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高温下的法兰垫片失效形式
添加:2019-8-13 14:16:03    游览:1524    来源:www.aosailuo.cn

法兰垫片

  垫片是借助于螺栓的预紧载荷由法兰面实施压紧, 使其产生弹性塑性变形, 填充一对法兰密封面之间的几何间隙, 切断或阻止流体泄漏。在高温情况下, 垫片由于受到高温的影响而产生了脆化、高温蠕变等一系列变化, 从而导致垫片密封能力下降, 最后产生泄漏 。常见的垫片失效形式为垫片的蠕变松弛失效、垫片的高温回弹性失效和垫片的高温强度失效。

  1、高温下的蠕变松弛失效

  垫片在长时间恒定应力作用下变形量不断增加的现象称为垫片的蠕变。而垫片的应力松弛是垫片在初始压紧力作用下,经过一定的时间所产生的垫片的应力逐渐降低的现象。垫片的松弛实际上就是垫片材料蠕变的另一种形式, 它们是相互作用、相互依赖的。在高温工况下,随着时间的不断增加,垫片材料产生老化,热失重增加,垫片的蠕变逐渐增大;同时加工制造过程中形成的垫片内应力逐渐释放,使垫片产生应力松弛 ;蠕变松弛的相互影响和共同作用导致垫片表面的残余应力逐渐越小,如果残余应力小到低于垫片的工作密封比压,就会产生泄漏现象。蠕变松弛率的大小实际上反映了工况条件下垫片表面保持残余压紧应力的能力。尽管温度和应力都是影响垫片的主要原因,但是温度对蠕变松弛的影响比应力的影响大得多。

  推荐OTHELLO(奥赛罗)防腐蚀四氟垫片,具有良好的耐腐蚀性和不老化性,经过特殊加工后,耐蠕变性和耐冷流性良好,在宽广的温度范围内可以长期安全地使用。能抵抗各种化学物质,能够适应不平坦和刮伤的表面。适用于化工、发电、造纸、炼油、机械等工业场合的管道和设备,特别适用于碳氢化合物和强腐蚀场合。

  2、高温下的压缩回弹性失效

  为了保证预紧时垫片表面和法兰面能够形成初始密封, 需要垫片有良好的压缩性。而当设备投入运行后 , 随着温度的不断升高, 垫片产生蠕变 , 加上螺栓伸长, 会导致法兰面和垫片表面产生相对分离的倾向。为了保证垫片在高温工作环境下不会发生泄漏, 垫片必须有足够的回弹量来补偿由高温引起的蠕变。在高温高压下,由于温度和压力的波动,导致垫片的蠕变加剧,垫片材料的弹性模量、屈服极限将大幅度降低,垫片压缩量增大,塑性变形量增加,故回弹性能下降。如果此时密封介质的压力也很高,垫片就有被介质压力吹出的趋势,直至最终发生突然泄漏事故。

  3、高温下的强度失效

  垫片在长时间高温作用下,其材料性能会发生很大的变化,这时无论是应力的波动还是介质的腐蚀作用都会造成垫片的强度失效。

  在高温硫化物或氯离子腐蚀环境下,一般都采用石墨金属缠绕垫片,垫片的不锈钢内加强环或内圈缠绕钢带裸露在介质中,容易产生硫化物或氯离子引起的应力腐蚀,最终造成垫片内环或钢带断裂而造成强度失效 ;另一种情况是石墨金属复合垫片中,石墨材料中的硫离子、氯离子含量超标,垫片的金属骨架也会因应力腐蚀而产生突然的断裂失效。

  垫片在高温工况下长时间工作后, 由于其弹性模量、屈服极限将大幅度降低而导致法兰面与垫片面之间产生分离,这时就需要对螺栓进行热紧。然而随着工作时间的延长,垫片的材料性能会发生很大变化 ,如材料发生脆化、硬化、老化等,热紧过程中有可能使垫片突然溃裂,造成垫片在高温下的强度失效。

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