垫片
1. O形环
2. 纤维材质的垫片
3. 纸质垫片
4. 汽缸盖的盖垫片
垫片（gasket）是一种密封件，可以填满二个相配合表面之间的空隙，用来让二个工件彼此接合，即使在受到压缩时也不会有泄漏的情形。[1]
垫片可以填平表面一些不规则的部分，因此允许工件的接合表面有些许的缺陷。垫片一般是由片材切割分工而成。
一些特殊应用下的垫片（例如高压蒸气系统中用的垫片）其中可能会有石棉。不过因为暴露在石棉下可能会有的健康风险，实务上会用没有石棉的垫片材料[2]
一般来说，理想的垫片材质是可以允许一定程度变形的材料，因此在装配时可以形变，填满对应的空间（包括一些轻微的不规则处），有些垫片需要在表面直接加上密封剂才能让垫片正常工作。
有些管路中使用的垫片是完全用金属所制，使用座表面来实现密封，其中会用到金属本身的弹簧特性（应力会接近材料的降伏强度σy，但不会超过）。这在一些环状接合（RTJ）或是金属垫片中是常见的，称为R-con及E-con压缩型接合[3]。
特性[编辑]
垫圈通常由扁平材料、片材（例如纸、橡胶、硅树脂、金属、软木、毛毡、氯丁橡胶、丁腈橡胶、玻璃纤维、聚四氟乙烯（也称为PTFE或特氟隆）或塑料聚合物（例如聚氯三氟乙烯）制成。
对于压缩垫片材料而言，工业应用中有效垫片的更理想特性之一是能够承受高压缩负载。大多数工业垫片应用涉及螺栓施加2,000磅力每平方英寸（14,000,000帕斯卡）或更高的压缩力。一般来说，有几个事实可以提高垫片的性能。经过多次尝试和检验的一项原则是：“垫圈上施加的压缩负荷越大，其使用寿命越长”。
失败原因[编辑]
不均匀分布的压力[编辑]
压力不均可能由多种因素造成。首先是人为因素：螺栓预紧力施加不对称会导致压力不均。理论上，法兰压紧时，密封面应绝对平行；然而，实际操作中，管道中心线不可能完全同心，螺栓拧紧时法兰上的弯矩会使法兰出现不连续性。不对称连接会导致密封面或多或少的变形，压力降低，运转负荷下降，容易发生泄漏。第三，螺栓布置密度对压力分布有显著影响，螺栓越密集，压力越均匀。
应力松弛和扭矩损失[编辑]
拧紧法兰上的螺栓。由于振动、温度变化以及螺旋缠绕垫片应力松弛等因素，螺栓的张力会逐渐降低，导致扭矩损失，从而造成泄漏。一般来说，较长的螺栓和较小的螺栓直径能更好地防止扭力损失。使用细长的螺栓是防止扭矩损失的有效方法。将螺栓加热一段时间使其拉伸，然后保持一定的扭矩，也能非常有效地防止扭矩损失。垫片越薄越小，扭力损失越大。此外，应避免机器和管道本身的剧烈振动，并使其与相邻设备的振动隔离。密封表面的冲击不容忽视。避免对已拧紧的螺栓造成冲击可以防止扭力损失。
表面不光滑[编辑]
密封件的加工必须到位，否则会导致泄漏。表面过于光滑会导致垫片材料在压力下被吹出。表面加工不平整则会形成泄漏通道。一个好的经验法则是将表面加工至32RMS粗糙度。这样既能确保表面平整，又能确保垫片在受压时能牢固咬合。
金属增强垫片[编辑]
采用金属芯涂垫片时，芯材两侧均涂上柔韧的可塑性密封剂。压力等级最高可达 300 级，并配有加强型金属密封。坚固的金属芯可防止压力密封失效，而柔软的芯材则确保了卓越的密封性能。
相关条目[编辑]
参考资料[编辑]
- ^ 存档副本. [2025-02-04]. （原始内容存档于2024-12-10）.
- ^ "Gaskets and Gasketed Joints", John Bickford, Retrieved April 21, 2016
- ^ Outperforming Conventional Flanges. [2017-03-03]. （原始内容存档于2014-04-04）.
外部链接[编辑]
- 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