各种密封垫所要求的法兰密封面的表面粗糙度

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。

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）。