知识先从密封原理及影响因素了解

1、换热设备的密封知识，先从密封原理及影响因素了解 石油化工设备与管线的连接密封以及设备本体排放口的密封，全部采用强制密封，换热设备密封所涉及的仅是介质间和换热器主体大法兰的密封。换热设备介质间隔离分为固定隔离和可拆卸隔离，如管板与管子间连接形成的管壳程隔离，不可拆卸螺旋板换热器冷热旋道的焊接隔离都属于固定隔离。 换热设备介质间的可拆卸隔离和主体无泄漏是由密封构件法兰密封实现的。法兰密封由法兰被连接件、垫圈密封元件、螺栓、螺母连接件组成，完全依靠连接件通过被连接件、强制挤压密封元件实现密封，属强制密封范畴。密封原理 防止流体泄漏的基本原理是在连接口增加流体流动的阻力。 当压力介质通过密封口射阻力降

2、大于密封口两侧的介质压力差时，介质就被密封了。这种阻力的增加是依靠增大密封面上的密封比压来实现的。一般来说，流体在密封口泄漏有两种途径：一是垫圈渗漏；二是压紧面泄漏。前者是由垫圈的材质和型式所决定。对于用渗透性材质（如石棉等）制作的垫圈，由于它本身存在大量的毛细管，渗漏是难免的。当在垫圈材料中添加某些填充剂（如橡胶），或与不透性材料组合成型时，这种渗透即可避免。后者，压紧面泄漏是密封失效的主要形式。与压紧面的结构有关，但主要由密封组合件各部分的性能和他们之间的变形关系所决定。法兰平垫密封是强制密封的典型。将法兰与垫圈接触面处的微观尺寸放大，可以看到二者的表面都是凹凸不平的（a）。把法兰螺栓的螺

3、母拧紧，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫圈上，当垫圈单位面积上所受的压紧力达到某一值时，垫圈本身被压实，压紧面上由机械加工形成的微隙被填满（图b），为阻止介质泄漏形成了初始密封条件。形成初始密封条件时，在垫圈单位面积上受到的压紧力，称为预紧密封比压（y）。当通入压力介质后（图c），螺栓被拉伸，法兰压紧面沿着彼此分离的方向移动，垫片的压缩量减少，预紧密封比压下降。如果垫圈具有足够的回弹能力，使压缩变形的回复能补偿螺栓和压紧面的变形，而使预紧比压值只下降到不小于某一值时（这个比压值称为工作比压），则法兰压紧面之间能够保待良好的密封状态。反之，如垫圈的回弹能力不足，预紧力比压下降到工作比压以下，甚至密封

4、口重新出现缝隙，则此密封即失效。因此，为了实现连接口的密封，必须使密封元件各部分的变形与操作条件下的密封条件相适应，使密封元件在操作压力作用下，仍能保持一定的残余压紧力。强制密封中的垫圈变形示意图影响密封的因素影响密封的因素是多方面的，下面小七就对几个主要的因素做一下介绍。a.螺栓预紧力螺栓预紧力是影响密封的一个重要因素。预紧力必须是垫圈压紧并实现初始密封条件；同时，预紧力也不能大到将垫圈压坏或挤出。提高螺栓预紧力，可以增加垫圈的密封能力。这不仅因为加大预紧力可使渗透性垫圈材料的毛细管缩小，而且，在操作时可使垫圈中残留较大的工作密封比压。由于预紧力是通过法兰压紧面传递给垫圈的，要达到良好的密封

5、，预紧力必须均匀地作用于垫圈。因此，在密封所需的预紧力一定时，采取减少螺栓直径，增加螺栓个数的措施，对密封是有利的。b.垫圈性能垫圈是构成密封的重要元件。适宜的垫圈变形和回弹能力是形成密封的必要条件。垫圈的变形包括弹性的和塑性的，仅弹性变形具有回弹能力。垫圈回弹能力是表示在施加介质压力时，垫圈能否适应法兰面的分离，可用来衡量密封性能好坏。回弹能力大者，可能适应操作压力和温度的波动，密封性能好。垫圈的变形和回弹与垫圈的材料和结构有关。这种关系由于常用的垫圈是非线弹性的，因而是初始预紧力、压紧面所提供的表面约束和操作温度下经历的时间等的函数。故讨论垫圈的密封性能理论上就变得很复杂。目前，在设计上只

6、是根据实验确定垫圈的两种基本性能参数预紧密封比压（y）和垫圈系数（m）（即工作密封比压和介质压力的比值）使问题得以简化。c.压紧面的作用压紧面又称密封面，直接与垫圈接触，是传递螺栓力使垫圈变形的表面约束。为了达到预期的密封效果，压紧面的形状和表面粗糙度应与垫圈相配合。一般与硬金属垫圈配合使用的压紧面，尺寸精度要求高，粗糙度Ra为0.8-1.6，而与软质垫配合使用时，可相对降低要求。粗糙度Ra在6.3-12.5即可。但压紧面决不允许有径向刀痕或划痕。实践证明，压紧面的平直度和压紧面与法兰中心轴线垂直同心，是保证垫圈均匀压紧的前提；减少压紧面与垫圈的接触面积，可以有效地降低预紧力，但若减得过小，则

7、易压坏垫圈。显然，压紧面的型式、尺寸和表面质量与垫圈配合不当，则将导致联接点密封失效d.法兰刚度在实际生产中，由于法兰刚度不足而产生过大的翘曲变形，往往是导致密封失效的原因。刚性大的法兰变形小，并可使分散分布的螺栓力均匀地传递给垫圈，故可提高密封性能。法兰的刚度与很多因素有关，其中增加法兰盘的厚度、减小螺栓力作用的力臂（即缩小螺栓中心圆），都能提高法兰抗弯刚度，但是提高法兰刚度，将使法兰笨重，整个法兰连接的造价提高。e.操作条件的影响操作条件即压力、温度及介质的物理化学性质。单纯的压力或介质因素对泄漏的影响并不是主要的，只有和温度联合作用时，问题才显得严重。温度对密封性能的影响是多方面的。高温介质粘度小、渗透性大，易促成渗漏；介质在高温下对垫圈和法兰的溶解与腐蚀作用加剧，增加了产生泄漏的因素。在高温下，法兰、螺栓、垫圈可能发生蠕变和应力松弛，致使压紧面松弛，密封比压下降。一些非金属垫圈，在高