垫片密封属于静密封核心工艺,依靠法兰压紧力使垫片产生弹性 / 塑性变形,填充法兰密封面微观不平度,形成有效密封界面。关键机理包括:
⚙️ 核心公式:预紧力 F₀ = π × Dm × b × y (Dm 垫片平均直径,b 有效密封宽度,y 垫片比压力)
| 大类 | 典型材料 | 特点 | 常用标准 |
|---|---|---|---|
| 非金属垫片 | 橡胶、PTFE、柔性石墨、石棉橡胶 | 柔软、压缩性好,耐腐蚀,适用于低压、中温 | GB/T 9126, HG/T 20606 |
| 半金属垫片 | 缠绕垫片 (金属带+非金属填充)、金属包覆垫 | 结合金属强度与非金属回弹,耐高温高压 | GB/T 4622, SH/T 3407 |
| 金属垫片 | 铜、铝、不锈钢、软铁、合金钢 | 高强、耐极温极压,需高预紧力,用于苛刻工况 | JB/T 89, GB/T 9128 |
包括橡胶垫、聚四氟乙烯(PTFE)垫、柔性石墨垫等。成本低、密封性好,但耐温耐压有限。常用于水管、低压蒸汽、腐蚀性介质。
最典型为缠绕垫片(金属带+石墨/PTFE填充),以及金属包覆垫、齿形组合垫。兼具金属强度与柔性回弹,广泛用于石化、化工、电力。
实心金属垫(椭圆垫、八角垫、透镜垫)用于高压高温法兰,如井口装置、高压换热器。需精确控制法兰面粗糙度与预紧力。
垫片选用需综合考虑:介质、温度、压力、法兰类型、密封面形式、螺栓载荷、经济性等。以下为典型选用逻辑:
| 介质 / 工况 | 推荐垫片类型 | 参考标准 |
|---|---|---|
| 水、油、气 < 150°C, 2.5 MPa | 非金属 (橡胶、PTFE) | HG/T 20606 |
| 蒸汽、热油 300°C, 4.0 MPa | 半金属 (缠绕垫 304+石墨) | GB/T 4622 |
| 易燃易爆、高温 500°C+ | 金属垫 (椭圆垫/八角垫) | API 6A / JB/T 89 |
| 强腐蚀介质 (氢氟酸等) | PTFE 包覆垫 / 改性PTFE | HG/T 20607 |
| 真空 / 低温 (-196°C) | 缠绕垫 (316L+石墨) 或金属包覆 | GB/T 4622, SH/T 3407 |
以下为典型缠绕垫片安装预紧扭矩参考 (基于GB/T 4622):
公称压力 PN 2.5 MPa · 法兰 DN100 · 垫片厚度 4.5mm
螺栓规格 M20 · 推荐扭矩 120~150 N·m
交叉拧紧,分3次加载 (50% → 80% → 100%)
最终垫片压缩量 ≈ 0.6~1.0 mm
💡 注意:金属垫片需控制法兰面粗糙度 Ra ≤ 1.6 μm,且使用前清洁无划痕。