设备密封与治漏资料课件

设备密封技术设备密封技术1泄露与密封泄露是机械设备常见的故障之一，造成泄漏的原因主要有两个方面：一是机械加工存在问题，机械产品的表面存在各种缺陷及形状、尺寸的偏差。因此，在机械零件连接处不可避免的会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。消除或减少任何一因素都可以阻止泄漏。泄露与密封泄露是机械设备常见的故障之一，造成泄漏的原因主要有2密封的作用密封的作用就是将结合面间的间隙封住、隔离或切断泄露通道，增加泄露通道的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄漏介质造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。一般来讲，静密封可能达到“零泄漏”（密封的泄漏量为零的理想情况称为“零泄漏”。)但对于动密封，由于接触密封的任何相对位移都回给接合表面上粗糙处泄漏介质创造条件，要达到零泄漏是特别困难的。密封的作用密封的作用就是将结合面间的间隙封住、隔离或切断泄露3密封的分类可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面的动密封。静密封主要有垫片密封、胶密封和法兰密封。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种类型。密封的分类可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面的动4按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、自紧式密封和半自紧式密封三类。强制型密封：完全靠外力(如螺栓)对垫片施加载荷；自紧式密封：主要利用介质的压力对垫片施加载荷；半自紧式密封：上述两种方法兼而有之。按操作压力：中、低压和高压密封。低压密封：P<1.6MPa；中低压密封：1MPa<P<10MPa；高压密封：10MPa<P<100MPa；超高压密封：P>100MPa垫片密封分类按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、自紧式密封和半5垫片密封结构及工作原理图2-1垫片密封的结构

1—螺母，2—螺栓，3—垫片，4—法兰垫片密封结构及工作原理图2-1垫片密封的结构

1—螺母，26在上、下法兰间放入垫片并拧紧螺栓后，法兰将垫片压紧。当通入介质后，泄露的途径有两条:一是通过垫片内部渗漏；二是通过垫片与两法兰之间泄漏。前者称为渗透泄露，后者称为界面泄露。

界面泄露与法兰密封面的选择、加工精度、垫片的尺寸、材料性能、紧固方法和压缩程度等因素紧密相关。在上、下法兰间放入垫片并拧紧螺栓后，法兰将垫片压7垫片泄漏的方式

两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。

穿漏

渗漏PO垫片泄漏的方式89

植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可用作静密封材料。最常用的有橡胶、石棉、非石棉纤维、聚四氟乙烯、柔性石墨以及诸多种类的金属和合金。常用静密封材料和元件9植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可910石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为温石棉和蓝石棉(强酸性介质)石棉的化学性能稳定、机械强度高，具有较好的耐热、耐蚀性能。石棉橡胶板具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性和耐化学腐蚀性，又具有较好的柔软性和弹性，且价格低廉。石棉橡胶板的安全使用温度为－50℃～400℃。其适用压力范围一般不超过5MPa。石棉10石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为温石棉和蓝石棉(强酸1011具有优良的化学稳定性，可适用于多种腐蚀性介质,聚四氟乙烯无毒，无污染。使用温度一般在－196℃～200℃范围内。

耐热性能、抗蠕变性能差。在PTFE中按一定比例掺入不同性能的材料，可以明显改善其耐热性和冷流性。聚四氟乙烯11具有优良的化学稳定性，可适用于多种腐蚀性介质,聚四氟1112可制成各种不同形状的密封垫片。特点是耐高压、适应温度范围广、化学稳定性好。带有增强骨架的柔性石墨垫片，可适应压力10MPa、温度－200℃～550℃的各种流体。柔性石墨对介质有一定污染。柔性石墨12可制成各种不同形状的密封垫片。柔性石墨1213

用在高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体等工况条件下。金属垫片的种类很多，常用的有中空O型环，金属环及金属波形、平形、齿形密封垫片等。常用的材料有软钢、铜、铝、银、不锈钢、铬钢、蒙乃尔合金等。金属垫片密封要求较大的密封比压，法兰面应具有足够的硬度和表面光洁度。金属平垫不适用于温度、压力波动较大的场合。金属垫片13用在高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体1314由金属和非金属材料可以制成金属包覆垫片、缠绕式垫片、非金属贴覆垫片等复合（组合）密封垫片。其压缩、回弹性能好、与法兰表面贴合能力强。能在高温、低温、冲击振动等循环交变载荷等各种苛刻条件下，保持优良的密封性能。金属包覆垫片14由金属和非金属材料可以制成金属包覆垫片、缠绕式垫14垫片的选用垫片选用的原则选择垫片时，首先参考已经在相似工况下的使用经验，同时应考虑下列因素：

有良好的弹性和恢复性，能适应压力变化和温度波动；

有适当的柔软性，能与接触面很好地贴合；

不污染工艺介质；

有足够的韧性及强度，不会在压力和紧固力下造成破环；

低温时不硬化，收缩量小，高温时不软化，抗蠕变性能好；

加工性能好，安装、压紧方便；

不粘结密封面，拆卸容易；

价格便宜，使用寿命长。

垫片的选用垫片选用的原则15垫片的尺寸垫片的尺寸指垫片接触面的宽度和厚度一般而言，垫片宽则密封性能好。但垫片的宽度增加到一定值后，其密封性能的提高就不明显了（橡胶垫片的宽度超出法兰接触面是容易被挤出）垫片越宽，垫片所需的压紧力越大。连接件的强度、刚度要求就越高，结构相对笨重，因此，在保证密封性能的前提下，只要垫片不被压坏，宽度小些好。我国现行的有关标准中，压力容器法兰用非金属软垫片的宽度一般在18-30mm之间，金属包垫的宽度则在16-25mm之间。

垫片的尺寸垫片的尺寸指垫片接触面的宽度和厚度16垫片的厚度越厚，相对弹性越好。但在垫片受压时，存在滑移现象，容易造成压紧力分布不均匀，垫片局部压坏或挤出，垫片本身产生渗透泄露。一般来说，设备密封直径在500mm以下，垫片厚度1.5-3mm，密封直径大于500mm时，厚度≥3mm。（石棉橡胶板的厚度不宜超过3mm）垫片的厚度越厚，相对弹性越好。但在垫片受压时，存在滑移现象，17预紧螺栓时操作不当，造成垫片压偏、压损或法兰翘曲等制造、安装与操作引起的泄露螺栓或垫片材料误用，在同一法兰上混用不同材质的螺栓等设备操作不稳定，压力、温度波动大或超过允许值法兰密封面不清洁，粘附各种杂物管路法兰存在偏口、错口、张口情况由于设备管路震动引起螺栓松动等法兰和垫片的加工精度未达到技术要求，密封面有划伤、划痕，特别是径向贯穿划痕。密封点泄露的主要原因预紧螺栓时操作不当，造成垫片压偏、压损或法兰翘曲等制造、安装18设计引起的泄露垫片材料选用不当法兰或法兰密封面型式选择不当法兰、螺栓材料选择不当设计引起的泄露垫片材料选用不当法兰或法兰密封面型式选择不当法19(a)全平面型压紧面（Flatface）：柔软材料垫片，或铸铁、搪瓷、塑料等低压法兰场合。(b)突出平面型压紧面（Raisedface）：p≤2.5MPa，加三、四道周向沟槽后，可以提高密封压力。简单但不易对中，螺栓力大。(c)凹凸型压紧面（Male－femaleface）：便于对中，垫片不易被挤出和吹出，p≤6.4MPa(d)榫槽型压紧面（Tongue－grooveface）：垫片窄，螺栓力小，安装简单，不会偏，且少受冲刷和腐蚀。但是结构复杂，更换垫片困难（有小技巧：安装时在密封垫上涂石墨），适用于易燃易爆和高度或极度危害等重要场合。(e)梯形压紧面（Trapeziumface）：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金属垫圈——八角垫、椭圆垫法兰密封面型式和加工要求(a)全平面型压紧面（Flatface）：柔软材料垫片，20平面型平面型21221)、平面法兰

平面法兰的密封面是一光滑平面，有时也在密封面上开有数条截面为三角形的同心圆沟槽（也称水线）适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫片、金属包垫、缠绕式垫片(可同时带内环或外环或内外环)。结构简单，加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公称压力P<2.45MPa时使用。在0.6MPa压力以下、温度不高的场所尤为适宜。但与密封垫片的接触面积较大(特别是管道用宽面法兰)，密封所需的压紧力大，安装时垫片不易定位．预紧后，垫片易在半径方向变形移动。对聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜使用该种密封面。另外，当垫片要重复利用时(如缠绕垫)，密封面上不加工三角沟槽。2222凹凸型凹凸型23242)、凹凸面法兰

该法兰有一个凹面和一个凸面组合而成，垫片放置在凹面内。适用垫片：各种非金属平垫片、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片(基本型或带内环)、金属波形垫、金属平垫、金属齿形垫。特点：垫片不易被挤出(外侧约束、内侧受压)，装配时便于对中，故工作压力范围比平面法兰宽，用于密封要求较严的场合，由于内侧无约束，对操作温度高、封口直径大的设备，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。垫片内侧变形使垫片压紧应力减小，会导致密封失效。采用榫槽面法兰或带有两道止口的凹凸面法兰才能密封。242)、凹凸面法兰24榫槽型密封面榫槽型密封面25263)、榫槽面法兰

该法兰由一个榫面和一槽面组成，垫片置于槽面。适用垫片：金属和非金属平垫、金属包垫、缠绕垫(基本型)等。垫片在槽内各个方向被约束，不会被挤出变形，压紧应力变化小，垫片宽度可小一些，从而压紧面积最小(只足平面和凹凸面法兰的52％一68％)，垫片受力均匀，密封性很好。可用于高压、易燃、易爆、有毒介质等密封要求严格的场合。这种密封面垫片安装时对中性好，但密封面加工和更换垫片较为困难。263)、榫槽面法兰26垫片的安装检查法兰类型是否符合要求，密封面是否光洁，有无机械损伤、径向划痕和锈蚀。对螺栓和螺母进行下列检查：1.材质、类型、尺寸是否符合要求。2.螺母在螺栓上应转动灵活，不晃动。3.螺纹不允许有断缺现象。4.螺栓不允许有弯曲现象。对垫片进行下列检查：1.垫片的材质、类型、尺寸是否符合要求，表面不允许有机械损伤、径向划痕、严重锈蚀、内外边缘破损等现象。垫片的安装检查法兰类型是否符合要求，密封面是否光洁，有无机械27检查管道与法兰安装质量是否有以下缺陷：1.偏口。（管道不垂直、不同心、法兰不平行）2.错口。（管道和法兰垂直，但两法兰不同心）不用其他工具将螺栓自由穿入螺栓孔为合格3.张口。（法兰间隙过大）检查管道与法兰安装质量是否有以下缺陷：28无论使用任何工具，上紧螺栓必须多次进行，一般中、低压设备分2-3次拧紧，高压设备4-5次按顺序拧紧螺栓无论使用任何工具，上紧螺栓必须多次进行，一般中、低压设备分229填料函密封填料函密封30填料套填料压盖螺栓螺母填料函基本结构填料套填料压盖螺栓螺母填料函基本结构31设备密封与治漏资料课件32设备密封技术设备密封技术33泄露与密封泄露是机械设备常见的故障之一，造成泄漏的原因主要有两个方面：一是机械加工存在问题，机械产品的表面存在各种缺陷及形状、尺寸的偏差。因此，在机械零件连接处不可避免的会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。消除或减少任何一因素都可以阻止泄漏。泄露与密封泄露是机械设备常见的故障之一，造成泄漏的原因主要有34密封的作用密封的作用就是将结合面间的间隙封住、隔离或切断泄露通道，增加泄露通道的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄漏介质造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。一般来讲，静密封可能达到“零泄漏”（密封的泄漏量为零的理想情况称为“零泄漏”。)但对于动密封，由于接触密封的任何相对位移都回给接合表面上粗糙处泄漏介质创造条件，要达到零泄漏是特别困难的。密封的作用密封的作用就是将结合面间的间隙封住、隔离或切断泄露35密封的分类可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面的动密封。静密封主要有垫片密封、胶密封和法兰密封。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种类型。密封的分类可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面的动36按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、自紧式密封和半自紧式密封三类。强制型密封：完全靠外力(如螺栓)对垫片施加载荷；自紧式密封：主要利用介质的压力对垫片施加载荷；半自紧式密封：上述两种方法兼而有之。按操作压力：中、低压和高压密封。低压密封：P<1.6MPa；中低压密封：1MPa<P<10MPa；高压密封：10MPa<P<100MPa；超高压密封：P>100MPa垫片密封分类按密封原理（即密封垫片受力情况）：强制型密封、自紧式密封和半37垫片密封结构及工作原理图2-1垫片密封的结构

1—螺母，2—螺栓，3—垫片，4—法兰垫片密封结构及工作原理图2-1垫片密封的结构

1—螺母，238在上、下法兰间放入垫片并拧紧螺栓后，法兰将垫片压紧。当通入介质后，泄露的途径有两条:一是通过垫片内部渗漏；二是通过垫片与两法兰之间泄漏。前者称为渗透泄露，后者称为界面泄露。

界面泄露与法兰密封面的选择、加工精度、垫片的尺寸、材料性能、紧固方法和压缩程度等因素紧密相关。在上、下法兰间放入垫片并拧紧螺栓后，法兰将垫片压39垫片泄漏的方式

两种方式：穿漏（界面泄漏）、渗漏。

穿漏

渗漏PO垫片泄漏的方式4041

植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可用作静密封材料。最常用的有橡胶、石棉、非石棉纤维、聚四氟乙烯、柔性石墨以及诸多种类的金属和合金。常用静密封材料和元件9植物材质、矿物纤维、橡胶、塑料、金属等均可4142石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为温石棉和蓝石棉(强酸性介质)石棉的化学性能稳定、机械强度高，具有较好的耐热、耐蚀性能。石棉橡胶板具有良好的耐热性、抗蠕变松弛性和耐化学腐蚀性，又具有较好的柔软性和弹性，且价格低廉。石棉橡胶板的安全使用温度为－50℃～400℃。其适用压力范围一般不超过5MPa。石棉10石棉是一种含结晶水的硅酸盐，分为温石棉和蓝石棉(强酸4243具有优良的化学稳定性，可适用于多种腐蚀性介质,聚四氟乙烯无毒，无污染。使用温度一般在－196℃～200℃范围内。

耐热性能、抗蠕变性能差。在PTFE中按一定比例掺入不同性能的材料，可以明显改善其耐热性和冷流性。聚四氟乙烯11具有优良的化学稳定性，可适用于多种腐蚀性介质,聚四氟4344可制成各种不同形状的密封垫片。特点是耐高压、适应温度范围广、化学稳定性好。带有增强骨架的柔性石墨垫片，可适应压力10MPa、温度－200℃～550℃的各种流体。柔性石墨对介质有一定污染。柔性石墨12可制成各种不同形状的密封垫片。柔性石墨4445

用在高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体等工况条件下。金属垫片的种类很多，常用的有中空O型环，金属环及金属波形、平形、齿形密封垫片等。常用的材料有软钢、铜、铝、银、不锈钢、铬钢、蒙乃尔合金等。金属垫片密封要求较大的密封比压，法兰面应具有足够的硬度和表面光洁度。金属平垫不适用于温度、压力波动较大的场合。金属垫片13用在高温、低温、高真空、超高压或强腐蚀性、放射性流体4546由金属和非金属材料可以制成金属包覆垫片、缠绕式垫片、非金属贴覆垫片等复合（组合）密封垫片。其压缩、回弹性能好、与法兰表面贴合能力强。能在高温、低温、冲击振动等循环交变载荷等各种苛刻条件下，保持优良的密封性能。金属包覆垫片14由金属和非金属材料可以制成金属包覆垫片、缠绕式垫46垫片的选用垫片选用的原则选择垫片时，首先参考已经在相似工况下的使用经验，同时应考虑下列因素：

有良好的弹性和恢复性，能适应压力变化和温度波动；

有适当的柔软性，能与接触面很好地贴合；

不污染工艺介质；

有足够的韧性及强度，不会在压力和紧固力下造成破环；

低温时不硬化，收缩量小，高温时不软化，抗蠕变性能好；

加工性能好，安装、压紧方便；

不粘结密封面，拆卸容易；

价格便宜，使用寿命长。

垫片的选用垫片选用的原则47垫片的尺寸垫片的尺寸指垫片接触面的宽度和厚度一般而言，垫片宽则密封性能好。但垫片的宽度增加到一定值后，其密封性能的提高就不明显了（橡胶垫片的宽度超出法兰接触面是容易被挤出）垫片越宽，垫片所需的压紧力越大。连接件的强度、刚度要求就越高，结构相对笨重，因此，在保证密封性能的前提下，只要垫片不被压坏，宽度小些好。我国现行的有关标准中，压力容器法兰用非金属软垫片的宽度一般在18-30mm之间，金属包垫的宽度则在16-25mm之间。

垫片的尺寸垫片的尺寸指垫片接触面的宽度和厚度48垫片的厚度越厚，相对弹性越好。但在垫片受压时，存在滑移现象，容易造成压紧力分布不均匀，垫片局部压坏或挤出，垫片本身产生渗透泄露。一般来说，设备密封直径在500mm以下，垫片厚度1.5-3mm，密封直径大于500mm时，厚度≥3mm。（石棉橡胶板的厚度不宜超过3mm）垫片的厚度越厚，相对弹性越好。但在垫片受压时，存在滑移现象，49预紧螺栓时操作不当，造成垫片压偏、压损或法兰翘曲等制造、安装与操作引起的泄露螺栓或垫片材料误用，在同一法兰上混用不同材质的螺栓等设备操作不稳定，压力、温度波动大或超过允许值法兰密封面不清洁，粘附各种杂物管路法兰存在偏口、错口、张口情况由于设备管路震动引起螺栓松动等法兰和垫片的加工精度未达到技术要求，密封面有划伤、划痕，特别是径向贯穿划痕。密封点泄露的主要原因预紧螺栓时操作不当，造成垫片压偏、压损或法兰翘曲等制造、安装50设计引起的泄露垫片材料选用不当法兰或法兰密封面型式选择不当法兰、螺栓材料选择不当设计引起的泄露垫片材料选用不当法兰或法兰密封面型式选择不当法51(a)全平面型压紧面（Flatface）：柔软材料垫片，或铸铁、搪瓷、塑料等低压法兰场合。(b)突出平面型压紧面（Raisedface）：p≤2.5MPa，加三、四道周向沟槽后，可以提高密封压力。简单但不易对中，螺栓力大。(c)凹凸型压紧面（Male－femaleface）：便于对中，垫片不易被挤出和吹出，p≤6.4MPa(d)榫槽型压紧面（Tongue－grooveface）：垫片窄，螺栓力小，安装简单，不会偏，且少受冲刷和腐蚀。但是结构复杂，更换垫片困难（有小技巧：安装时在密封垫上涂石墨），适用于易燃易爆和高度或极度危害等重要场合。(e)梯形压紧面（Trapeziumface）：适用于高温，压力较高场合，O形圈、金属垫圈——八角垫、椭圆垫法兰密封面型式和加工要求(a)全平面型压紧面（Flatface）：柔软材料垫片，52平面型平面型53541)、平面法兰

平面法兰的密封面是一光滑平面，有时也在密封面上开有数条截面为三角形的同心圆沟槽（也称水线）适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫片、金属包垫、缠绕式垫片(可同时带内环或外环或内外环)。结构简单，加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公称压力P<2.45MPa时使用。在0.6MPa压力以下、温度不高的场所尤为适宜。但与密封垫片的接触面积较大(特别是管道用宽面法兰)，密封所需的压紧力大，安装时垫片不易定位．预紧后，垫片易在半径方向变形移动。对聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜使用该种密封面。另外，当垫片要重复利用时(如缠绕垫)，密封面上不加工三角沟槽。