墊片

一些密封零件及墊片
1. O形環
2. 纖維材質的墊片
3. 紙質墊片
4. 汽缸蓋蓋墊片

墊片(gasket)是一種密封件,可以填滿二個相配合表面之間的空隙,用來讓二個工件彼此接合,即使在受到壓縮時也不會有洩漏的情形。[1]

墊片可以填平表面一些不規則的部份,因此允許工件的接合表面有些許的缺陷。墊片一般是由片材切割分工而成。

一些特殊應用下的墊片(例如高壓蒸氣系統中用的墊片)其中可能會有石棉。不過因為暴露在石棉下可能會有的健康風險,實務上會用沒有石棉的墊片材料[2]

一般來說,理想的墊片材質是可以允許一定程度變形的材料,因此在裝配時可以形變,填滿對應的空間(包括一些輕微的不規則處),有些墊片需要在表面直接加上密封劑才能讓墊片正常工作。

有些管路中使用的墊片是完全用金屬所製,使用座表面來實現密封,其中會用到金屬本身的彈簧特性(應力會接近材料的降伏強度σy,但不會超過)。這在一些環狀接合(RTJ)或是金屬墊片中是常見的,稱為R-con及E-con壓縮型接合[3]

聚四氟乙烯(PTFE)的墊片

特性

墊圈通常由扁平材料、片材(例如橡膠、矽樹脂、金屬軟木毛氈氯丁橡膠丁腈橡膠玻璃纖維聚四氟乙烯(也稱為PTFE或特氟隆)或塑料聚合物(例如聚氯三氟乙烯)製成。

對於壓縮墊片材料而言,工業應用中有效墊片的更理想特性之一是能夠承受高壓縮負載。大多數工業墊片應用涉及螺栓施加2,000磅力每平方英寸(14,000,000帕斯卡)或更高的壓縮力。一般來說,有幾個事實可以提高墊片的性能。經過多次嘗試和檢驗的一項原則是:「墊圈上施加的壓縮負荷越大,其使用壽命越長」。

失敗原因

=== 不均勻分佈的壓力 壓力不均可能由多種因素造成。首先是人為因素:螺栓預緊力施加不對稱會導致壓力不均。理論上,法蘭壓緊時,密封面應絕對平行;然而,實際操作中,管道中心線不可能完全同心,螺栓擰緊時法蘭上的彎矩會使法蘭出現不連續性。不對稱連接會導緻密封面或多或少的變形,壓力降低,運轉負荷下降,容易發生洩漏。第三,螺栓佈置密度對壓力分佈有顯著影響,螺栓越密集,壓力越均勻。

應力鬆弛和扭矩損失

擰緊法蘭上的螺栓。由於振動、溫度變化以及螺旋纏繞墊片應力鬆弛等因素,螺栓的張力會逐漸降低,導致扭矩損失,從而造成洩漏。一般來說,較長的螺栓和較小的螺栓直徑能更好地防止扭力損失。使用細長的螺栓是防止扭矩損失的有效方法。將螺栓加熱一段時間使其拉伸,然後保持一定的扭矩,也能非常有效地防止扭矩損失。墊片越薄越小,扭力損失越大。此外,應避免機器和管道本身的劇烈振動,並使其與相鄰設備的振動隔離。密封表面的衝擊不容忽視。避免對已擰緊的螺栓造成衝擊可以防止扭力損失。

表面不光滑

密封件的加工必須到位,否則會導致洩漏。表面過於光滑會導致墊片材料在壓力下被吹出。表面加工不平整則會形成洩漏通道。一個好的經驗法則是將表面加工至32RMS粗糙度。這樣既能確保表面平整,又能確保墊片在受壓時能牢固咬合。

金屬增強墊片

採用金屬芯塗墊片時,芯材兩側均塗上柔韌的可塑性密封劑。壓力等級最高可達 300 級,並配有加強型金屬密封。堅固的金屬芯可防止壓力密封失效,而柔軟的芯材則確保了卓越的密封性能。

相關條目

參考資料

  1. ^ 存档副本. [2025-02-04]. (原始内容存档于2024-12-10). 
  2. ^ "Gaskets and Gasketed Joints", John Bickford, Retrieved April 21, 2016
  3. ^ Outperforming Conventional Flanges. [2017-03-03]. (原始内容存档于2014-04-04). 

外部連結

  • Bickford, John H.: An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints, 3rd ed., Marcel Dekker, 1995, pg. 5
  • Latte, Dr. Jorge and Rossi, Claudio: High Temperature Behavior of Compressed Fiber Gasket Materials, and an Alternative Approach to the Prediction of Gasket Life, FSA presented Paper, 1995, pg. 16