影响法兰密封的因素有哪些(影响垫片密封连接，导致泄漏的主要因素)

Posted 2023-05-26

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影响法兰密封的因素有哪些(影响垫片密封连接，导致泄漏的主要因素)

　　对垫片密封来说，其泄漏状况与被密封介质的物理性能、工况条件、法兰密封面的粗糙度、压紧应力以及垫片的基本特性、尺寸、加载历程等诸多因素有关。

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　　一、被密封介质的物理性能的影响

　　采用同样的密封连接形式，在同样的工况下，气体的泄漏率大于液体的泄漏率，氢气的泄漏率大于氮气的泄漏率。这主要是由于被密封介质的物理性能参数不同造成的。在被密封介质的物理性质中，黏性的影响最大。黏度是流体内摩擦力的量度，对于黏度大的介质，其泄漏阴力大，泄漏率就小;对于黏度小的介质，其泄漏阻力小，泄漏率就大。

　　二、工况的影响

　　垫片密封的工况条件包括介质的压力、温度等。不同的压力、温度下，其泄漏率的大小不同。密封面两侧的压力差是泄漏的主要推动力，压力差越大，介质就越易克服泄漏通道的阻力，泄漏就越容易。温度对连接结构的密封性能有很大的影响。研究表明，垫片的弹、塑性变形量均随温度升高而增大，而回弹性能随温度升高而下降，蠕变量则随温度的升高而增大。且随着温度的升高，垫片的老化、失重、蠕变、松弛现象就会越来越严重。此外，温度对介质的黏度也有很大的影响，随着温度的升高，液体的黏度降低，而气体的黏度增加。温度越高，泄漏越容易发生。

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　　三、法兰表面粗糙度的影响

　　相同的垫片预紧应力下，法兰表面粗糙度不同，泄漏率亦不一样。通常，表面粗糙度越小，泄漏量越小。研磨过的法兰密封面的密封效果要比未研磨的法兰密封面的密封效果好。这主要是由于粗糙度小的密封表面，其凹凸不平易被填平，从而使得界面泄漏大为减少。

　　四、垫片压紧应力的影响

　　垫片上的压紧应力越大，其变形量就越大。垫片的变形一方面有效地填补了法兰表面的不平度，使得界面泄漏大为减少;另一方面使得垫片本身内部毛细孔被压缩，泄漏道的截面减小，泄漏阻力增加，从而泄漏率大大减小。但如果垫片的压紧应力过大，则易将垫片压溃，从而失去回弹能力，无法补偿由于温度、压力引起的法兰面的分离，导致泄漏率急剧增大。因此要维持良好的密封，必须使垫片的压紧应力保持在一定的范围内。

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　　五、垫片几何尺寸的影响

　　A：垫片厚度的影响

　　在同样的压紧载荷、同样的介质压力作用下，泄漏率随垫片厚度的增加而减小。这是由于在同样的轴向载荷作用下，厚垫片具有较大的压缩回弹量，在初始密封条件已经达到的情况下，弹性储备较大的厚垫片比薄垫片更能补偿由于介质压力引起的密封面间的相对分离，并使垫片表面保留较大的残余压紧应力，从而使泄漏率减少。但不能说垫片越厚，其密封性能越好。这是因为，垫片厚度不同，建立初始密封的条件也不同，由于端面上摩擦力的影响，垫片表面呈三向受压的应力状态，材料的变形抗力较大;而垫片中部，受端部的影响较小，其变形抗力也较小。在同样的预紧载荷下，垫片中部较垫片表面更易产生塑性能变形，此时，建立初始密封也越困难，故当垫片厚度达到一定数值后，密封性能并无改变，甚至恶化。此外，垫片越厚，渗透泄漏的面积越大，渗透泄漏率也就越大。

　　B：垫片宽度的影响

　　在一定的范围内，随着垫片宽度的增加，泄漏率呈线性递减。这是因为，在垫片有效宽度内介质泄漏阻力与泄漏通道的长度(正比于垫片宽度)成正比。但不能说垫片越宽越好，因为垫片越宽，垫片的表面积就越大，这样要在垫片上产生同样的压紧应力，宽垫片的螺栓力就要经窄垫片大得多。