對壓力容器法蘭連接墊片密封泄露的分析

王艷榮 劉漢青

摘要：在工業生產實踐過程中，造成壓力容器泄露的原因主要源自于法蘭連接處的墊片失效。也正因如此，進一步研究與探討法蘭連接墊片的泄露現象則具有十分重要的現實意義。基于此本文筆者即結合個人實踐研究經驗與相關參考文獻，針對壓力容器法蘭連接墊片密封泄露原因進行詳細的闡述，以期為更好的了解泄露特性，解決泄露問題做出有益的鋪墊。

關鍵詞：壓力容器;法蘭連接;墊片;密封泄露

前言：

壓力容器作為一種十分常見的生產設備，在設計制作過程中往往會將其制成幾個部分，以便于后期的運輸、安裝與維修，因此常常會采用可拆卸的法蘭連接結構。可生產實驗表現，法蘭連接泄露事故時有發生，輕則浪費原材料、污染環境，重則產生爆炸、火災等。因此，做好法蘭連接密封性的控制尤為重要。而墊片恰恰對法蘭連接泄露失效具有較大的影響。所以筆者針對造成壓力容器法蘭連接墊片密封泄露的原因展開粗淺的探討，并提出墊片的具體選用對策，以期最大限度的避免泄露問題的發生。

1.壓力容器法蘭連接墊片密封泄露形式

一般來講壓力容器法蘭連接墊片密封泄漏主要表現在兩種形式，一種為滲透泄漏，一種為界面泄漏。所謂的滲透泄漏是指壓力容器的內部流體通過墊片內部孔隙而發生的泄漏問題。這是因為相較于金屬材料而言，非金屬材料墊片的內部組織相對較為松散，纖維與纖維之間往往存在著大量微細孔道，一旦墊片的內外兩側發生壓差時，壓力容器內部介質就會通過墊片本身的孔道出現滲透泄漏問題。由石棉與石墨等材料制作而成的墊片極易出現此種泄漏問題;所謂的界面泄露主要是指壓力容器的內部介質在墊片與法蘭接觸面之間出現的泄漏問題。此種泄漏問題的出現往往與墊片和法蘭接觸面的間隙尺寸有著十分密切的聯系，即墊片與法蘭接觸面的間隙尺寸越大，發生的泄漏問題也就越發嚴重。而外界振動、法蘭表面的光潔度較差，機械變形等問題都是引發密封接觸面間隙變大的因素之一。可以說，對于法蘭連接而言，界面泄漏是法蘭連接泄漏最為主要的一種表現形式。

2.壓力容器法蘭連接墊片密封泄漏因素

壓力容器法蘭連接墊片的密封效果，不僅會受到墊片本身性能，螺栓預緊力的影響，還會受到外界環境等諸多因素的影響。可以說造成壓力容器法蘭連接墊片密封泄漏的因素諸多，而要想切實控制好墊片密封性，就必須要清楚的掌握影響墊片發生泄漏問題的常見因素，以此為基礎做好日常的維護工作以及選擇最為適合的墊片參數。

第一，受到操作條件的影響。壓力容器法蘭連接墊片會受到實際操作條件的影響，而引發泄漏問題。如，操作壓力、溫度、介質性質等都屬于操作條件。這是因為當操作溫度過高時，介質黏性會隨之變小，相反的滲透性會逐步增強，也就導致了泄漏問題的出現。同時，在高溫環境下，無論是法蘭，還是墊片、螺栓都會產生蠕變、應力松弛，進而破壞整體的密封性能。

第二，受到螺栓預緊力的影響。雖然對螺栓的預緊力進行增大能夠進一步增強墊片本身的密封性能，但相應的預緊力的加大，也會造成墊片彈性逐步變差，甚至是被迫損壞，以至于引發泄漏問題。

第三，受到墊片系數的影響。在壓力容器法蘭連接密封設計過程中，整片系統m與最小壓緊力y值是最為重要的兩個參數。很多人認為m與y值僅僅和墊片材料、結構相關，可實際上m與y值和墊片寬度、操作環境以及押金面粗糙度等諸多因素都有著十分密切的聯系，且m與y紙二者之間也存在著內部聯系，均會影響到壓力容器法蘭墊片的密封性。

第四，受到墊片類型的影響。根據墊片材料，斷面形式可以將墊片分成不同的類型，而不同類型的墊片其所能夠適應的操作溫度與操作壓力都不盡相同。如若在實際生產中使用了不恰當的墊片，那么勢必會在工作過程中造成墊片失效，進而引發泄漏問題。

第五，受到化學腐蝕的影響。正是因為壓力容器時常處于特殊工作環境中，如若此時存在腐蝕性介質，而墊片本身的材料選取又不夠合適，那么墊片就會遭受到腐蝕問題，導致泄露。

3.墊片的選用與日常維護

通過上述分析我們可以看到影響壓力容器法蘭連接墊片密封泄露的因素眾多，要想切實控制好泄露問題，就必須要選擇適合的墊片參數，并且做好日常的維護工作，以此預防泄露問題的出現。

首先，在墊片的選用上應該綜合考慮到操作參數對法蘭連接墊片密封泄露情況所造成的影響;其次，墊片的厚度應該根據墊片本身的可壓縮性、法蘭壓緊面表面的實際粗糙度，墊片表面需要的比壓進行選擇。一般來講密封面加工良好且壓緊面平整光滑、壓力不高的工況下可選取厚度較小的墊片;再次，墊片寬度會對螺栓預緊力大小產生直接的影響，因此為了保證墊片不會失效，在較小密封壓力的工況下可以使用較窄的墊片，以確保法蘭結構的緊湊度;最后，做好墊片材料的選擇。這是因為在壓力容器使用中墊片往往會與操作介質直接進行接觸，因此墊片材料必須要充分考慮到介質本身的物理性能，操作壓力以及溫度等諸多影響因素的作用。也就是說要充分的考慮到墊片材料的使用范圍，以避免發生不必要的安全事故。

對于運行后的法蘭連接墊片密封，必須要進行定期的檢查，以確保密封性，常用的檢查方法如下：第一，用試錘輕擊墊圈、螺母，查看螺栓是否出現松動;第二，在高溫場合，對螺栓進行定期檢查;安裝碟簧于螺栓易松動的場合中;第四，查看法蘭間隙大小是否一直;第五，對有效壓緊壓力數值做好計算。

結束語：

正是因為法蘭接頭的密封性能會直接影響到壓力容器能夠安全運轉，所以，研究與探討法蘭連接中可能出現的泄露現象則具有十分重要的現實意義。特別是墊片對法蘭連接泄漏失效具有較大影響，而導致墊片泄露的因素眾多，且各個因素之間還會相互作用、相互影響。所以，在墊片的選擇上就更要做好綜合考量工作，同時做好定期的檢查工作，以便于更好的控制泄露問題。

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