对压力容器法兰连接垫片密封泄露的分析

王艳荣 刘汉青

摘要：在工业生产实践过程中，造成压力容器泄露的原因主要源自于法兰连接处的垫片失效。也正因如此，进一步研究与探讨法兰连接垫片的泄露现象则具有十分重要的现实意义。基于此本文笔者即结合个人实践研究经验与相关参考文献，针对压力容器法兰连接垫片密封泄露原因进行详细的阐述，以期为更好的了解泄露特性，解决泄露问题做出有益的铺垫。

关键词：压力容器;法兰连接;垫片;密封泄露

前言：

压力容器作为一种十分常见的生产设备，在设计制作过程中往往会将其制成几个部分，以便于后期的运输、安装与维修，因此常常会采用可拆卸的法兰连接结构。可生产实验表现，法兰连接泄露事故时有发生，轻则浪费原材料、污染环境，重则产生爆炸、火灾等。因此，做好法兰连接密封性的控制尤为重要。而垫片恰恰对法兰连接泄露失效具有较大的影响。所以笔者针对造成压力容器法兰连接垫片密封泄露的原因展开粗浅的探讨，并提出垫片的具体选用对策，以期最大限度的避免泄露问题的发生。

1.压力容器法兰连接垫片密封泄露形式

一般来讲压力容器法兰连接垫片密封泄漏主要表现在两种形式，一种为渗透泄漏，一种为界面泄漏。所谓的渗透泄漏是指压力容器的内部流体通过垫片内部孔隙而发生的泄漏问题。这是因为相较于金属材料而言，非金属材料垫片的内部组织相对较为松散，纤维与纤维之间往往存在着大量微细孔道，一旦垫片的内外两侧发生压差时，压力容器内部介质就会通过垫片本身的孔道出现渗透泄漏问题。由石棉与石墨等材料制作而成的垫片极易出现此种泄漏问题;所谓的界面泄露主要是指压力容器的内部介质在垫片与法兰接触面之间出现的泄漏问题。此种泄漏问题的出现往往与垫片和法兰接触面的间隙尺寸有着十分密切的联系，即垫片与法兰接触面的间隙尺寸越大，发生的泄漏问题也就越发严重。而外界振动、法兰表面的光洁度较差，机械变形等问题都是引发密封接触面间隙变大的因素之一。可以说，对于法兰连接而言，界面泄漏是法兰连接泄漏最为主要的一种表现形式。

2.压力容器法兰连接垫片密封泄漏因素

压力容器法兰连接垫片的密封效果，不仅会受到垫片本身性能，螺栓预紧力的影响，还会受到外界环境等诸多因素的影响。可以说造成压力容器法兰连接垫片密封泄漏的因素诸多，而要想切实控制好垫片密封性，就必须要清楚的掌握影响垫片发生泄漏问题的常见因素，以此为基础做好日常的维护工作以及选择最为适合的垫片参数。

第一，受到操作条件的影响。压力容器法兰连接垫片会受到实际操作条件的影响，而引发泄漏问题。如，操作压力、温度、介质性质等都属于操作条件。这是因为当操作温度过高时，介质黏性会随之变小，相反的渗透性会逐步增强，也就导致了泄漏问题的出现。同时，在高温环境下，无论是法兰，还是垫片、螺栓都会产生蠕变、应力松弛，进而破坏整体的密封性能。

第二，受到螺栓预紧力的影响。虽然对螺栓的预紧力进行增大能够进一步增强垫片本身的密封性能，但相应的预紧力的加大，也会造成垫片弹性逐步变差，甚至是被迫损坏，以至于引发泄漏问题。

第三，受到垫片系数的影响。在压力容器法兰连接密封设计过程中，整片系统m与最小压紧力y值是最为重要的两个参数。很多人认为m与y值仅仅和垫片材料、结构相关，可实际上m与y值和垫片宽度、操作环境以及押金面粗糙度等诸多因素都有着十分密切的联系，且m与y纸二者之间也存在着内部联系，均会影响到压力容器法兰垫片的密封性。

第四，受到垫片类型的影响。根据垫片材料，断面形式可以将垫片分成不同的类型，而不同类型的垫片其所能够适应的操作温度与操作压力都不尽相同。如若在实际生产中使用了不恰当的垫片，那么势必会在工作过程中造成垫片失效，进而引发泄漏问题。

第五，受到化学腐蚀的影响。正是因为压力容器时常处于特殊工作环境中，如若此时存在腐蚀性介质，而垫片本身的材料选取又不够合适，那么垫片就会遭受到腐蚀问题，导致泄露。

3.垫片的选用与日常维护

通过上述分析我们可以看到影响压力容器法兰连接垫片密封泄露的因素众多，要想切实控制好泄露问题，就必须要选择适合的垫片参数，并且做好日常的维护工作，以此预防泄露问题的出现。

首先，在垫片的选用上应该综合考虑到操作参数对法兰连接垫片密封泄露情况所造成的影响;其次，垫片的厚度应该根据垫片本身的可压缩性、法兰压紧面表面的实际粗糙度，垫片表面需要的比压进行选择。一般来讲密封面加工良好且压紧面平整光滑、压力不高的工况下可选取厚度较小的垫片;再次，垫片宽度会对螺栓预紧力大小产生直接的影响，因此为了保证垫片不会失效，在较小密封压力的工况下可以使用较窄的垫片，以确保法兰结构的紧凑度;最后，做好垫片材料的选择。这是因为在压力容器使用中垫片往往会与操作介质直接进行接触，因此垫片材料必须要充分考虑到介质本身的物理性能，操作压力以及温度等诸多影响因素的作用。也就是說要充分的考虑到垫片材料的使用范围，以避免发生不必要的安全事故。

对于运行后的法兰连接垫片密封，必须要进行定期的检查，以确保密封性，常用的检查方法如下：第一，用试锤轻击垫圈、螺母，查看螺栓是否出现松动;第二，在高温场合，对螺栓进行定期检查;安装碟簧于螺栓易松动的场合中;第四，查看法兰间隙大小是否一直;第五，对有效压紧压力数值做好计算。

结束语：

正是因为法兰接头的密封性能会直接影响到压力容器能够安全运转，所以，研究与探讨法兰连接中可能出现的泄露现象则具有十分重要的现实意义。特别是垫片对法兰连接泄漏失效具有较大影响，而导致垫片泄露的因素众多，且各个因素之间还会相互作用、相互影响。所以，在垫片的选择上就更要做好综合考量工作，同时做好定期的检查工作，以便于更好的控制泄露问题。

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