密封机理及引起泄漏的因素

1、密封机理及引起泄漏的因素密封垫的泄漏现象当介质以一定压力通过未作特殊加工和处理的两相对静止的结合面时，就会产生泄漏。分析这种现象，发现泄漏有四种形式：界面泄漏、渗透泄漏、扩散泄漏、破坏泄漏。渗透渗透泄漏渗透泄漏界面泄漏图1.2.1界面泄漏。由于密封垫压紧不够，法兰结合面光洁度不当，法兰变形等，均会在密封界面上产生泄漏，如图1.2.1。由流体力学分析两结合面的间隙的大小影响泄漏量最大，采用软垫料夹紧在法兰面中，可防止泄漏。渗透泄漏。由于制造软垫料的材质，大部为植物纤维（麻）、动物纤维（羊毛）、矿物纤维（石棉、石墨）、化学纤维（尼龙）等，实际上纤维之间有无数的微型缝隙，很容易被介质浸透，特别是在压

2、力作用下，由于这种毛细现象，介质会渗透到低压侧来，形成渗透泄漏。（图1.2.1）。扩散泄漏。在浓度差的推动下，介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递而产生的泄漏，称为扩散泄漏，扩散是分子运动的结果，注意扩散不是单方向的。在密封压差极小或真空状态，或密封氮、氢等渗透性物质，以及剧毒、放射性物质时要特别注意渗透和扩散的两种泄漏。破坏泄漏。在密封结合部位工作条件比较恶劣，热变形大，经常承受振动、冲击，安装不当，紧固力过大，重复多次使用，压缩变形，内应力集中，超过疲劳强度而破坏，材料老化、龟裂、变质均会造成破坏泄漏，这种泄漏造成的影响最大，危害也大，要加强防患。密封机理密封垫密封机理简而言之

3、就是密封垫于密封结合面上在一定压紧力作用下抵抗以上几种泄漏以达到减少泄漏甚至零泄漏的目的。如图1.2.1所示普通的法兰连接。上下两法兰之间放入垫圈，拧紧螺栓后，上下法兰把垫圈压紧。被密封的介质可从垫片与法兰面之间泄漏出来，即如前所述的界面泄漏。如垫片采用渗透性材料（如石棉），因其本体内存在毛细孔，所以介质也可通过垫片本身渗透出来，即如前所述的渗透泄漏。对于垫片材料的渗透泄漏来说，介质的渗透量与介质压力、材料中毛细孔大小和长度、介质粘度等有关。介质压力大，毛细孔大，则渗透量增大；而介质粘度大，毛细孔道长，则渗透时减小。垫片在上下法兰间被压紧，即使采用渗透性材料，其毛细孔也大大减小，因此其渗透量也

4、随之减小。但要防止此种泄漏，可采用非渗透性材料（如金属）作垫片，或在渗透性垫片外包以非渗透性薄皮（如金属包石棉垫），或加填充剂等。介质从垫片与法兰面之间的泄漏，与密封面的加工光洁度、垫片的材料性能及压紧程度有关。如果密封面的加工光洁度高，则加工痕迹峰低谷浅，只要用小的压紧力使垫圈产生微小的变形就足以填满凹谷（图1.2.2a），(a)(b)图1.2.2以阻止介质泄漏。如加工粗糙，则加工痕迹峰高谷深，只有用大的压紧力使垫圈产生大的变形方能将凹谷填满。橡胶之类的密封垫圈，对于密封面的凹凸不平处容易变形而填满，因此，用较小的压紧力就可以达到完全压紧的程度（图1.2.2a），以防止介质泄漏。但是象金属平

5、垫之类的密封垫圈，对于密封面的凹凸不平处难以变形而填满，因此，往往使用了较大的压紧力，还是不能达到完全压紧状态（图1.2.2b）。从理论上说，要达到严密不漏，对于气体来说，间隙须小于分子平均直径，分子直径小于或等于5A(1 A=10-7mm)。对于液体来说，如靠液体表面张力与内压平衡，则当内压为70kg/cm2，温度为110时，间隙应小于7.210-6mm。事实上因为法兰面上有油膜，所以间隙在10-4mm以下，一般就可以达到密封。然而法兰在工作状态下，由于介质压力而使法兰面之间的密封力减小（严格地说，系指非自紧密封而言），因此，由于弹性变形的恢复，多少会造成一些局部间隙，间隙值远大于10-6m

6、m。严格地说，任何一对法兰之间总是泄漏的，只是泄漏量的不同。泄漏量非常小，达到允许的数值，即所谓不漏，泄漏量超过允许值即所谓漏。这个允许值没有一个绝对的标准值，而与介质的毒性，易燃易爆的性质有关，剧毒的、易燃易爆的介质，其允许泄漏量极微，而一般介质可放宽，另一方面，某些介质微量泄漏不易被人们发觉，例如空压站的一些设备和管路的法兰连接，即使有些泄漏，不易被人们发觉，而认为是完好的。反之，某些介质微量泄漏易被人们发觉，例如渣油系统的设备和管路的法兰连接，一有泄漏即留下痕迹。对于剧毒而其微量泄漏又不易被人们发觉的法兰连接，必须予以特别重视。引起泄漏的因素 设备和管路法兰连接引起泄漏的因素多种多样，主

7、要的有以下几方面：设计方面：密封结构、密封面型式及垫片选用不当；法兰和螺栓的尺寸和材料选用不当；垫片的厚度和宽度不适当。制造及安装方面：垫片和法兰密封面上有凹坑、划伤，特别是径向刻痕；法兰瓢曲；管路法兰偏口、错口、张口等（图1.2.3）；(a)(a)(b)(c)图1.2.3法兰面上不清洁，粘着机械杂质；扳紧力不均，不够或过度；螺栓材料弄错，或合金钢螺栓热处理不恰当，或在同一法兰上混用不同材质的螺栓。操作方面：温度过高，骤热，骤冷；压力过高，预紧力不够；螺栓、法兰产生蠕变；垫片变质或产生蠕变；介质对垫片腐蚀或溶解；在运输和操作中产生的振动，使螺栓松动。防止泄漏的措施如前所述，设备和管路法兰连接引

8、起泄漏的因素是多种多样的。因此，为了防止设备和管路的泄漏，也必须通过设计、制造、安装及使用各方面的努力。在设计方面，必须根据设备和管路的介质和操作条件，选择合适的密封结构，密封面型式及垫片种类，选择合适的法兰、螺栓及垫片的材料，确定适当的法兰、螺栓及垫片的尺寸，并对制造和安装提出必要的技术要求。在制造和安装方面，必须按现行的技术条件和设计提出的技术要求，来完成设备和管路的制造和安装，一定要做到“三老四严”。因为制造和安装上的疏忽，往往会给使用厂家带来不良的甚至是严重的后果，有些缺陷甚至要花很大的劳动力才能去除，例如管路法兰有很大的错口或张口，使用厂只有把法兰割掉，重焊新的法兰，才能把它去除。这样，既浪费了人力和物力，又影响了生产。在设备和管路运用期间，要防止操作温度和压力超过设计规定，特别要防止骤热骤冷。对于高温设备，在开工升温过程中或在长期运行一个时期后，如条件允许，一般可以热紧一次，以消除垫片硬化以及法兰和螺栓的蠕变而造成的松弛。对于低温设备，在降温过程中必须冷紧一次，以消除法兰和螺栓之间的温度差对密封性能的影响。在设备检修后，对于一般垫片（例如石棉橡胶垫、金属包石棉垫等）必