奧賽羅 四氟墊片OTH-2100
一、墊片密封機理
泄漏即介質從有限空間內部流動到外部，或者從外部進入有限空間內部。介質流動通過內外空間的交界面即密封面發生泄漏。造成泄漏的根本原因是由于接觸面上存在間隙，而接觸面兩側的壓力差、濃度差則是泄漏的推動力。由于泄漏面的形式及加工精度等因素的影響，密封面上存在間隙在所難免，這就會造成密封面不完全吻合，從而發生泄漏。要減少泄漏，就必須使接觸面最大程度地嵌合，即減小泄漏通道的截面積、增加泄漏阻力，并使之大于泄漏推動力。對密封面施加壓緊載荷，以產生壓緊應力，可提高密封面的接觸程度，當應力增大到足以引起表面產生明顯的塑性變形，就可填補密封面的間隙，堵塞泄漏通道。使用墊片的目的就是利用墊片材料在壓緊載荷的作用下較容易產生塑性變形的特性，使之填平法蘭密封面的微小凹凸不平，從而實現密封。
二、 墊片密封的泄漏形式
螺栓法蘭墊片連接中，墊片是最主要的密封元件。對于非金屬墊片來說，連接的密封是通過擰緊螺栓，造成法蘭與墊片接觸表面及其墊片內部較大的壓緊應力，從而一方面使墊片表面與法蘭表面緊密貼合、填滿法蘭表面的微間隙，另一方面減小墊片材料的孔隙率、亦即減小被密封流體的泄漏通道。由于任何制造或加工方法都不可能形成絕對光滑的理想表面，也不可能實現密封面間的完全嵌合以及密封件本身孔隙的完全阻塞，所以在相互接觸的密封面間和密封件的內部總是存在著微小的間隙或通道。因而，對墊片密封來說，泄漏總是不可避免的。當介質以一定的壓力通過螺栓法蘭連接時，總會在密封點處出現泄漏，分析這種現象，可以發現它是以兩種形式出現的，即所謂的“界面泄漏”和“滲透泄漏”。
三、 墊片密封過程
在加載過程中，泄漏率隨墊片的壓縮變形量而變化。當軸向壓緊載荷小于一定的值時，盡管墊片已產生了一定的壓縮變形量，但泄漏仍然很嚴重，基本上沒有密封能力;繼續增加壓緊載荷，墊片的壓縮變形量隨之增大，泄漏率逐漸減小;但當軸向壓緊載荷大到一定程度時，泄漏率幾乎不變。在卸載過程中，墊片的壓縮變形量隨壓緊載荷的減小而減小，相應的泄漏率隨之而增大，但在同一軸向載荷下，卸載時的泄漏率遠較加載時所對應墊片的應力下的泄漏率小。當軸向載荷減小到一定程度時，盡管墊片的彈性變形尚未完全消失，仍具有一定的回彈能力，但泄漏率已急劇增大。
四、 影響墊片泄漏的主要因素
對墊片密封來說，其泄漏狀況與被密封介質的物性、工況條件、法蘭密封面的粗糙程度、壓緊應力以及墊片的基本特性、尺寸、加載卸載歷程等諸多因素有關。
1. 被密封介質物性的影響
采用同樣的密封連接形式，在同樣的工況條件下，氣體的泄漏率大于液體的泄漏率，氫氣的泄漏率大于氮氣的泄漏率。這主要是由于被密封介質的物性參數不同造成的。在被密封介質的物理性質中，黏性的影響最大。黏度是流體摩擦力的量度，對于黏度大的介質，其泄漏阻力大，泄漏率就小;對于黏度小的介質，其泄漏阻力小，泄漏率就大。
2. 工況的影響
墊片密封的工況條件包括戒指的壓力、溫度等。不同的壓力、溫度下其泄漏率的大小不同。密封面兩側的壓力差是泄漏的主要動力，壓力差越大，介質就越易克服泄漏通道的阻力，泄漏就越容易。溫度對連接結構的密封性能有很大的影響。研究表明，墊片的彈、塑性變形量均隨溫度增大而增大，而回彈性能隨溫度增高而下降，蠕變量則隨溫度的升高而增大。且隨著溫度的升高，墊片的老化、失重、蠕變、松弛現象就會越來越嚴重。此外，溫度對介質的黏度也有很大的影響，隨著溫度的升高，液體的黏度降低，而氣體的黏度增加。溫度越高，泄漏越容易發生。
3.法蘭表面粗糙度的影響
相同的墊片預緊比壓下，法蘭表面粗糙度不同，泄漏率亦不一 樣。（相關閱讀：法蘭情況對墊片選擇的影響）通常，表面粗糙度越小，泄漏量越小。研磨過的法蘭密封面其密封效果要比未研磨的法蘭密封面的密封效果好。這主要是由于粗糙成俗小的密封表面其凹凸不平易被填平，從而使得界面泄漏大小 為減少。
4.墊片壓緊應力的影響
墊片上的壓緊應力越大，其變形量就越大。墊片的變形一方面有效地填補了法蘭表面上的不平度，使得界面泄漏大為減小;另一方面使得墊片本身內部毛細孔被壓縮，泄漏通道的截面減小泄漏阻 力增加，從而泄漏率大大減小。但是如果墊片的壓緊應力過大，則易將墊片壓潰，從而失去回彈能力，無法補償由于溫度‘壓力引起的 法蘭面的分離，導致泄漏率急劇增大。因此要維持良好的密封，必須使墊片的壓緊應力保持在一定的范圍內。
5. 墊片性能和幾何尺寸的影響
(1)墊片基本性能的影響 墊片基本性主要包括兩部分，一是墊片的力學能力，它包括墊片的壓縮回彈特性、蠕變和應力松弛特性等;而是墊片的基本密封 性能。墊片的基本性能對連接的密封性能影響很大。 螺栓法蘭墊片連接的密封本質上是通過墊片變形，以增加流體流動阻力來實現的。墊片的壓縮特性部分的反應了其表面與法蘭面嵌合，形成初始密封的能力。在操作條件下，由于螺栓的伸長和法 蘭的變形，使法蘭面和墊片產生相對分離(墊片所受壓縮應力減少)的傾向，這時連接的緊密與否很大程度上取決于墊片的回彈能 力。蠕變和應力松弛是相聯系的，它反映了墊片材料在一定溫度和 載荷作用下其變形隨時間的增加而增加、其應力隨時間的增加而減小的變化規律。蠕變和松弛是導致高溫密封連接泄漏率增大的重要原因。墊片密封性能表征了泄漏率與介質壓力、墊片殘余壓緊力和溫度的關系，是墊片密封能力的一項綜合指標。
(2)墊片尺寸的影響
①墊片厚度的影響 在同樣的壓緊載荷、同樣的介質壓力作用下，泄漏率隨墊片厚度的增加而減少。這是由于在同樣的軸向載荷作用下，厚墊片具有較大的壓縮回彈量，在初始密封條件已經達到的情況下，彈性儲 備較大的厚墊片，比薄墊片更能補償由于介質壓力引起的密封面間的相對分離，并使墊片表面保留較大的殘余壓緊應力，從而使得泄漏率減少。但不能說墊片越厚，其密封性能越好。這是因為，墊片 的厚度不同，建立初始密封的條件也不同，由于端面上摩擦力的影響，墊片表面呈三向受壓的應力狀態，材料的變形抗力較大;而墊 片中部，受端部的影響較小，其變形抗力也較小。在同樣的預緊載 荷下，墊片中部較墊片表面更容易產生塑性變形，此時，建立初始密封面也越困難，故當墊片厚度達到一定數值以后，密封性能并無改變甚至惡化。此外，墊片越厚，滲透泄漏的截面積越大。滲透泄 漏率也就越大。
②墊片寬度的影響
在一定的范圍內，隨著墊片寬度的增加，泄漏率呈線性遞減。 這是因為在墊片有效寬度內介質泄漏阻力與泄漏通道的長度(正比 于墊片寬度)成正比。但也不能說，墊片越寬越好，因為墊片越寬，墊片的表面積就越大，這樣要在墊片上產生同樣的壓緊應力，寬墊片的螺栓力就要比窄墊片大得多。
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