通常情况下,法兰密封垫片的泄漏现象有四种形式:界面泄漏、渗透泄漏、扩散泄漏和破坏泄漏。结合多年的工程施工检修和制造工作经验,笔者认为密封失效的原因主要有以下几方面:压紧力分布不均匀、应力松弛、密封面表面粗糙度不合适及温度变化。
第一种:压紧力分布不均匀
压紧力分布不均匀会造成法兰密封垫片产生间隙,从而形成泄漏。压紧力的不均匀是由多方面因素造成的。
1、是人为因素,施工时不对称预紧螺栓,容易造成不均匀,这个因素可以在施工中消除;
2、其次是法兰错位对压紧力有影响,理论上法兰压紧时,密封面是绝对平行的,实际上,管道中心线不可能绝对同心,因而拧紧螺栓时对法兰产生弯矩,使法兰受力不均匀,这种不匀称的联接,使密封面或多或少地发生变形,使密封压紧力减小,在运行载荷下,容易产生泄漏,解决对策是掌握法兰变形规律,均匀压紧力,并在密封垫上增涂密封胶,消除间隙,可以消除泄漏;
3、还有,螺栓排列密度对压力分布影响也较明显,螺栓间距越小,压力越趋均匀。
第二种: 应力松弛与扭矩损失
应力松弛与扭矩损失也是造成泄漏的主要原因。螺栓在法兰上拧紧后,由于机构的振动、温度的升高或下降等因素的影响,工作过程中垫片将发生应力松弛现象,螺栓扭矩也随之逐渐下降,产生扭矩损失,导致泄漏。一般来说,螺栓长,残存的扭矩大,直径越小,对防止扭矩损失越有利,因此,用长而细的螺栓,是防止扭矩损失的一个有效办法。此外,温度变化越大,持续时间越长,扭矩损失越严重。把螺栓加热一定时间使其伸长,再保持给定的扭矩,对防止扭矩损失很有效。垫片越薄,扭矩损失越小。另外防止机器和管道本身强烈振动,以及排除邻近设备振动的影响、无谓的撞击密封面、不敲打紧固后的螺栓等,都可以防止扭矩损失。
第三种:密封面表面粗糙度
密封面表面粗糙度应与密封面的形式相一致,如RF密封面形式,R a3.2~6.3μm, 表面粗糙度值过高会影响密封效果。(相关阅读:法兰情况对垫片选择的影响)必须的控制好法兰表面的缺陷程度才能够实现成功的密封,大的刻痕、凹槽、或者擦伤等表面缺陷都是必须避免的。必须使用更大的压紧力才能使其密封住。
第四种:温度变化
温度的降低对密封效果也有较大影响。管线在常温下安装,管线升温时膨胀压紧;温度下降时,管线收缩。法兰连接处的泄漏经常发生在温度下降(冷却)过程,因为冷却时法兰和螺栓的冷却速度不一样,冷却后垫片的压紧力发生变化,出现应力松弛,加之管道的冷收缩,产生朝螺栓拉伸方向的力,此力会促使泄漏产生,所以在低温介质场合选择垫片时,
应注意:采用低温下有弹性的法兰密封垫片。法兰密封垫片厚度应尽可能小,法兰间隙尽可能小。采用高强度螺栓,减小应变。
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