密封機理及引起泄漏的因素

1、密封機理及引起泄漏的因素密封墊的泄漏現(xiàn)象當介質以一定壓力通過未作特殊加工和處理的兩相對靜止的結合面時，就會產生泄漏。分析這種現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)泄漏有四種形式：界面泄漏、滲透泄漏、擴散泄漏、破壞泄漏。滲透滲透泄漏滲透泄漏界面泄漏圖1.2.1界面泄漏。由于密封墊壓緊不夠，法蘭結合面光潔度不當，法蘭變形等，均會在密封界面上產生泄漏，如圖1.2.1。由流體力學分析兩結合面的間隙的大小影響泄漏量最大，采用軟墊料夾緊在法蘭面中，可防止泄漏。滲透泄漏。由于制造軟墊料的材質，大部為植物纖維（麻）、動物纖維（羊毛）、礦物纖維（石棉、石墨）、化學纖維（尼龍）等，實際上纖維之間有無數(shù)的微型縫隙，很容易被介質浸透，特別是在壓

2、力作用下，由于這種毛細現(xiàn)象，介質會滲透到低壓側來，形成滲透泄漏。（圖1.2.1）。擴散泄漏。在濃度差的推動下，介質通過密封間隙或密封材料的毛細管產生的物質傳遞而產生的泄漏，稱為擴散泄漏，擴散是分子運動的結果，注意擴散不是單方向的。在密封壓差極小或真空狀態(tài)，或密封氮、氫等滲透性物質，以及劇毒、放射性物質時要特別注意滲透和擴散的兩種泄漏。破壞泄漏。在密封結合部位工作條件比較惡劣，熱變形大，經(jīng)常承受振動、沖擊，安裝不當，緊固力過大，重復多次使用，壓縮變形，內應力集中，超過疲勞強度而破壞，材料老化、龜裂、變質均會造成破壞泄漏，這種泄漏造成的影響最大，危害也大，要加強防患。密封機理密封墊密封機理簡而言之

3、就是密封墊于密封結合面上在一定壓緊力作用下抵抗以上幾種泄漏以達到減少泄漏甚至零泄漏的目的。如圖1.2.1所示普通的法蘭連接。上下兩法蘭之間放入墊圈，擰緊螺栓后，上下法蘭把墊圈壓緊。被密封的介質可從墊片與法蘭面之間泄漏出來，即如前所述的界面泄漏。如墊片采用滲透性材料（如石棉），因其本體內存在毛細孔，所以介質也可通過墊片本身滲透出來，即如前所述的滲透泄漏。對于墊片材料的滲透泄漏來說，介質的滲透量與介質壓力、材料中毛細孔大小和長度、介質粘度等有關。介質壓力大，毛細孔大，則滲透量增大；而介質粘度大，毛細孔道長，則滲透時減小。墊片在上下法蘭間被壓緊，即使采用滲透性材料，其毛細孔也大大減小，因此其滲透量也

4、隨之減小。但要防止此種泄漏，可采用非滲透性材料（如金屬）作墊片，或在滲透性墊片外包以非滲透性薄皮（如金屬包石棉墊），或加填充劑等。介質從墊片與法蘭面之間的泄漏，與密封面的加工光潔度、墊片的材料性能及壓緊程度有關。如果密封面的加工光潔度高，則加工痕跡峰低谷淺，只要用小的壓緊力使墊圈產生微小的變形就足以填滿凹谷（圖1.2.2a），(a)(b)圖1.2.2以阻止介質泄漏。如加工粗糙，則加工痕跡峰高谷深，只有用大的壓緊力使墊圈產生大的變形方能將凹谷填滿。橡膠之類的密封墊圈，對于密封面的凹凸不平處容易變形而填滿，因此，用較小的壓緊力就可以達到完全壓緊的程度（圖1.2.2a），以防止介質泄漏。但是象金屬平

5、墊之類的密封墊圈，對于密封面的凹凸不平處難以變形而填滿，因此，往往使用了較大的壓緊力，還是不能達到完全壓緊狀態(tài)（圖1.2.2b）。從理論上說，要達到嚴密不漏，對于氣體來說，間隙須小于分子平均直徑，分子直徑小于或等于5A(1 A=10-7mm)。對于液體來說，如靠液體表面張力與內壓平衡，則當內壓為70kg/cm2，溫度為110時，間隙應小于7.210-6mm。事實上因為法蘭面上有油膜，所以間隙在10-4mm以下，一般就可以達到密封。然而法蘭在工作狀態(tài)下，由于介質壓力而使法蘭面之間的密封力減?。▏栏竦卣f，系指非自緊密封而言），因此，由于彈性變形的恢復，多少會造成一些局部間隙，間隙值遠大于10-6m

6、m。嚴格地說，任何一對法蘭之間總是泄漏的，只是泄漏量的不同。泄漏量非常小，達到允許的數(shù)值，即所謂不漏，泄漏量超過允許值即所謂漏。這個允許值沒有一個絕對的標準值，而與介質的毒性，易燃易爆的性質有關，劇毒的、易燃易爆的介質，其允許泄漏量極微，而一般介質可放寬，另一方面，某些介質微量泄漏不易被人們發(fā)覺，例如空壓站的一些設備和管路的法蘭連接，即使有些泄漏，不易被人們發(fā)覺，而認為是完好的。反之，某些介質微量泄漏易被人們發(fā)覺，例如渣油系統(tǒng)的設備和管路的法蘭連接，一有泄漏即留下痕跡。對于劇毒而其微量泄漏又不易被人們發(fā)覺的法蘭連接，必須予以特別重視。引起泄漏的因素 設備和管路法蘭連接引起泄漏的因素多種多樣，主

7、要的有以下幾方面：設計方面：密封結構、密封面型式及墊片選用不當；法蘭和螺栓的尺寸和材料選用不當；墊片的厚度和寬度不適當。制造及安裝方面：墊片和法蘭密封面上有凹坑、劃傷，特別是徑向刻痕；法蘭瓢曲；管路法蘭偏口、錯口、張口等（圖1.2.3）；(a)(a)(b)(c)圖1.2.3法蘭面上不清潔，粘著機械雜質；扳緊力不均，不夠或過度；螺栓材料弄錯，或合金鋼螺栓熱處理不恰當，或在同一法蘭上混用不同材質的螺栓。操作方面：溫度過高，驟熱，驟冷；壓力過高，預緊力不夠；螺栓、法蘭產生蠕變；墊片變質或產生蠕變；介質對墊片腐蝕或溶解；在運輸和操作中產生的振動，使螺栓松動。防止泄漏的措施如前所述，設備和管路法蘭連接引

8、起泄漏的因素是多種多樣的。因此，為了防止設備和管路的泄漏，也必須通過設計、制造、安裝及使用各方面的努力。在設計方面，必須根據(jù)設備和管路的介質和操作條件，選擇合適的密封結構，密封面型式及墊片種類，選擇合適的法蘭、螺栓及墊片的材料，確定適當?shù)姆ㄌm、螺栓及墊片的尺寸，并對制造和安裝提出必要的技術要求。在制造和安裝方面，必須按現(xiàn)行的技術條件和設計提出的技術要求，來完成設備和管路的制造和安裝，一定要做到“三老四嚴”。因為制造和安裝上的疏忽，往往會給使用廠家?guī)聿涣嫉纳踔潦菄乐氐暮蠊?，有些缺陷甚至要花很大的勞動力才能去除，例如管路法蘭有很大的錯口或張口，使用廠只有把法蘭割掉，重焊新的法蘭，才能把它去除。這樣，既浪費了人力和物力，又影響了生產。在設備和管路運用期間，要防止操作溫度和壓力超過設計規(guī)定，特別要防止驟熱驟冷。對于高溫設備，在開工升溫過程中或在長期運行一個時期后，如條件允許，一般可以熱緊一次，以消除墊片硬化以及法蘭和螺栓的蠕變而造成的松弛。對于低溫設備，在降溫過程中必須冷緊一次，以消除法蘭和螺栓之間的溫度差對密封性能的影響。在設備檢修后，對于一般墊片（例如石棉橡膠墊、金屬包石棉墊等）必