垫片的密封性与表面应力

　　即使在很低的工作压力下，垫片也须压在法兰上，并具有一个确定的最小表面压力，以保证材料填入表面的凹凸不平之处，这种变形应力与垫片材料的性质和可压缩性(或变形性)有关。

　　设计垫片还要考虑总的外加应力和温度对所用材料的影响。有时，压力常常会超出正常工作状态，这一点是不可忽视的。例如，在设备进行压力试验时，所用的压力可能为工作压力的两倍。同样，如果不用适当的膨胀装置加以补偿，管道的热膨胀产生的力能压坏垫片。

　　作为超载受力的结果，所有材料都受到不同程度的损坏。如前面所指出的那样，它们丧失了强度和在去除外加应力后恢复的能力，很重要的一点是，垫片设计人员要晓得这些限制，以便在组装时避免垫片应力过高，或在工作条件下避免应力超出其能力。

　　表1列出了优质压制石棉纤维的最大许用应力值。其他材料的性能，可以在比较的基础上加以评定。

　垫片的表面光洁度

　　表面光洁度之所以重要，仅在于它决定着厚度和可压缩性，这是垫片材料在法兰间隙中起物理屏障作用所需要的。然而，这可能支配所采用的材料类型及垫片的最终性能。例如，一种能与较粗糙表而很好密合的弹性材料，在所需的工作压力下可能被挤出，或者与有关流体或使用温度不相适应，在上述情况下，为了改用一种具有高密封压力的较硬材料，很可能不得不采用吏高的光洁度。

　　较薄的材料比较厚的同类材料能承受更大的压缩应力，这对垫片使用的大多数材料都是适用的。再有，当采用较薄材料时，金属面要有一个更高的表面光洁度。

　　表2中列出了对各种标准板材在不同表面应力(工作压力下)和不同表面光洁度下，推荐采用的最小垫片厚度值。

　　车削的法兰一般具有峰状的沟纹，这种沟纹实际上减小了垫片承受法兰载荷的面积。这增加了表面应力和垫片的压缩。在这种情况下，垫片厚度可减小到每栏右边示出的数值(假设法兰是刚性的和不变形的)。

　　用于各种表面应力(工作压力)和表面光洁度，对中等表面应力值来说，采用邻近较厚度等级的材料。

　　虽然就一切情况而论，为了免除垫片补填表面凹凸不平的必要，表面光洁度较高似乎是所希望的，但这可能造成多余的浪费。表而光洁度要求应与有关的工作条件和所用的垫片材料联系起来，而不靠一般性建议。还有一点考虑就是，表面光洁度过高，并非所希望的，因为会造成夹贴不紧，特别是在使用较硬的垫片材料时，易发生挤出现象。因此，当精加工的纹路与流体作用压力方向相切时，情况比较有利，有些权威人士甚至建议法兰表而要加工出“防滑”沟纹——这可以利用一种圆头刀来切制，对于厚度为 0.50mm(0.020in)以上的垫片，沟纹深度约为0.125mm(0.005in),对于较薄材料，约为上述深度的一半，另有一点很重要的就是，法兰面必须平行，并且要在压紧状态和液压静力端载荷作用下具有抵抗变形的足够刚性。工作载荷下的变形常常被称作法兰自旋，它相当影响垫片的工作条件。许多时候也与法兰结构有关，对于螺栓来说，应根据能使法兰载荷分布均匀的原则来选择其间距，不过，这可能不得不牺牲其他方面的一些实际需要。然而，在许多情况下，这种结构因素通过采用标准法兰面被固定下来。

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