密封填料环高温下热稳定性好

裂解炉出口管热电偶密封结构的改进裂解炉出口物料温度测量是采用特殊的密封结构形式，世界各大裂解炉制造公司大都沿袭这一密封结构形式。设计者想通过这种结构形式在达到温度测量的同时，通过定期转动热电偶保护管，从而达到延长保护管运行寿命的目的，又不致使物料泄漏，以保证安全稳定生产。通用炉出口管热电偶结构形式见图保证热电偶保护管短时间内不被冲蚀漏，从而达到延长保护管运行寿命的目的。但在实际运行过程中出现一些不可克服的缺欠。热电偶保护管密封是靠梯形螺纹压盖拧紧力压紧密封，梯形螺纹在加工过程中会出现误差，冷状态拧紧后在生产运行中高温热膨胀，沿螺纹方向会出现不均匀膨胀，甚至卡死。检修或有目的的旋转热电偶保护管时，就出现了压盖无法拧动的现象，故只能将热电偶保护管密封结构系统全部*。梯形螺纹压盖拧紧力压紧密封来保证物料不外漏，但由于裂解炉长期在高温下运行，同时有时停炉烧焦温度变化非常激烈，这样由于膨胀的不均匀，有时就出现泄漏现象。在n型的开发中，技术人员发现这一结构缺欠，从而在W型炉开发过程中对这一结构形式进行了修改。运转一定时间后，松脱梯形螺纹压盖，将热电偶保护管旋一定角度，不使物流朝同一方向冲蚀，传统测温结构形式的改进为解决传统测温结构的不足，炉管首先在保证炉管强度的基础上，将梯形螺纹压紧密封改成填料密封。即在制作过程中把梯形螺纹变成填料腔和填料压盖，机械压紧密封变为填料压缩压紧密封。新结构压缩压紧密封依靠个螺栓的预紧力压缩填料，达到物料不外漏的目的。

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01

工业橡胶板

天然橡胶适用于水、海水、空气、惰性气体、碱类、盐类水溶液等介质，但不耐矿物油和非*性r剂，长期使用温度不超过90℃，密封垫圈生产厂家，低温性能优异，可在-60℃以上使用。

丁q橡胶适用于石油类产品，如石油、润滑油、燃料油等，长期使用温度为120℃，如在热油中可耐150℃，低温为-10~-20℃。

氯丁橡胶适用于海水、弱酸、弱碱、盐溶液，耐氧和臭氧老化性能优异，耐油性次于丁q橡胶而优于其他通用橡胶，长期使用温度低于90℃，g使用温度不超过130℃，低温为-30~-50℃。

氟橡胶有多个品种，它们分别具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐r剂性能。可以在几乎所有的酸类介质以及一些油和r剂中使用，长期使用温度低于200℃。

橡胶板材作为法兰垫片，多用于管道或经常拆卸的人孔、手孔，压力不超过1.568MPa。因在各类垫片中，橡胶垫片软，贴合性能好，在较小的预紧力下就能发挥密封效果。正因如此，在承受内压时，因垫片偏厚或硬度偏低而容易被挤出。

橡胶板材在苯、酮、醚等有机r剂中使用，易出现溶胀、增重、变软、发粘现象，导致密封失效。一般溶胀度超过30%就不能使用。

在低压(尤其是0.6MPa以下)、真空情况下，采用橡胶垫较为适宜。橡胶材料致密性好，透气率低。例如氟橡胶，适宜作真空容器的密封垫片，真空度g可达1.3×10-7Pa。橡胶垫在10-1~10-7Pa真空度范围使用时，需经烘焙和抽气处理。

02

石棉橡胶板

价格较其它垫片低，使用方便;d问题是:垫片材料虽然加入了橡胶和一些填充剂，仍无法将那些的微小孔隙完全填满，存在微量渗透。故在污染性*强的介质中，即使压力、温度不高也不能使用。当用于一些高温油类介质时，通常在使用后期，由于橡胶和填充剂碳化，强度降低，材质变疏松，便在界面和垫片内部产生渗透，出现结焦和发烟现象。另外，石棉橡胶板在高温下易粘结在法兰密封面上，给更换垫片带来了许多麻烦。

在受热状态下，垫片在各种介质中的使用压力取决于垫片材料的强度保持率。石棉纤维材料中存在着结晶水和吸附水。110℃时，纤维之间的吸附水已有2/3析出，纤维的*拉强度约降低10%;368℃时，吸附水全部析出，纤维的*拉强度约降低20%;超过500℃，结晶水开始析出，强度则更低。

介质对石棉橡胶板的强度影响也很大。例如，密封垫圈价钱，在航空润滑油和航空燃油中，400号耐油石棉橡胶板横向*拉强度相差80%，这是由于航空燃油对板材中橡胶的溶胀比航空润滑油严重之故。考虑到上述因素，国产石棉橡胶板XB450的推荐安全使用范围:温度250℃~300℃，压力3~3.5MPa;400号耐油石棉橡胶板使用温度不宜超过350℃。

石棉橡胶板含有氯离子和硫化物，吸水后容易与金属法兰形成腐蚀原电池，尤其是耐油石棉橡胶板中硫磺含量高出普通石棉橡胶板好几倍，故在非油性介质中不宜使用。垫片在油品和溶剂类介质中会发生溶胀现象，但在一定范围内，对密封性能基本没有什么影响。例如，400号耐油石棉橡胶板在常温航空燃油中作24小时浸泡试验，要求因吸油重量增加不得超过15%。

国产石棉橡胶板与国外m牌产品相比尚有一定差距。某单位的统计数字表明，在超过350℃的油介质中，凡使用石棉橡胶板不漏的大多为进口产品。日本石油工业标准JPI-7S-71《石油工业用石棉橡胶板使用标准》，使用期限约为一年。

03

聚*

聚*在受压及高温下易冷流及蠕变，故一般用于低压、中温、强腐蚀以及不允许污染的介质，如强酸、强碱、卤素、药品等。安全使用温度在150℃，压力 1MPa以下。填充聚*虽然强度高些，但使用温度也不超过200℃，且耐腐蚀能力下降。聚*包垫g使用压力一般不超过2MPa。

由于温度升高，材料发生蠕变，致使密封压力明显下降。即使不升温，随着时间的延长，密封面的压紧应力也会下降，产生“应力松弛现象。该现象在各种垫片中都会产生，只是聚*垫的应力松弛现象较为严重，应予注意。

聚*的摩擦系数较小(压紧应力大于4MPa，摩擦系数为0.035~0.04)，预紧时垫片易向外滑移，所以h采用凹凸式法兰面。当采用平面法兰时，可将垫片外径接触螺栓，利用螺栓阻止垫片外滑。

由于搪玻璃设备是在金属表面喷涂了一层瓷釉后烧结而成的，釉层很脆，加之喷涂不均匀和釉层流动，法兰表面平面度较差。采用金属复合型垫片易损坏釉层，所以推荐使用芯材由石棉板加橡胶的聚*包垫。这种包垫既容易与法兰面贴合又耐腐蚀，使用效果良好。

有许多厂在温度、压力不高的强腐蚀介质中，采用石棉橡胶板外缠聚*生料带，用于经常拆卸的人孔、管道上。由于制作、使用方便，颇受欢迎。

04

石棉树脂板和浸渍石棉板垫片

多用于各种酸性介质的管道、泵、阀、进出口法兰，其使用温度在80℃、压力在0.6MPa以下。

石棉编制垫片适用于压力0.1MPa以下，温度不超过800℃的低压、高温工况。并可根据设备的具体要求，编织成不通宽度、厚度、直径的垫片。或将石棉带剪下后直接敷在法兰表面。它用于大型*、x酸氧化炉以及一些未经加工的设备接口处，效果远远超过原来的石棉绳。

05

金属包石棉垫

由金属薄板包覆石棉板或石棉橡胶板，使其不与介质直接接触，避免了石棉纤维强度下降，客服了渗漏现象，从而扩大了石棉橡胶板的使用范围。

一般金属包石棉垫使用温度为450℃(个别也有达600~700℃，如在常压~0.16MPa的烟道气中)，使用压力为4MPa，g可达6MPa。如压力再，垫片易产生横流现象，芯材从搭接处挤出。

由于金属包石棉垫需要较大的螺栓拧紧力，即使当使用压力低于2.45MPa，也不能采用pg25公斤级以下的法兰。否则，法兰、螺栓的刚度就显得不够，产生变形而导致密封失效。有人认为，若将芯材改为弹性较好的合成橡胶，其紧固力就会下降。其实不然，因为芯材改软后，紧固力被芯材吸收，不能提供金属板在法兰面上贴合所需的紧固力，包垫反容易被。另外，在含氯离子较多的介质以及酸性介质中，不锈钢包垫及铁皮包垫的搭接处易产生缝隙腐蚀。

温度高于450℃，芯材可使用陶瓷纤维或碳纤维。某钢铁厂采用金属包陶瓷纤维垫片用于1100℃的高温，使用二年尚未损坏。柔性石墨作芯材是h适的。目前，国内已批量生产金属包柔性石墨垫。其使用效果优于金属包石棉垫。

金属包垫能制成各种形状，大量用于各种热交换器、反应器的大盖、装卸孔、人孔法兰等。国内曾制作过直径为2m的铁包垫，使用情况良好。

在金属包垫的表面贴覆一层柔性石墨薄板，这种垫片与表面未包覆的同类金属包垫相比，预紧比压较小，密封性能更佳。图2-9为两者压紧应力与泄漏量的关系曲线。

目前国内尚无此产品，河南密封垫圈，故有的单位将现有的柔性石墨带贴在金属包垫以及金属平垫、齿形垫甚至石棉橡胶垫表面，解决了许多泄漏难题。例如某厂的热交换器，压力为5.88MPa、温度450℃，介质为氢/油气。曾用过金属平垫、齿形垫，均有泄漏。后在平垫上贴了柔性石墨带，解决了这一问题。应该指出，这种垫片形式是一种解决法兰垫片泄漏的简便措施，贴覆柔性石墨带的工作性质量直接影响设备能否正常运转。若在带材背面涂刷一层胶水，可提高贴覆质量。

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垫片：

密封垫片是夹持在一对法兰密封面之间的单个密封零件。安装时，通过拧紧螺栓对法兰施加一外力，该外力传递给垫片，使垫片发生压缩变形。从能量的概念出发，外力作用垫片所做的功，若不考虑任何能量损失，将全部转变为变形能，贮存于垫片内。工作时，密封流体压力迫使法兰密封面分离，压缩垫片的载荷被部分卸除，贮存于垫片中的变形能以做功的方式来恢复变形，即垫片释放其能量。若贮存的变形能尚有剩余，垫片与法兰密封面仍保持接触，法兰不会发生泄漏。所以，垫片也被描述为“密封在两个表面之间，并贮存有能量的一个装置”。

一、螺栓法兰连接系统

如技术上和经济上可行，能够制造出十分光滑和精细的两被连接件的接合面，密封垫圈哪家好，并用螺栓连接起来，使两接合面始终保持接触，则接合面之间就不需要放置垫片，此种螺栓连接称为无垫螺栓接头（non-gasketed bolt joints），常用于汽车、飞机、钢结构、重型设备等领域。但是由于设备结构和尺寸的限制，加工和安装很难得到理想的光滑接合面；其次，接合面也会随时间产生腐蚀或磨蚀变得不光滑。因此，需要在这些接合面中间安装垫片作为过渡元件，以此与结合面形成紧密的接触，提供连接必需的密封，并与无垫螺栓接头相比，可以在较低螺栓载荷下经济地实现密封，该种螺栓连接称为垫片螺栓接头（gasketed bolt joints），是压力管道，压力容器和承压设备应用广泛，使用频繁的可拆式连接。由于被连接件通常采用一对法兰，法兰一端与壳体或管道相连，并用一组螺栓将两法兰紧固在一起。通常把此类螺栓连接称为螺栓法兰连接（bolted flanged connection，BFC）或螺栓法兰接头（bolted flanged joint，BFJ），如图3.18所示。

四氟包覆石棉垫片

由此可见，BFC是一个由法兰、螺栓和垫片等元件组成的组合件。两个法兰可以是同样型式和材料的法兰，也可以是不同型式和（或）材料的法兰，或者其中一个是用螺栓连接的平盖。而垫片总是比法兰密封软的材料制成。

二、两种螺栓法兰连接型式

根据密封原理，将螺栓法兰连接分为浮动型（floating type，FL）或金属与金属非接触型（nonmetal-to-metal contact）螺栓法兰连接和金属与金属接触型（metal to metal contact，MMC）螺栓法兰连接两大类。如图3.19（a）所示，浮动型的螺栓法兰连接指垫片夹持在一对法兰的两个接合面之间，自从预紧螺栓的安装开始，知道法兰连接的整个服役期内，法兰接合面不发生任何接触，因此螺栓预紧载荷完全作用在垫片上，而进入运行后，垫片初始载荷将随外部载荷作用增加或减少，且垫片上的载荷分布也是不均匀的。而金属与金属接触型（下称“MMC”）的螺栓法兰连接可使用与浮动型螺栓法兰连接同样的法兰，只是将某些型式的压缩限制装置放在螺栓中心圆内的法兰接合面上，次压缩限制装置也可以是垫片一部分货*的一个部件，起限位器的作用，如图3.19（b）所以。因此，当螺栓预紧后，法兰的两接合面金属或法兰接合面金属与压缩限制器金属之间发生机械接触。相比浮动型，MMC型螺栓法兰连接的主要特点是螺栓必须被施加到足够高的载荷，除了达到金属接除外，且保证在其后任何外部载荷作用下，在整个法兰连接的全生命周期内始终保持金属接触而不脱离，这样垫片上载荷也总是保持固定，并周向均匀分布。压缩限制装置起了承揽外部载荷的作用，提供了法兰接头j的密封性能。因此，浮动型和MMC型法兰螺栓连接的主要区别在于垫片环境的任何改变不会导致干扰垫片载荷大小和分布的风险，因这些干扰，包括自重、流体压力、外弯矩和温度变化等载荷及其波动都被转移到螺栓和机械接触部件上去。其次，MMC法兰螺栓连接也减少了螺栓因承受循环载荷，发生疲劳或松脱的危险。此外，它还提高了法兰的刚性，减少了法兰的转角。

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