垫片基础知识

垫片基础知识

垫片基础知识一、基本概念1.垫片密封原理：

口垫片密封是靠外力压紧密封垫片，使其本身发生弹性或塑性变形，以填满

密封面上的微观凹凸不平来实现。也就是利用密封面上的比压使介质通过密封面

的阻力大于密封面两侧的介质压力差来实现密封。

□2.垫片密封的泄漏有二种：渗透泄漏与界面泄漏渗透泄漏（垫片中间泄

露）：对非金属材料而言，从材料的微观结构看，本身存在微小缝隙和细微的毛

细管。具有一定压力的流体自然容易通过它们泄漏出来，此泄漏称为渗透泄漏，

其泄漏量约占总泄漏量的10〜20%。可以采用不同材料的复合或机械组合型式

形成不渗透性的结构。或者使用较大的压紧力使材料更加密实，减少以至消除泄

漏。

□界面泄漏（两连接面泄露）：两连接表面（即密封面）从机械加工的微观

纹理来看存在粗糙度和变形，它们与垫片之间总存在泄漏通道，由此产生的泄漏

叫界面泄漏，其泄漏量约占总泄漏量的80〜90%。界面泄漏与垫片材料的性质、

接头的机械性质与状态、密封流淌的特性以及紧固件的夹紧程度有关。

□总结：要少泄露，首先垫片要“夹紧”，同时要求垫片有一定的“回弹力”

以回弹填满空隙，否则也不行。回弹力取决于垫片本身的材质和结构及使用条件

（温度、压力）。垫片夹紧后（初始密封），在介质压力作用下（垫片内侧直接和

介质接触）的密封叫工作密封。从理论上说，预紧应力愈大，垫片中贮存的弹性

应变能也愈大，因而可用于补偿分离或松弛的余地也就愈大，当然要以密封材料

本身最大弹性变形能力为极限。紧固件因受热引起应力松弛、垫片老化弹性下降，

垫片长期受压等原因都可能导致“昨天不漏今天漏

□二、钢制管法兰用垫片标记根据现行国家标准《钢制管法兰、垫片、

紧固件》（HG/T20592-20635-2021）的要求，钢制管法兰用垫片（PN系列）标

记规定如下：

□其中：

□a为标准编号1、HG/T20606-2021钢制管法兰用非金属平垫片（PN

系列）;

□

□2、HG/T20607-2021钢制管法兰用聚四氟乙烯包覆垫片（PN系列）；

□

□3、HG/T20609-2021钢制管法兰用金属包覆垫片（PN系列）；

□

□4、HG/T20610-2021钢制管法兰用缠绕式垫片（PN系列）；

□

□5、HG/T20611-2021钢制管法兰具有覆盖层的齿形组合垫（PN系列）;

□

□6、HG/T20612-2021钢制管法兰非金属环形垫（PN系列）。

□b为垫片名称1、非金属平垫片用“垫片”表示；

□

口2、聚四氟乙烯包覆垫片用“四氟包覆垫”表示；

□

口3、金属包覆垫片用“金属包垫片”表示；

□

□4、缠绕式垫片用“缠绕垫”表示；

□

口5、具有覆盖层的齿形组合垫用“齿形垫”表示。

□6、非金属环形垫用“椭圆垫/八角垫”表示。

□c为密封面型式（与相应的法兰配套）

口表1非金属平垫片密封面型式及公称压力范围密封面型式（）

□公称压力PN全平面（FF）

□2.5〜16突面（RF）

□2,5〜63凹面/凸面（FM/M）

□10〜63梯面/槽面（T/G）

□10〜63表2缠绕式垫片型式及类型断面形状适用法兰密封面型

式基本型A样面/槽面带内环型B凹面/凸面带对中环型C突面a带

内环和对中环型D突面a注：La也适用于全平面的法兰密封面；

□

□2.金属缠绕式垫片适用的公称压力为:PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、

PN160图1B、C、D型缠绕式垫片d为公称尺寸（DN）

□e为公称压力（PN）

口f为材料1、非金属平垫片材料由“垫片（主）材料/包边材料”标记，

若无包边材料，则省略不写，只写垫片材料。

□表3非金属平垫片使用条件类别名称标准适用范围最大（pX

T）（MPaX℃）公称压力PN工作温度（℃）

口橡胶天然橡胶aNRW16-50〜~F8060氯丁橡胶CRW16-20〜"F

10060丁脯橡胶NBRW16—20〜+11060丁苯橡胶SBRW16—20〜+90

60三元乙丙橡胶EPDMW16-30-+14090氟橡胶FKMW16—20〜+200

90石棉橡胶石棉橡胶板GB/T3985XB350<25—40〜+300650XB450耐油

石棉橡胶板GB/T539NY400非石棉纤维橡胶非石棉纤维的橡胶压制板a无机

纤维bNASW40—40〜+290d960有机纤维一40〜+200d聚四氟乙烯聚四

氟乙烯板QB/T3625PTFEW16-50-+100聚四氟乙烯板或带b,cePTFE

W40-200~+200d填充改性聚四氟乙烯板RPTFE柔性石墨增强柔性石墨板

JB/T6628JB/T7758.2RSB10-63-240〜"F650（用于氧化性介质时：一240〜

+450）1200高温云母高温云母复合板10〜63—960〜+900注：1增强

柔性石墨板是由不锈钢冲齿或冲孔芯板与膨胀石墨粒子复合而成，不锈钢冲齿或

冲孔芯板起增强作用。

□2高温云母复合板是由316不锈钢双向冲齿板和云母复合而成，不锈钢

冲齿板起增强作用。

□a除本表的规定以外，选用时还应符合HG/T20614的相应规定。

□b非石棉纤维橡胶板、膨胀聚四氟乙烯板或带、填充改性聚四氟乙烯板

选用时应注明公认的厂商牌号（详见HG/T20614附录A）,按具体使用工况，

确定具体产品的使用压力、使用温度范围及最大（pXT）值。

□c膨胀聚四氟乙烯带一般用于管法兰的维护和保养，尤其是应急场合，

也用于异形管法兰。

□d超过此温度范围或饱和蒸汽压大于1.OMPa（表压）使用时，应确认

具体产品的适用条件。

□2、缠绕式垫片首先应该明确缠绕式垫片按其构造的主体材料来看，是

属于半金属垫片，所以其材料应明确四个部分的材料：①对中环材料+②金属带

材料+③填料+④内环材料。注意：当无内环或无对中环时，标记为“0”。

□图2D型缠绕式垫片各部分名称表4缠绕式垫片标记和标志

缩写材料标记标志缩写材料标记标志缩写金属材料金属材料碳钢1

CRSNi-Mo合金HastelloyB29HASTB0Crl8Ni92304Ni-Mo-Cr合金Hastelloy

C-276HASTC00Crl9Nil03304LNi-Mo-Fe合金Incoloy600INC600

0Crl7Nil2Mo24316Ni-Mo-Cr合金Incoloy800IN80000Crl7Nil4Mo25316L

错ZIRC0Crl8Nil0Ti6321填充材料0Crl8NillNb7347温石棉带1ASB

0Cr25Ni208310柔性石墨带2G.F.钛9Tl聚四氟乙烯带3PTFENi-Cu合

金Monel400M0N非石棉纤维带4NA表4常用的缠绕式垫片材料序号材

料垫片型式解析10220A金属带材料为0Crl8Ni9,填料为柔性石墨带的基

本型缠绕垫片。

□20221B金属带材料为0Crl8Ni9,填料为柔性石墨带，内环材料为碳

钢的带内环型缠绕垫片。

□31220C对中环材料为碳钢，金属带材料为0Crl8Ni9,填料为柔性石

墨带的带对中环型缠绕垫片。

□41221D对中环材料为碳钢，金属带材料为0Crl8Ni9,填料为柔性石

墨带，内环材料为碳钢的带内环和对中环型缠绕垫片。

□51222D对中环材料为碳钢，金属带材料为0Crl8Ni9,填料为柔性石

墨带，内环材料为0Crl8Ni9的带内环和对中环型缠绕垫片。

□标记示例(非金属平垫片)示例1：公称尺寸DN100、公称压力PN25的

突面法兰，选用厚度为1.5mm的0Crl8Ni9(304)不锈钢包边的XB450石棉橡胶

垫片，其标记为：

□HG/T20606垫片RF-E100-25XB450/304示例2：公称尺寸DN200、公

称压力PN10的突面法兰，选用厚度为1.5mm的填充改性聚四氟乙烯垫片，其标

记为：

□HG/T20606垫片RF200-10RPTFE(AAA/BBB)注：当用户选定具体厂商

(AAA)和牌号(BBB)时，应予以附加标记(AAA/BBB)示例3：公称尺寸DN500、

公称压力PN6的全平面法兰，选用厚度为5mm(非标)的三元乙丙橡胶垫片，其

标记为：

□HG/T20606垫片FF500-6-T5EPDM示例4：公称尺寸DN400、公称压力

PN16,钢外径为B系列的凹面/凸面法兰选用厚度为3mm的无机纤维橡胶板垫片，

其标记为：

□HG/T20606垫片MFM400-16(B)NAS(AAA/BBB)注：当用户选定具体厂

商(AAA)和牌号(BBB)时，应予以附加标记(AAA/BBB)示例5：公称尺寸DN350、

公称压力PN63,芯板材料和包边材料为316L的突面法兰，选用厚度为3mm增强

柔性石墨板垫片，其标记为：

□HG/T20606垫片RF-E350-63RSB/316L标记示例(缠绕式垫片)示例1：

公称尺寸DN100、公称压力为PN40的钢制管法兰用带内环和对中环型的缠绕式

垫片(D型)，对中环材料为碳钢，金属带材料为0Crl8Ni9,填料为柔性石墨带，

内环材料为0Crl8Ni9,其标记为：

□HG/T20610缠绕垫D100-401222三、垫片的种类垫片的种类多种多样,

按其构造的主体材料分为非金属垫片、半金属垫片和金属垫片三大类。

□1、非金属垫片非金属垫片质地柔软、耐腐蚀、价格便宜，但耐温和耐

压性能差。多用于常温和中温的中、低压容器或管道的法兰密封。非金属垫片包

括橡胶垫、石棉垫、石棉橡胶垫、柔性石墨垫和聚四氟乙烯垫等。

□①橡胶板。制作橡胶板垫片的主要材料有天然橡胶、丁睛橡胶、氯丁橡

胶等，另外，氟橡胶等特种橡胶也开始应用。橡胶因具有组织致密、质地柔软、

回弹性好，容易剪切成各种形状，且便宜、易购等特点而被广泛使用于容器和管

道密封中。但它不耐高压，容易在矿物油中溶解和膨胀，且不耐腐蚀。在高温下

容易老化，失去回弹能力。

□②石棉。石棉材料有温石棉和蓝石棉两种。温石棉耐热、耐碱性好，抗

拉强度高，耐酸性能较差，大多数石棉橡胶板由它制造；

□蓝石棉不仅耐热性能好，而且耐酸性能也好，故多被用于制造耐酸石棉橡

胶板。石棉板正常使用温度在550度以下。直径较大的低压容器可使用石棉带或

石棉绳。在使用石棉绳时，通常浸渍水玻璃。酸、碱、溶剂等介质也可用此类垫

片。

□③石棉橡胶板。石棉橡胶板是由石棉、橡胶和填料经压制而成的。一

般石棉纤维占60%〜85%。根据其配比工艺、性能及用途不同，主要有高压石

棉橡胶板、中、低压石棉橡胶板和耐油石棉橡胶板。石棉橡胶板有适宜的强度、

弹性、柔软性、耐热性等性能，用它制作垫片，既方便又便宜，因此在化工企业

中，尤其是在中小型化工企业中得到广泛应用。

□④柔性石墨。柔性石墨是一种新颖的密封材料，良好的回弹性、柔软

性、耐温性，在化工企业中得到迅速推广和应用。

□⑤聚四氟乙烯（简称PTFE）o聚四氟乙烯以其耐化学性、耐热性、耐

寒性、耐油性优越于现在任何塑料而有“塑料之王”之称，它不易老化，不燃

烧，吸水性近乎为零。其组织致密，分子结构无极性，用作垫片，接触面可做到

平整光滑，对金属法兰不粘着。除受熔融碱金属及含氟元素气体的侵蚀外，它能

耐多种酸、碱、盐、油脂类溶液介质的腐蚀。聚四氟乙烯垫片包括纯聚四氟乙烯、

填充聚四氟乙烯或膨胀聚四氟乙烯等。

□2、半金属垫片（又称金属复合垫片）

口非金属材料虽具有很好的柔软性、压缩性和螺栓载荷低等优点，但它的主

要缺点是强度不高，回弹性差、不适合高压、高温场合，所以结合金属材料强度

高，回弹性好、经受得起高温的特点，形成将两者组合结构的垫片，即为半金属

垫片。半金属垫片是用不同材料的金属薄板把非金属材料包裹起来压制成型的。

金属材料在外层，可耐高温；

口非金属材料在内层，使垫片具有良好的弹性和回弹性。这样组合后的垫片

可满足高温和较高压力的使用要求。半金属垫片主要有金属包覆垫片、金属缠绕

垫片、金属波纹复合垫片、金属齿形复合垫片等。

□①金属包垫。该垫片以非金属为芯材、外包厚度为0.25~0.5mm的金属

薄板。按包覆状态，可分为全包覆、半包覆、波形包覆、双层包覆等。金属薄板

根据材料的弹塑性、耐热性、耐蚀性选取。主要有铜、镀锌铁皮、不锈钢、钛、

蒙乃尔合金等。使用较多的是铜、镀锌铁皮和不锈钢。作为金属包垫的芯材，耐

热性是主要考核指标。一般采用石棉板或橡胶石棉板、耐高温性能好的碳纤维或

瓷质纤维及柔性石墨板材等。金属包垫的另一特点是能制成各式异型垫片。可以

满足各种热交换器管箱和非圆形压力容器密封的需要，而其他复合垫片却不能。

□②金属缠绕垫片。金属缠绕垫片是由薄金属波形带与石棉或柔性石墨等

非金属带交替绕成螺旋状，将金属带的始末端点焊接制成。国外也称作螺旋垫片。

□3.金属垫片在高温高压及载荷循环频繁等苛刻操作条件下，各种金属

材料仍是密封垫片的首选材料，常用的材料有铜、铝、低碳钢、不锈钢、铝镁合

金钢、钛、蒙乃尔合金等。为了减少螺栓载荷和保证结构紧凑，除了金属平垫尽

量采用窄宽度外，各种具有线接触特征的环垫结构则是其优选的形式。

□金属垫片的截面形状有平形、波形、齿形、八角形、透镜形等等。

□①平形金属垫片。平形金属垫片使用时分宽垫片和窄垫片两种。宽垫片

因预紧力要求大，易引起螺栓和法兰变形，压力超过lOMPa时在光滑面的法兰上

很少使用。窄垫片容易预紧，可在压力6.3〜lOMPa的管道上使用。

□②波形金属垫片。波形金属垫片的金属板厚度一般为0.25〜0.8mm。垫

片厚度一般为波长的40%〜50%。适宜于光滑密封面的管道上使用。

□③齿形金属垫。齿顶距约15mm,齿顶、齿根角均为90°。其密封性能

比平形密封垫好，压紧力也比平形垫小。

□四、关于垫片需注意的几个问题L理解钢制管法兰用非金属平垫片是

了解其它垫片的前提。特别要注意不同类别的垫片其使用压力和使用温度。不能

乱垫！2.法兰公称直径、公称压力决定垫片的厚度。垫片推荐有二种厚度规格:

分别是1.5mm和3mmo一般说来DN300(含)以下的法