工業應用中纏繞墊密封的幾個誤區

王 江（中國有色（沈陽）泵業有限公司，遼寧　沈陽　110144）

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工業應用中纏繞墊密封的幾個誤區

王 江
（中國有色（沈陽）泵業有限公司，遼寧沈陽110144）

摘要：纏繞墊是漿體輸送設備的常用密封件，在工業實踐中，會對纏繞墊密封進行一些改進，以求達到更好的密封效果，但這些改動并不一定有好的作用，本文將分析幾個使用誤區。

關鍵詞：纏繞墊；密封；法蘭；改進

金屬纏繞墊用于法蘭密封，由纏繞鋼帶（如V形不銹鋼帶）與各種填充料（石棉、石墨、聚四氟乙烯等）交替纏繞而成，根據法蘭形式可增加內環和定位環。

法蘭密封有各種標準，同樣的，纏繞墊也有GB/T 4622、HG/T 20610 （20631）、JB/T 90等標準。但在工業應用中，為了強化某些性能，會在標準基礎上對纏繞墊進行改進。標準中各參數并非最優，是在滿足基本要求基礎上約定俗成，所以有改動的空間。本文將分析纏繞墊所做的改動，是否有利于密封性能。

文中的纏繞墊密封，按突面法蘭＋帶內外環纏繞墊來考慮。

1 纏繞墊密封原理

纏繞墊置于法蘭對之間，通過螺栓施加預緊力，纏繞墊填充料填滿法蘭和纏繞墊之間間隙，并形成遠大于工作壓強的預緊密封壓力，此時纏繞墊應具有很大的回彈力；管道內部充壓后，密封接觸壓力稍降低，仍遠大于工作壓強；運行一段時間后，法蘭、纏繞墊、螺栓螺母等零件會有時效松弛，而此時的密封壓力必須大于工作壓強，如此達到密封效果。用于液體密封時，纏繞墊可最大工作于26MPa壓強下，更高的壓強會破壞這種結構和材質。

一般情況下，纏繞墊設計需滿足兩方面要求：

（a）最小有效壓緊力值Y達到70MPa（只與密封墊的材料、形狀有關）

（b）墊片系數m（預緊力與系統壓力之比，與墊片種類、尺寸、形狀、溫度、介質壓力、粗糙度等有關）≥3。

2 纏繞墊密封的幾個誤區

2.1 螺栓預緊力過大

理論上螺栓預緊力只要滿足密封要求即可，而工業應用中經常施加過大的預緊力，原因如下：

（1）螺栓預緊通常采用扭矩扳手，扳手本身有誤差，而且扭矩轉換成螺栓力會受材質、螺紋規格、粗糙度、潤滑條件等影響，因此給定的安裝扭矩往往偏大，甚至按照螺栓的安全扭矩較大值安裝；

（2）傳統觀念認為，壓得越緊，密封就越嚴，一遇到密封問題，第一個想到的就是增加預緊力，螺栓強度不夠就用高等級螺栓；

（3）一些復雜工況，如高壓強波動、強振動沖擊等情況下，也會用增加螺栓預緊力的方法來加強密封、提高螺栓壽命。

不管出于何種目的，盲目的增加螺栓預緊力都是不可取的。暫且不論法蘭、螺栓、螺母的強度，單從纏繞墊的角度考慮，過大的預緊力會帶來以下問題：

（1）密封帶理想的壓縮率18%～30%，高強度螺栓預緊時可以壓縮到接近內外環，壓縮后的回彈率要大于15%。如果預緊力過大，超過纏繞墊設計壓縮率，將導致密封帶內部應力過大，回彈率降低甚至材料失效，降低振動工況、材料蠕變等情況下的密封性能；

（2）內環的作用是約束纏繞墊的向內膨脹變形，一般較窄，如果預緊力很大，密封帶內部壓強過大，內環受到的外壓超出承受極限，內環會變形甚至斷裂，失去保護作用，同時纏繞帶內側焊點崩開，纏繞墊將會失效；

（3）螺栓預緊力大到一定程度，密封帶厚度壓縮到內外環厚度，同時法蘭盤變形，外環成為受力的支點，密封帶的間隙會增加，這些變化將直接導致密封泄露。

2.2 纏繞墊密封面加寬

在密封效果不好時，有人想到了加寬密封面，即纏繞帶的寬度，現場使用效果也很好。在標準手冊的基礎上加寬密封面真的有效嗎？

在保證有效壓緊力的情況下，加寬密封面會需要更大的螺栓預緊力，因此，預緊力富余的情況下，加寬密封面可以更好密封，前提是法蘭和螺栓強度足夠。

但是，如果加寬密封面后，有效壓緊力不滿足密封要求，則密封效果下降。

2.3 接觸面粗糙度要求過高

法蘭密封面的表面粗糙度，氣體密封時Ra<3.2，液體密封時Ra<12.5，標準要求Ra＝3.2～6.3。纏繞墊中的填充料是柔性物質，厚度超出纏繞鋼帶，可以有效填充鋼帶與法蘭密封面之間的縫隙，因此，在液體密封中要求表面粗糙度Ra＝1.6或以下沒有必要，從成本考慮，根據壓強和工況要求Ra＝3.2或Ra＝6.3即可。

結語

管法蘭與纏繞墊密封有各種標準作為參照，也廣泛應用于各行各業，是成熟的管道連接方式。隨著工業發展、科技進步，法蘭密封理論也在不斷探索革新，但限于各地各企業工業水平，纏繞墊密封仍有很多不完善之處，需要廣大行業工程師逐步改進。

參考文獻

[1]徐灝編.密封[M].北京：冶金工業出版社，2005：21-50.

[2] GB/T 4662-2008，纏繞式墊片[S].

[3] HG/T 20610-2009，鋼制管法蘭用纏繞式墊片（PN系列）[S].

中圖分類號：TB42

文獻標識碼：A