各种密封垫所要求的法兰密封面的表面粗糙度

旋塞阀 4 IN及以上 4 IN及以上
注：在半开位置时，手轮和手柄的操作力矩不得大于35kgf.
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图号DWG No. ： 第10页47页
3.3.4 阀门的齿轮传动机构应根据最大压差来设计，阀门的密封试验压力为管线的最大操
作压力。非齿轮传动的部件 , 则按额定压力设计，密封试验根据API598标准。
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图号DWG No. ： 第7页47页
除了特殊说明外，在提交的设计图纸和文件上应使用国际单位制。只有管道元件以英 寸作为直径单位。（地下管道元件以毫米作为直径单位） 2.0 材料 2.1 材料标准 国内采购的每一个管道元件应符合ASTM、GB, 或有关的制造商标准的要求. 2.2 材料规定
资质等级 :
证书编号 :
项目名称： 装置名称： 文件号
第1页共47页
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图号DWG No. ： 第2页47页
1.0 概述 1．1 目的 1．2 使用范围 1．3 标准和规范 1．4 单位 2.0 材料 2．1 标准材料 2．2 材料规定 2．3 热处理 3.0 尺寸及偏差 3．1 概述 3．2 管子 3．3 阀门 3．4 法兰 3．5 管件 3．6 垫片 3．7 用于法兰的螺栓和螺母 3．8 焊接端加工 3．9 螺纹 4.0 标记 5.0 检验和试压
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图号DWG No. ： 第5页47页
ASME B16.10-------------------------阀门面至面，端至端的尺寸 ASME B16.11------------------------ 承插焊和螺纹锻钢管件 ASME B16.25-------------------------对焊焊接连接端 AMSE B16.34-------------------------法兰端和对焊端阀门 AMSE B18.2.1-------------------------方头和六角头螺栓和螺钉 AMSE B18.2.2-------------------------方头和六角螺母 ASME B31.3------------------- -----工艺管道 ASME B36.10M---------------------焊接和无缝锻钢管 ASME B36.19M--------------------不锈钢管 1.3.2 API ------------------------------------美国石油协会 API 598-------------------------------阀门的检验和试验 API 599-------------------------------法兰或对焊连接的钢制旋塞阀 API 600-------------------------------法兰或对焊连接的钢制闸阀 API 601-------------------------------突面管法兰和法兰连接用金属垫片 API 602-------------------------------紧凑型碳钢闸阀 API 609-------------------------------凸耳型对夹蝶阀 1.3.3 MSS---------------------------------- 制造商标准化协会 MSS-SP-43---------------------------锻制不锈钢对焊管件 1.3.4 GB--------------------------------------中国国家标准 GB3091-------------------------------低压流体输送用镀锌焊接钢管 GB/T8163-----------------------------流体输送用无缝钢管 GB12771------------------------------流体输送用不锈钢焊接钢管 GB/T13793---------------------------直缝电焊钢管 GB14976------------------------------流体输送用不锈钢无缝钢管

机械设计必备知识点——密封垫片如何选型在石油、石化、化工等行业的生产、加工、储运乃至销售环节，常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、有毒有害和腐蚀等危险因素，机器及设备在使用中工作介质的“跑、冒、滴、漏”，给生产带来极大的危害。

设备中工作介质的泄漏，会造成浪费并污染环境。

垫片密封是过程工业装置中压力容器、过程设备、动力机器和连接管道等可拆连接处最主要的静密封型式。

它们所包含的流体介质范围相当广泛，防止液体或气体通过这些接头处泄漏出来是工厂面临的最重要，也是最困难的任务。

随着生产装置的大型化，生产工艺向高温、高压、高速的方向发展，出现泄漏的机会越来越多，发生事故的概率越来越大，造成的经济损失也越来越大。

往往一处法兰的泄漏就有可能导致一套装置乃至全厂停产，还极有可能会引起火灾、爆炸，造成人员伤亡等重大事故，发生泄漏带来环境污染、产品损失甚至事故，垫片密封的重要性也就不言而喻了。

因此，垫片的选用、设计、制造所存在的问题已逐步引起人们的高度重视。

那么，究竟应该如何选择合适的垫片呢？垫片与垫片密封垫片是一种夹持在两个独立的连接件（主要是指法兰）之间的材料或材料的组合，其作用是在预定的使用寿命内，保持两个连接件间的密封。

垫片必须能够密封结合面，并确保密封介质不渗透和不被腐蚀，能够承受得住温度和压力的作用。

垫片密封一般有连接件（如法兰）、垫片和紧固件（如螺栓、螺母）等组成（见图1），因此决定某个法兰密封性时，必须将整个法兰连接结构作为一个系统进行考虑。

垫片工作正常或失效与否，除了取决于设计选用垫片本身的性能外，还取决于系统的刚度和变形、结合面的粗糙度和平行度以及紧固载荷的大小和均匀性。

图1-垫片密封的法兰连接结构垫片选型五要素了解了垫片密封的结构，我们就可以从温度、应用、介质、压力和尺寸(TAMPS）五个方面来考虑选择一个合适的垫片。

∙温度∙所选用的垫片应该在最高或最低的工作温度下有合理的使用寿命，不同的垫片材料的最高工作温度差异很大。

密封垫的选用密封垫的选用原则是：对于要求不高的场合，可凭经验来选取，不合适时再更换。

但对那些要求严格的场合，例如易爆、剧毒和可燃性气体以及强腐蚀的液体设备、反应罐和输送管道系统等，则应根据工作压力、工作温度、密封介质的腐蚀性及结合密封面的形式来选用。

一般来讲，在常温低压时，选用非金属软密封垫；中压高温时，选用非金属与金属组合密封垫或金属密封垫；在温度、压力有较大波动时，选用弹性好的或自紧式密封垫；在低温、腐蚀性介质或真空条件下应考虑密封垫的特殊性能。

这里特别需要说明的是法兰情况对垫片选择的影响。

（1）法兰形式的影响法兰形式不同，要求使用的垫片也不同。

光滑面法兰一般只用于低压，配软质的薄密封垫；在高压下，如果法兰的强度足够，也可以用光滑面法兰，但应该用厚软质垫，或者用带内加强环或外加强环的缠绕密封垫。

在这种场合，金属垫片也不适用，因为这时要求的压紧力过大，导致螺栓较大的变形，使法兰不易封严。

如果要用金属垫片，则应将光滑面缩小，使其与垫片的接触面积减小。

这样，在螺栓张力相同的情况下，缩小后的窄光滑面的压紧应力就会增大。

（2）法兰表面粗糙度的影响法兰表面粗糙度对密封效果影响很大，特别是当采用非软质垫片时，密封表面粗糙度是造成泄漏的主要原因之一。

例如，车削法兰面的刀纹是螺旋线，使用金属垫片时，如果粗糙度值较大，垫片就不能堵死刀纹所形成的这条螺旋槽，在压力作用下，介质就会顺着这条沟槽泄漏出来。

软质密封垫对法兰面的光洁程度要求低得多。

这是因为它容易变形，能够堵死加工刀纹，从而防止了泄漏。

对软质垫片，法兰而过于光滑反而不利，因为此时发生界面泄漏的阻力变小了。

所以，垫片不同，所要求的法兰面的粗糙度也不相同。

表29.3-15列出了各种密封垫所要求的法兰表面粗糙度的经验数据。

（3）法兰与垫片的硬度差使用垫片的目的在于使垫片产生弹性或塑性变形以填满法兰面微小凸凹不平，阻止泄漏发生。

因而应使垫片材料的硬度低于法兰材料的硬度，二者之间相差越大，实现密封就越容易。

法兰密封面常见的几种形式及加工要求1.平面法兰密封面：平面法兰是最简单的一种法兰形式。

其加工要求包括：-表面平整度：法兰密封面必须保持平整，不能有凹凸不平的缺陷。

平整度的要求取决于管道或设备的工作条件和压力等级，通常要求表面粗糙度达到Ra6.3～12.5微米。

-角度允许偏差：法兰密封面的角度允许偏差通常要求在5°以内。

- 法兰密封面与法兰间的平行度：法兰与法兰之间的平行度要求一般在0.05mm以内。

2.间隙法兰密封面：间隙法兰是一种类似于平面法兰的形式，但在法兰密封面上增加了一些槽或槽边的凸起物，以提高密封效果。

其加工要求包括：-槽的宽度和深度：槽的宽度和深度应符合设计要求，以确保密封效果。

-槽和槽边的表面处理：槽和槽边的表面要平整，不能有明显的凹凸不平。

- 法兰密封面与法兰间的平行度：法兰与法兰之间的平行度要求一般在0.05mm以内。

3.O型密封环法兰密封面：O型密封环法兰是一种通过橡胶O型密封环来实现密封的法兰形式。

其加工要求包括：-密封环槽的尺寸和形状：密封环槽的尺寸和形状要符合设计要求，以确保密封环的安装和密封效果。

-密封环槽和密封环的表面处理：密封环槽和密封环的表面要平整，不能有明显的凹凸不平。

- 法兰密封面与法兰间的平行度：法兰与法兰之间的平行度要求一般在0.05mm以内。

4.溢流槽法兰密封面：溢流槽法兰是一种通过溢流槽来实现泄压或泄漏的法兰形式。

其加工要求包括：-溢流槽的尺寸和形状：溢流槽的尺寸和形状要根据设计要求进行加工，以满足泄压或泄漏的要求。

-溢流槽和溢流槽边的表面处理：溢流槽和溢流槽边的表面要平整，不能有明显的凹凸不平。

- 法兰密封面与法兰间的平行度：法兰与法兰之间的平行度要求一般在0.05mm以内。

以上是法兰密封面常见的几种形式及其加工要求。

不同形式的法兰密封面加工要求不同，但都需要保持表面平整度，确保与法兰之间的平行度，并符合设计要求的尺寸和形状。

加工过程中要注意避免出现明显的凹凸不平的情况，并进行适当的表面处理，以提高密封效果。

企业标准版本： 1 编号：XXXXX-2012 XXXXXXXXXXXXXXXXX 第1页共5页法兰密封面验收标准1 总则1.1 本文规定了钢制管法兰密封面的粗糙度及缺欠允许尺寸的验收标准。

1.2本规定适用于焊接在压力容器上的所有法兰。

2 HG/T20592-2009标准中对法兰密封面要求2.1法兰密封面应进行机加工，表面粗糙度按表1的规定。

用户有特殊要求时应在订货时注明。

2.2 法兰密封面缺欠不得超过表2规定的范围。

任意两相邻缺欠之间的距离应大于或等于4倍缺欠最大径向尺寸，不允许有凸出法兰密封面的缺欠。

表1密封面的表面粗糙度注：突面、凹面/凸面及全平面密封面是采用加工刀具加工时自然形成的一种锯齿形同心圆或螺旋齿槽。

刀具的圆角半径应不小于1.5mm,形成的锯齿形同心圆或螺旋齿糟深度约为0.O5mm,节距约为0.45～0.55mm。

XXXXXXXX有限公司修订状态：0 第2页共5页注：1、缺欠的径向投影尺寸为缺欠离开法兰孔中心最大半径和最小半径之差。

2、h为法兰密封面的锯齿形同心圆或螺旋齿槽深。

3 HG/T20615-2009标准中对法兰密封面要求3.1 法兰密封面应进行机加工，表面粗糙度按表3的规定。

用户有特殊要求时应在订货时注明。

3.2 法兰密封面缺欠不得超过表4规定的范围。

任意两相邻缺欠之间的距离应大于或等于4倍缺欠最大径向尺寸，不允许有凸出法兰密封面的缺欠。

XXXXXXXX有限公司修订状态：0 第3页共5页注：突面、凹面/凸面及全平面密封面是采用加工刀具加工时自然形成的一种锯齿形同心圆或螺旋齿槽。

刀具的圆角半径应不小于1.5mm,形成的锯齿形同心圆或螺旋齿糟深度约为0.O5mm,节距约为0.45～0.55mm。

XXXXXXXX有限公司修订状态：0 第4页共5页注：1、缺欠的径向投影尺寸为缺欠离开法兰孔中心最大半径和最小半径之差。

2、h为法兰密封面的锯齿形同心圆或螺旋齿槽深。

4ASMEB16.5-2003标准中对法兰加工面要求4.1法兰加工面的光洁度应符合第4.1.1至4.2节要求，对光洁度的其他要求可按供需双方协议有关条款。

一般来说，密封缠绕垫片的安装步骤如下：清洁法兰表面安装螺旋缠绕垫片前，用刷子或布仔细清洁法兰，确保法兰表面无异物。

如果法兰密封面的表面质量(主要是表面粗糙度)达不到要求，即使增加螺栓的预紧力，也是可以接受的容易产生泄漏。

不同形式的螺旋缠绕垫片对法兰密封面的表面质量有不同的要求，金属缠绕垫要求，密封面的表面粗糙度r。

应该达到3.2Pm，而有些螺旋缠绕垫片要求R达到I.6Km甚至更高。

螺旋缠绕垫片的定位密封垫片应安装在中心。

如果偏心安装，沿法兰圆周方向的螺栓将被预紧。

不同的力导致缠绕垫片压缩程度不均匀，容易产生泄漏。

预紧螺栓在预紧时，必须注意预紧力和预紧均匀性。

相关统计显示，中国80%的人口密度密封结构的预紧是根据经验操作的，只有22个。

可以保证3%的密封可靠性，因此应加强螺栓的预紧力控制。

目前，控制缠绕垫片预紧力的方法主要有两种：第一种是使用扭矩扳手，最终扭矩扳手预紧力矩根据垫片尺寸和预紧比压设定；第二种是通过测量法兰密封面的间隙来控制螺旋缠绕垫片的压力收缩率(螺旋缠绕垫片压缩比2垫片压缩量△T/垫片厚度T)，金属缠绕垫片推荐垫片压缩比不低于25%0。

螺栓的预紧应均匀对称地进行，以防止拧紧偏差。

此外，在高温条件下，通过由于填料的劣化和密封螺旋缠绕垫片的蠕变，密封性能将会不稳定，因此建议-必须先进紧周追加行。

对于大直径密封螺旋缠绕垫片，内压对密封螺旋缠绕垫片应力的影响会导致螺栓是拉伸的，所以要考虑保证密封效果好的关键是增加螺栓，正确可靠地安装金属缠绕垫。

扩展资料：垫片标准：HG20610-2009 化工部欧洲体系HG20631-2009化工部美洲体系GB/T4622.2-97国家标准JB/T4719-92机械部标准JB/T90-94机械部标准JB/T4705-2000机械部标准缠绕垫片SH3407-96 石油化工企业ASME B16.20 美标DIN 德标JIS B2404-1999 JIS TS-1998日标BS 3381-1999英标金属缠绕垫片。

密封垫的选用密封垫的选用原则是：对于要求不高的场合，可凭经验来选取，不合适时再更换。

但对那些要求严格的场合，例如易爆、剧毒和可燃性气体以及强腐蚀的液体设备、反应罐和输送管道系统等，则应根据工作压力、工作温度、密封介质的腐蚀性及结合密封面的形式来选用。

一般来讲，在常温低压时，选用非金属软密封垫；中压高温时，选用非金属与金属组合密封垫或金属密封垫；在温度、压力有较大波动时，选用弹性好的或自紧式密封垫；在低温、腐蚀性介质或真空条件下应考虑密封垫的特殊性能。

这里特别需要说明的是法兰情况对垫片选择的影响。

（1）法兰形式的影响法兰形式不同，要求使用的垫片也不同。

光滑面法兰一般只用于低压，配软质的薄密封垫；在高压下，如果法兰的强度足够，也可以用光滑面法兰，但应该用厚软质垫，或者用带内加强环或外加强环的缠绕密封垫。

在这种场合，金属垫片也不适用，因为这时要求的压紧力过大，导致螺栓较大的变形，使法兰不易封严。

如果要用金属垫片，则应将光滑面缩小，使其与垫片的接触面积减小。

这样，在螺栓张力相同的情况下，缩小后的窄光滑面的压紧应力就会增大。

（2）法兰表面粗糙度的影响法兰表面粗糙度对密封效果影响很大，特别是当采用非软质垫片时，密封表面粗糙度是造成泄漏的主要原因之一。

例如，车削法兰面的刀纹是螺旋线，使用金属垫片时，如果粗糙度值较大，垫片就不能堵死刀纹所形成的这条螺旋槽，在压力作用下，介质就会顺着这条沟槽泄漏出来。

软质密封垫对法兰面的光洁程度要求低得多。

这是因为它容易变形，能够堵死加工刀纹，从而防止了泄漏。

对软质垫片，法兰而过于光滑反而不利，因为此时发生界面泄漏的阻力变小了。

所以，垫片不同，所要求的法兰面的粗糙度也不相同。

表29.3-15列出了各种密封垫所要求的法兰表面粗糙度的经验数据。

（3）法兰与垫片的硬度差使用垫片的目的在于使垫片产生弹性或塑性变形以填满法兰面微小凸凹不平，阻止泄漏发生。

因而应使垫片材料的硬度低于法兰材料的硬度，二者之间相差越大，实现密封就越容易。

法兰密封面常见的几种形式时间:2009-02-28 来源:真空技术网整理编辑:剑气书生中、低压法兰常用密封面形式有平面、凹凸面及榫槽面三种。

1.平面法兰该种法兰的密封面是一光滑平面，有时也在密封面上车有二条界面为三角形的同心圆沟槽（俗称水线）。

如图3-1（a）所示。

适用于平面法兰的垫片有各种非金属平垫片、包覆垫、金属包垫、缠绕式垫片（可同时带内环或外环或内外环）。

由于结构简单、加工方便，便于防腐衬里的施工，故可在公称压力p＜2.45MPa时使用。

在0.588MPa压力以下、温度不高的场所尤为适宜，但这种密封面与垫片接触面积较大（特别是管道用宽面法兰），所需压紧力大，安装时垫片不宜定位。

预紧后，垫片易向两侧伸展或移动。

故如聚四氟乙烯等摩擦系数较小的垫片，不宜采用该种密封面。

另外，如使用缠绕垫片，为了重复利用垫片，密封面上不车制三角槽。

2.凹凸面法兰该法兰密封面由一凹面和一凸面组合而成，垫片放置在凹面内，如图3-1（b）所示。

其适用的垫片有：各种非金属平垫、包覆垫、金属包垫、缠绕垫片（基本型或带内环的）、金属波形垫、金属平垫、金属齿形垫。

与平面法兰相比，凹凸面法兰中垫片不易被挤出，装配时便于对中，工作压力范围比平面法兰宽，用于密封要求较严的场合。

但对于操作温度高，封口直径大的设备，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。

例如某换热器，压力2.45MPa，温度250℃，使用纯铝平垫片。

根据表2-2提供的数据，纯铝最高使用温度为425℃，其密封应该可靠。

事实上，换热器投入运转不久就出现泄漏，二次紧固后也仅维持一段时间。

经停车检查，发现垫片内径发生显著变形。

其原因是纯铝的塑性良好，250℃时的屈服强度约是常温下的15%，延伸率高达4～5倍，这就是说在高温下铝垫的压延、蠕变现象严重。

因此垫片和法兰面之间无法保持所需要的密封比压，故必须更换垫片材质或采用榫槽面法兰以及带有两道止口的凹凸面法兰（如高压密封中，金属平垫所采用的法兰面结构）予以解决。

-40~60
空气,水,制动液等
夹布橡胶垫片
夹布橡胶
0.6
-30~60
海水,淡水,空气,润滑油和燃料油等
皮垫片
牛皮或浸油,蜡,合成橡胶,合成树脂,牛皮
-60~100
水,油,空气等
软聚氯乙烯垫片
软聚氯乙烯板
≤1.6
<60
酸碱稀溶液及氨,具有氧化性能的蒸汽及气体
聚四氟乙烯垫片
聚四氟乙烯板
≤3.0
-180~250
b.法兰表面粗糙程度的影响法兰表面粗糙度对密封效果影响很大，特别是当采用非软质垫片时，密封表面粗糙度是造成泄漏的主要原因之一。例如，车削法兰面的刀纹是螺旋线，使用金属垫片时，如果粗糙度值较大，垫片就不能堵死刀纹所形成的这条螺旋槽，在压力作用下，介质就会顺着这条沟槽泄漏出来。软质密封垫对法蓝的光洁程度要求低得多。这是因为它容易变形，能够堵死加工刀纹，从而防止了泄漏。对软质垫片，法兰面过于光滑反倒不利，因为此时发生界面泄漏的阻力减小了。所以，垫片不同，所要求的法兰面的粗糙度也不相同。
梯形槽式(椭圆槽式)
1.椭圆形截面钢垫圈
2.八角形截面合金钢垫圈
08(10)钢
451~600
1Cr18Ni9(1Cr18Ni9Ti)合金钢
蒸汽
1.0,1.6,2.5,4.0
≤250
251~450
光滑式
(凹凸槽)
1.缠绕式垫片
2.波形铁包石棉垫片
08(15)钢带,石棉带,马口铁,石棉板
10.0
450
梯形槽式
450,6 MPa
耐油
GB539-65
1,1.2,1.5,2,2.5,3
用于煤田,汽油
c.法兰与垫片的硬度差使用垫片的目的在于使垫片产生弹性或塑性变形以填满法兰面的微小凸凹不平，阻止泄漏发生。因而应使垫片材料的硬速低于法兰材料的硬度，二者之间相差越大，实现密封就越容易。当使用金属垫片时，为了保证实现密封，应尽可能选用较软的材料，使金属垫片硬度应比法兰硬度低40HB以上为宜。

法兰⽔线
⽔线⽆标准，是⼀般都是⾃定义加⼯，条件允许情况下，1～3道！通常结构是：倒直⾓三⾓形（截⾯形式），斜边是1或者⾼是1！
其作⽤是法兰连接时，形成迷宫密封，减少⽓体或液体的泄漏量！另外，如果法兰联接采⽤⾮⾦属密封垫⽚，⼀般才加⼯密封⽔线；若是⾦属垫⽚密封，则不加⼯⽔线。

不同国家有不同的标准，国内的法兰⼀般加⼯光⾯，除⾮有注明
美国的密封⾯⽔线要求：表⾯粗糙度Ra3.2-6.3
德国的密封⾯⽔线要求：表⾯粗糙度Ra6.3-12.5
欧洲的的密封⾯⽔线要求：表⾯粗糙度Ra3.2-12.5
⽔线是在法兰⾯上车出来的三⾓形状的环形凹槽，对于软垫⽚来说在密封过程中当受到压⼒时有涨⼤趋势，可以填充凹槽⽽起到密封作⽤。

化标准中关于“法兰的选⽤”：突⾯（凸台⾯）法兰除采⽤⾮⾦属垫⽚其法兰⾯可以车⽔线外，其他法兰⾯均不得车制⽔线。

22楼
HG20592-97中第11页有注解：
PN<=4.0MPa的凸⾯法兰采⽤⾮⾦属平垫⽚、聚四氟⼄烯包覆垫和柔性⽯墨复合垫时，可车制密纹⽔线，密纹⽔线代号为RF（A）。

法兰密封垫片选型参考一、垫片密封机理泄漏——即介质从有限空间内部流到外部,或从外部进入有限空间内部的人们不希望发生的现象.介质流动通过内外空间的交界面即密封面发生泄漏.造成泄漏的根本原因是由于接触面上存在间隙,而接触面两侧的压力差、浓度差则是泄漏的推动力.由于密封面的形式及加工精度等因素的影响,密封面上存在间隙在所难免,这就造成密封面不完全吻合,从而发生泄漏.要减少泄漏,就必须使接触面最大程度地嵌合,即减小泄漏通道的截面积、增加泄漏阻力,并使之大于泄漏推动力.对密封面施加压紧载荷,以产生压紧拉力,可提高密封面的接触程度,当应力增大到足以引起表面产生明显的塑性变形时,就可填补密封面的间隙,堵塞泄漏通道.使用垫片的目的就是利用垫片材料在压紧载荷的作用下较容易产生塑性变形的特性,使之填平法兰密封面的微小凹凸不平,从而实现密封.二、垫片密封的泄漏形式1、界面泄漏2、渗透泄漏“界面泄漏”与“渗透泄漏”三、影响垫片密封连接,导致泄漏的主要因素1、气体的泄漏率大于液体的泄漏率,黏度小,泄漏率大.2、工况的影响：介质的压力、温度等①介质两侧的压力差越大,介质就越易克服泄漏通道的阻力,泄漏就越容易；②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,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.3、法兰表面粗糙度的影响通常表面粗糙度越小,泄漏量越小.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.4、垫片压紧应力的影响垫片上的压紧力越大,其变形量就越大.垫片的变性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,泄漏通道的截面减小,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.5、垫片几何尺寸的影响①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.②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比窄垫片大得多.垫片的性能和参数一、垫片的常温性能1、垫片的压缩性——指压缩后垫片厚度的变化量,它表征垫片刚性的大小.垫片的回弹性——指压缩载荷卸除后垫片厚度的回复量.无论哪种结构形式的垫片都有一定的塑性,即在压缩过程中,当垫片的载荷超过一定限度,垫片除产生弹性变形外,还会产生部分塑性变形或永久变形.即使是弹性最好的橡胶垫片也会产生大于5%~10%的塑性变形.螺栓—法兰—垫片连接的密封,本质上是通过垫片变形,减小法兰与垫片之间及垫片本体的毛细孔截面积,增加流体泄漏阻力来实现密封的.2、应力松弛性能①应力松弛——对螺栓—法兰—垫片密封连接施加螺栓载荷时,作用在垫片上的压紧应力会使垫片变薄,经运转一段时间后,垫片厚度将继续减小,垫片上的应力也会逐渐减小,这种应力减小的现象称为应力松弛.②蠕变松弛——对螺栓—法兰—垫片连接这样的预应力静不定系统,垫片应力是由螺栓伸长转换成垫片应力的,因而垫片蠕变不发生在恒应力下,垫片厚度的任何改变都会引起螺栓伸长的变化,同时也改变了垫片应力,这种垫片与螺栓的相互作用被称为垫片的蠕变松弛.3、密封性能垫片密封性能是指在某一特定的操作条件下,垫片密封所能达到的泄漏率低于某一规定的指标泄漏率.而泄漏率指在标准实验条件下,介质流体每秒钟通过垫片的泄漏量.泄漏率和介质压力基本呈线性关系即介质压力越高,泄漏率越大；泄漏率和残余预紧应力成负指数关系即残余预紧应力越大,泄漏率越小.二、垫片的高温性能高温工况下,密封元件材料的物理性能和力学性能都将发生变化,如高温会降低垫片的回弹能力；高温下垫片发生蠕变松弛导致垫片应力下降；高温下垫片材质发生老化.因而,与常温密封相比,高温密封要困难得多.1、高温压缩及回弹性能高温下材料的屈服限降低、塑性变形量增大、蠕变加剧,回弹性能下降.实际工况下,如果垫片回弹量小到不足以补偿介质压力、温度和法兰附加载荷引起的密封面的分离时,可能导致泄漏率的增大,甚至不能保证连接系统的紧密性要求.2、高温密封性能试验表明,泄漏率和介质压力基本成线性关系,具有黏性流体层流的一般特性；泄漏率和垫片压紧应力成负指数关系,残余压紧应力越大,泄漏率越小；泄漏率随温度的升高而增大,两者成指数关系.垫片密封面结构形式一、垫片密封面结构形式代号FF——全平面密封面RF——突面密封面MF——凹凸密封面TG——榫槽密封面A.基本型垫片适用于榫槽面法兰B.内环型垫片适用于凹凸面法兰C.定位环型垫片适用于平面和突面法兰二、金属缠绕式垫片1、定义金属缠绕式垫片是由金属带和非金属带螺旋复合绕制而成的一种半金属平垫片.2、性能：①压缩、回弹性能好,具有多道密封和一定的自紧功能；②对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感,不粘结法兰密封表面,容易对中,因而拆装便捷；③可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响；④能在高温、低温、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下,保持其优良的密封性能.3、使用注意事项：①缠绕式垫片的密封元件即垫片本体或基本型垫片宽度应比非金属软垫片的宽度小.在制作用于凹凸面、平面和突面法兰的缠绕垫片时,不能随便用非金属软垫片的宽度尺寸来代替缠绕式垫片密封元件的宽度尺寸.因为缠绕式垫片是半金属垫片,标准规格垫片的压紧应力在70MPa左右时才达到合理的压缩变形,从而产生良好的密封效果；如果随意加大垫片本体密封面宽度,势必造成压紧力降低,垫片肯定不能达到标准的压缩变形量,因而不能产生良好的密封；如果超范围地加大压紧力,又必然会产生法兰和螺栓的大量变形,结果会导致泄漏.②基本型垫片最好不要用于凹凸面法兰上.这是因为基本型垫片在法兰轴向压紧力作用下,垫片内圈焊点容易开焊,这样不但会引起泄漏,而且垫片软填料散落会污染物料和堵塞管道.③在高温、深冷或冷热频繁交变、振动较大、强腐蚀介质等恶劣工况条件下,用于平面和突面法兰的垫片最好加装合理材料的内环.④决不能用低材质垫片取代高材质垫片.4、使用方法：①拧紧螺栓时,要使垫片均匀受力,对称把紧.②选择合理的垫片压缩量,一般为0.6~1.2mm为宜.过大压缩量,会降低垫片的回弹率,因而失去垫片像弹簧似的容易吸收振动的特性.选用垫片的基本原则一、选用或订购垫片时应了解的数据1、相配法兰的密封面型式和尺寸.2、法兰及垫片公称通径.3、法兰及垫片公称压力.4、流体介质的温度.5、流体介质的性质.二、选用垫片时还应考虑以下因素1、有良好的压缩及回弹性能,能适应温度和压力的波动.2、有良好的可塑性,能与法兰密封面很好的贴合.3、对有应力腐蚀开裂倾向的某些金属如奥氏体不锈耐酸钢法兰,应保证垫片材料不含会引起各种腐蚀的超量杂质,如控制垫片氯离子含量以防对法兰腐蚀.4、不污染介质指密封介质是饮用水、血浆、药品、食品、啤酒等.5、对密封高度毒性的化学品,要求垫片应具有更大的安全性；对于输送易燃液体的管道系统,要求垫片用于法兰上的最高使用压力和最高使用温度在限制范围内.6、低温时不易硬化,收缩量小,高温时不易软化,抗蠕变性能好.7、加工性能好,安装及压紧方便.8、不粘结法兰密封面,拆卸容易.。

法兰密封面的介绍一、密封面形式(1)光滑密封面光滑密封面亦称平面密封面，密封面并非一光滑的平面，在平面上往往开有2~4条按同心圆分布在三角形截面的沟槽(法兰水线)。

与其他类型相比，光滑密封面结构简单，制造方便，其次这种结构密封面的宽度较大，故使用中常采用非金属或金属软质垫片。

在压力较低或泄漏所造成的后果不甚严重的场合大量采用。

目前软质垫片(缠绕式或高纯铝垫)在PN=4MPa，DN=1000mm的条件下使用也可收到令人满意的效果。

密封面损坏后可补焊光刀修复，也可采用金属修补剂修复。

(2)凹凸密封面密封面的结构相当于在一对光滑密封面的法兰上，其中一个制成带有凸起平台的压紧面，并把这个法兰叫凸法兰，另一个相应做成凹面的叫做凹面法兰，与凸面尺寸恰好相同的垫片嵌入其中，凸起平面的高度略大于凹面的深度，用螺栓压紧起密封作用。

公称直径与公称压力相同的法兰，凹面法兰压紧面的几何宽度，按目前标准(JB1158—73)比光滑密封面的宽度小5,10mm，与光滑密封面相比，相同操作条件与尺寸的法兰，螺栓力会减少。

其次这种结构能限制垫片的径向变形，在一定程度上会提高密封性能。

这种结构的密封面损坏后可采用补焊光刀的方法修复，也可采用金属修补剂修复。

(3)榫槽密封面在一对光滑密封面宽度方向的中间，其一做成截面如榫，另一截面如槽的压紧面配对使用，前者称为榫面法兰，后者称为槽面法兰。

榫槽密封面一般为光滑密封面宽度的1/2,1/4。

密封性能良好，常用在高压或压力虽然不高但泄漏危害较大的场合。

榫槽型压紧面可限制嵌入垫片的径向变形，这对冷流性材质(如聚四氟乙烯、顺丁橡胶)垫片的压紧更为有利。

凸面与榫面法兰的密封面，因系凸起，故较凹面和槽面法兰更易擦伤，设备接管法兰密封面一旦损伤，修理非常麻烦，故宜采用凹面或槽面法兰，但应注意阀门都为凹面或槽面法兰，故与阀门相连的管口应为凸面或槽面法兰。

密封面损坏时，可采用补焊光刀、研磨或金属修补剂修复。

中华人民共和国行业标准钢制管法兰、垫片、紧固件HG 20592~20653-97一、前言本标准（HG 20592~20635-97）是在原标准HGJ 44~76-91，以及HG 20592-92标准的基础上，参照ISO 7005-1（1992）标准和ANSI B16.5、DIN标准修订而成的。

修订后的新标准包括国际通用的欧洲和美洲两大体系，形成了一套内容完整、体系清楚、适合国情，并与国际接轨的管法兰、垫片、紧固件标准。

修订后的新标准将改变这一领域内标准体系零乱配套性差、内容陈旧的现状。

其中HG 20592~20614-97属欧洲体系，是对HGJ 44~76-91、HG 20527-92、HG 20529-92、HG 5001~5028-58进行修订、合并而成。

新修订的标准和前标准比较有如下改变：1.适用钢管外径，由国内沿用系列扩展到国际通用系列(A)和国内沿用系列(B);2.补充螺纹法兰和整体法兰，取消了翻边环松套法兰；3.调整带颈平焊法兰和板式平焊法兰的压力等级范围带颈平焊法兰PN 0.6~4.0MPa DN≤600mm板式平焊法兰PN 0.25~0.6MPa D N≤2000mmPN 1.0~2.5MPa DN≤600mm4.修订密封面尺寸及法兰技术条件；5.增加铸钢材料和低温钢锻件等材料品种；6.不锈钢材料以1%屈服强度为基础修订压力-温度表；7.适应两套钢管外径系列，对垫片尺寸进行调整、补充；8.补充橡胶、合成橡胶、非石棉橡胶压制板、改性（填充）聚四氟乙烯等平垫片材料，将石棉橡胶垫片标准修订为包括各种非金属材料的平垫片标准；9.增加各种法兰接头配用的紧固件长度表；10.管法兰统一以HG 20592标准号标志。

HG 20615~20635-97属美洲体系，其编制原则如下：1.以ANSI B16.5、B16.47为管法兰部分参考标准。

参数、尺寸的SI制以ISO 7005-I（1992）、ISO 7483（1991）为依据；2.按ISO 7005-I（1992）标志压力等级（取消了Class 75和Class 400），使欧洲、美洲两大体系管法兰的压力等级互不混淆。

管法兰用垫片密封性能试验方法1范围本文件规定了管法兰用垫片密封性能的A、B、C三种试验方法。

本文件的三种试验方法均适用于非金属平垫片（无或有嵌入物），包括由橡胶板、非石棉橡胶板、软木橡胶板、聚四氟乙烯板、膨胀或改性聚四氟乙烯板、柔性石墨板（无或有金属薄箔或冲刺薄板增强）等切割而成的垫片；半金属垫片，即非金属与金属材料复合的成型垫片，包括缠绕式垫片、金属包覆垫片、具有覆盖层（柔性石墨或聚四氟乙烯等）的齿形金属、波形金属或波齿形金属垫片；聚四氟乙烯包覆垫片；金属平垫片。

2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。

其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T15823无损检测氦泄漏检测方法3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。

4试验方法A4.1试验装置4.1.1试验在专用的垫片综合性能试验装置上进行。

试验装置由垫片加载系统、介质供给系统、测漏系统及试验法兰等组成，如图1所示。

4.1.2垫片加载系统应能提供规定的垫片预紧应力并能控制恒定的加载、卸载速度。

试验过程中垫片预紧应力的波动应在规定值的±2％范围之内。

当垫片预紧应力≤35MPa时，加载、卸载速度为0.2MPa/s；当垫片预紧应力＞35MPa时，加载、卸载速度为0.5MPa/s。

4.1.3试验介质供给系统应能提供规定的试验介质压力。

试验过程中介质压力的波动应在规定值的±2%范围之内。

4.1.4泄漏率测量采用集漏空腔增压法，泄漏率计算基于理想气体定律。

在垫片外侧、上下法兰面间应经严格标定。

测漏系统分辨率应不低于10-5cm3/s。

设置一个密闭的环形测漏空腔，测漏空腔的容积Vc4.1.5试验法兰采用模拟法兰，密封面为突面。

试验法兰应具有足够的刚度，以确保能承受加载载荷，并不发生因压板变形而影响垫片表面应力的情况。

法兰密封性能及应用中的几个问题1 前言法兰及其垫片、紧固件统称为法兰接头。

法兰接头是石油化工生产中使用极为普遍，涉及面非常广泛的一种零部件。

它是配管设计、管件阀门中必不可少的零件，也是设备、设备零部件（如人孔、手孔、液面计等）中必备的构件。

法兰接头在压力容器、压力管道中的主要功能是连接与密封，法兰的失效不是因为强度问题，而是在螺栓载荷、垫片反力和介质压力的合成力矩作用下，由于刚度不足而产生变形（转角），使其对垫片的压紧力不均匀，从而导致法兰接头泄漏。

因此，控制法兰刚度和变形是法兰接头的关键。

由于法兰接头的载荷和变形涉及的因素比较复杂，长期以来只能用经验和法兰应力计算来间接反映，国外规范已列入了法兰刚度计算方法，而我国容器标准和法规（GB150和容规）是以保证压力容器安全运行为目标而制定的，压力容器安全成为防止强度失效或脆性断裂的代名词。

2 法兰接头的密封机理在螺栓上紧后，使垫片与两个法兰密封面之间产生一定的密封力，此时垫片单位面积上的密封力称为预紧比压，预紧比压使垫片产生一定的变形，从而保证接触面的密封。

垫片的材质不同，预紧比压的要求也不同。

当介质压力升起后，由于内压的作用使垫片的压紧力比预紧状态有所降低。

为了保证在工作状态下的密封性能，要求此时垫片的比压不小于m×p（p为内压，m是与垫片材质及要求达到的密封程度有关的数值）。

法兰的泄漏情况用泄漏率来表示。

通常气体的泄漏率要远大于液体的泄漏率，垫片的密封性能一般用一定压力下氮气的泄漏率来评价。

对某种垫片而言，其泄漏率L与内压P和预紧比压y1的关系是y1＝a＋b ln（P/L）。

式中a、b为垫片材料特征常数。

美国PVRC（ASME研究机构）新规则将泄漏率进行了分级。

见表1。

表1 PVRC33.1 垫片垫片是影响接头密封性能最关键的环节，法兰和螺栓都是围绕保证垫片在最适当的状态下工作而设置的，因此，提高法兰接头的密封性能应首先考虑垫片问题。

法兰密封面规定全平面（FF）与环连接面（RJ）全平面密封适合于压力较小的场合（PN≤1.6MPa）；环连接面主要用在带颈对焊法兰与整体法兰上，适用压力范围为（6.3MPa≤PN≤25.0MPa）。

垫片材料的选择应根据温度、压力以及介质的腐蚀情况决定，同时还要考虑密封面的形式、螺栓力的大小以及装卸要求等，材料密封面压力 MPa 温度介质压橡胶石棉板光滑、凹凸≤2.5≤150压缩空气、惰性气体、氨中压橡胶石棉板光滑≤1.6≤300蒸汽、水聚四氟氯乙烯光（凹凸）≤1.6≤200多种油品、油气、溶剂、石油化工原料及产品耐油橡胶石棉板光（凹凸） 2.5 ≤200多种油品、油气、溶剂、石油化工原料及产品耐油橡胶石棉板光（凹凸）≤1.6≤50液化石油气金属缠绕垫片 0Cr13（0Cr19Ni9）钢带+特制石棉（石墨）的：凹凸 4.0～6.4 ≤60惰性气体光（凹凸） 2.5 ≤450多种油品、油气、溶剂、石油化工原料及产品凹凸 4.0 ≤450氢汽、氢汽与石油混合汽凹凸 6.4 ≤450氢汽、氢汽与石油混合汽金属包垫片铁皮（铝皮）+特制石棉、0Cr13（0Cr19Ni9）+特制石棉的：光（凹凸） 2.5 ≤450凹凸 4.0 ≤450氢汽、氢汽与石油混合汽凹凸 6.4 ≤450氢汽、氢汽与石油混合汽柔性石墨混合垫石墨+金属骨架（0Cr13、0Cr19Ni9等）的：光（凹凸） 2.5 ≤450多种油品、油气、溶剂、石油化工原料及产品凹凸 4.0 ≤450氢汽、氢汽与石油混合汽6.4≤450同上金属环垫 10、0Cr13、0Cr19Ni9梯形槽 6.4 ≤450同上1 平面法兰密封面平面密封面主要用于宽面法兰及低压管道系统中，与相配密封垫片接触面分布于法兰螺栓中心圆的内外两侧。

对应的垫片材质多为石棉橡胶等非金属软质材料，垫片预紧比压较低，无论是平焊法兰还是对焊法兰或者是承插法兰都有用到。

2 突面突面密封面主要用于窄面法兰，即垫片的接触面位于法长螺栓孔所包围的冈周范围内，也就是突面密封面对的垫片外径正好与法兰连接螺栓内切圆直径相当，安装时可借助螺栓使垫片位置固定在法兰面中央。

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采用插补法是允许的。
注：法兰的压力 , 温度额定值不必是整个管道系统的压力 , 温度额定值。垫片材料也能对法兰连
接的压力 , 温度额定值加以限制，在选择垫片材料时应咨询制造厂。
#"#"% 法兰连接的压力 ’ 温度额定值
在法兰连接中，当两个法兰没有相同的压力 , 温度额定值时，则在任何温度下的连
接的压力 , 温度额定值不应超过在该温度下两个法兰额定值中的较小值。
#"! 垫片
垫片不属于本标准的范围。对于垫片的类型和尺寸，见 )& "*"#。
# "# 压力 ’ 温度（+ , -）额定值
#"#"$ 概述
ห้องสมุดไป่ตู้
由表 "# 规定材料制造的法兰的压力 , 温度额定值应是在表 "* 和表 ".（球墨铸铁）、
表 "/（灰铸铁）和表 "0（可锻铸铁）给定温度下的允许的非冲击压力。对于中间温度，
! "$% "& 打印 当使用钢印时，标记应置于法兰的边缘上。应使用低应力的圆头钢印。