容器法蘭用纏繞墊片內外環的加工改進

邊東梅

（新疆烏魯木齊石化公司設備安裝公司，烏魯木齊830019）

1 引 言

筆者公司某車間生產一種夾持在兩個獨立的連接件之間的墊片，其作用是在預定的使用壽命內，保持兩個連接件間的密封。

密封元件或稱墊片主體是阻止泄漏的關鍵部分，常用非金屬材料如柔性石墨制作，也可以用剛性或者柔性的金屬材料制作，一般用于工作介質溫度和壓力較高的場合。而通常是在非金屬材料中插入金屬材料予以增強，這樣也方便了如柔性石墨等容易破碎材料密封元件的制作加工。

回彈性優良的金屬纏繞式墊片適用以下場合：（1）負荷不均勻部位；（2）接合力容易松弛部位；（3）溫度與壓力周期性變化、有沖擊的場合，主要在泵、閥門、換熱器、塔、人孔等法蘭連接處作為密封元件使用，廣泛應用于石化、機械、電力、冶金等部門。

在實際生產墊片中，增強的金屬材料我們選用厚度0.2mm 左右的V 形不銹鋼帶，通過粘結劑和纏繞機的設備輥壓作用將柔性石墨和不銹鋼帶貼合在一起。

2 分析金屬纏繞式墊片的結構

金屬纏繞式墊片被廣泛應用于工業生產中，其回彈性能非常好，它是以金屬帶和非金屬填充帶為原材料、將兩種材料螺旋交替纏繞后而成，并在開始及末端用點焊方式將金屬帶固定，常用于容器或管道法蘭之間的密封連接、機器設備的機件與機件之間的密封連接。

金屬纏繞式墊片的特性除壓縮、回彈性能好外，可消除壓力、溫度變化和機械振動的部分影響，還能在高溫、低壓、高真空、沖擊振動等循環交變的各種苛刻條件下，基本保持其優良的密封性能。

纏繞式墊片按其結構不同可以分為4 種型式：基本型；帶內環型；帶定位環型；帶內環和定位環型，如圖1～圖4。

圖1 基本型（A 型）金屬纏繞式墊片結構示意圖

圖2 帶內環型（B 型）金屬纏繞式墊片結構示意圖

圖3 帶定位環型（C 型）金屬纏繞式墊片結構示意圖

圖4 帶內環和定位環型（D 型）金屬纏繞式墊片結構示意圖

3 墊片內環和定位環的作用分析

通過改變墊片的材料組合，可以解決各種介質對墊片的化學腐蝕問題，而其結構密度可以依據不同的鎖緊力要求來制作；為了加強墊片主體和使用中的準確定位，金屬纏繞式墊片設有金屬內外加強環，利用內外加強環來控制其最大壓緊度。

金屬纏繞帶的斷面形狀使金屬纏繞式墊片獲得了一定的彈性，再加上內外環，則當墊片本體（纏繞部分）受壓時內外環分別受到一定的拉力和壓力；當墊片本體（纏繞部分）受到載荷下降后，內外環儲存的能量釋放，提高了墊片的回彈力。

外加強環或外環材料均為實體金屬，其作用是有利于密封元件安裝時定位對中，防止密封元件過分壓縮而破壞，限制墊片受壓時向外膨脹、防止墊片吹出，減少法蘭轉動。

內加強環或內環材料也為實體金屬，按其位置要接觸介質流體，其材料應該能夠抵御密封介質的腐蝕，一般而言，內加強環的作用是可以阻止由于過度緊固造成的墊片壓損，防止密封元件與容器或管道法蘭之間的空隙，以避免此空隙干擾介質流體的流動，以及由此引起的流體渦流對墊片的沖蝕。

圖5 換熱器用金屬纏繞式墊片（帶筋）示意圖

4 壓力容器法蘭用纏繞墊片內外環加工的難點

4.1 加工難點

壓力容器法蘭用纏繞墊片、管殼式換熱器用纏繞墊片，一般其公稱直徑都在DN300 以上，在制作生產中發現，纏繞式墊片生產前期所設計使用的加工工裝只能加工規格較小的內外環。雖然我廠為配套生產購買了大尺寸纏繞機，但是大于DN300 的墊片卻無法保質保量地生產，這是因為受到現有沖床設備與內外環加工工裝的約束，較大直徑尺寸的內、外環無法進行機加工，只能選擇外委加工，大大減少了產量并降低了企業效益。

首先，加工這種較大公稱直徑尺寸墊片的內、外環，一般需要先將整板用剪板機剪成寬度為2mm、3mm 等的板條待用，然后將板條在彎環機上進行反復滾壓彎環，并反復測量環形尺寸。如果尺寸接近工藝要求，至少需要兩人配合才能進行下一步，即其中一人用手固定一個尺寸，另一人測量，根據實測結果不斷調整彎環的對接部位尺寸，直到合適后剪斷、焊接、打磨。

4.2 難點分析

（1）一般這種不固定環形尺寸偏差約1mm，在沒有合適工裝胎具的加工條件下準確確定外圓尺寸困難，一旦焊接后發現尺寸有誤，返工很麻煩，同時對環的變形嚴重、平面度質量影響很大，后續工序無法保證校驗精度。

（2）在實際彎制過程中未封閉的環狀，其圓度很影響測量尺寸，剪斷后拼對焊接也很容易錯邊，須反復核對、校正修復，不僅效率很低、外觀質量也不令人滿意。

（3）薄板焊接中手工對拼，焊接后環的平整度很難把握在標準要求范圍之中，其變形嚴重影響后續工序所需的加工精度。

5 大尺寸纏繞墊片內外環加工胎具的研制

如何采用簡單的方法使環在彎制后剪切兩端的對焊拼接頭時外圓的尺寸能夠固定，同時在焊接時又能將兩端的對接拼頭固定住，以保證焊縫的平整呢？

我們發現車床夾持軸類、盤類等圓形工件常用三爪卡盤，四爪卡盤沒有自動定心的作用，但可以通過調整四爪位置，裝夾各種矩形的、不規則的工件，這些卡盤爪可以縮放。

卡盤徑向移動的原理能不能用到墊片內外環彎環后的固定中？為此我們最后決定以常用的螺柱代替可縮放的卡爪，同時還可以用螺柱上的緊固螺母來固定壓緊環形工件。我們設計了一個簡單的圓形平臺，用以支撐內外環的環形平面；在圓形平面上以圓心為基準放射狀均布著8 個槽，帶緊固螺母的螺柱在槽中可以來回滑移，一是限制內外環形的徑向尺寸，二是用緊固螺母軸向固定內外環薄板。我們利用20mm 厚廢舊鋼板，按照DN300 以上墊片內外環的外圓尺寸開始放量、下料、車、劃線、銑槽、配螺母螺柱。制作后立即投入使用，達到了預期目標。

圖6

6 結 語

通過大尺寸內外環彎環對焊胎具的研制與應用，利用普通剪板機將鋼板剪成條狀，彎環后使用對焊胎具即可簡單快速定位、施焊，加工出符合尺寸要求的內外環，順利解決了大于DN300 的墊片生產質量制約難題，填補了纏繞式墊片生產的空白，一方面增強了本廠生產能力，另一方面提高了產品合同履約能力，穩定了市場占有能力，同時創造了更多的生產利潤。

［1］ GB/T4622.1-2009，纏繞式墊片分類［S］.

［2］ JB/T 4719-1992，管殼式換熱器用纏繞墊片分類［S］.