八角墊（槽）加工與密封研究

毛昀

鎮海石化建安工程有限公司

八角墊（槽）加工與密封研究

毛昀

鎮海石化建安工程有限公司

本文主要介紹了為確保八角墊密封采取的制造工藝技術，著重對材料硬度控制、公差帶選擇、機械加工與測量、裝配注意事項等實施方法進行了敘述。

八角墊；密封；硬度；尺寸精度；粗糙度

引言

八角墊密封廣泛配套于石化、船舶、核電、重型機械等行業，我公司每年都會制造多臺采用八角墊密封的設備，然而如何確保八角墊密封——如何一次通過制造過程壓力試驗，特別是設備到業主安裝現場拆卸檢查后，如何一次通過安裝現場的壓力試驗，卻一直是困擾我們的課題。隨著公司纏繞管式換熱器應用領域的不斷擴大及大型化的發展，八角墊尺寸規格加大，確保密封更成問題。

1.八角墊簡介

八角密封面的按機械加工技術要求，八角槽、墊片中心距有± 0.18mm的允差，密封斜面角度有±0.5°的允差。按SH3501規定管道安裝前，法蘭環槽密封面與金屬環墊作接觸線檢查。在滿足械加工技術要求情況下，要求八角槽與八角墊兩側密封面在轉動90°的方位下，密封面必須全部連續接觸。在八角墊中心距負偏差，八角槽中心距正偏差的情況下，雖然滿足機加工檢驗要求，但無法滿足現場管道安裝要求，對機加工提出了更高的要求。

2.環槽密封面的加工

環槽密封面中，圖紙八角槽、墊片中心距有0.18mm的公差，密封斜面角度有0.5°的公差，但對試壓壓力250KG以上及墊片寬40以上的八角墊片在一定程度上失去了自緊的作用。在加工過程中往往由于槽中心距角度的正偏差，與八角墊片中心距角度的負偏差使密封線靠近八角槽底部，造成試壓開始密封線在內側，待到壓力增加墊片膨脹，密封線從內側向外側轉移過程中造成試壓泄漏。所以在金加工八角槽及墊片時要控制中心距與角度公差帶。

法蘭八角槽機加工控制尺寸：

法蘭八角槽機加工公差控制控制要素圖紙尺寸公差要求mm實際加工控制尺寸mm A B C D ±0.20 0 -0.2 ±0.13 0 -0.13 +0.4 0 +0.4 0 ±0.5° 0 -0.5° E(R) ±0.1 -0.1

八角墊片在受壓過程為膨脹向外擠壓密封面的過程。所以要求墊片中心距取正偏差。八角墊片密封面為線接觸，所以墊片密封面傾角取正偏差，才能使密封的線接觸位置靠近八角槽的槽頂部位。

八角墊片機加工控制尺寸：

八角墊機加工公差控制A控制要素圖紙尺寸公差要求m m實際加工控制尺寸m m B C D ± 0 . 5 ° + 0 . 5 ° 0 ± 0 . 1 3 + 0 . 1 3 0 ± 0 . 5 ° + 0 . 5 ° 0 ± 0 . 2 0 + 0 . 2 0

3.八角密封面試壓前控制要求

（1）在八角槽加工完畢后試壓前為了保證密封面的貼合性能必須對八角槽研磨。八角槽試壓完畢后，往往由于硬度、試壓胎具對密封面造成二次損傷，必須對八角槽進行出廠前二次研磨。

研磨胎具制作：八角槽在機加工后須用鑄鐵進行研磨（不允許用16Mn的碳鋼替代），研磨胎具加工中心距及角度應靠近0位，以增加研磨接觸面。研磨胎具的環寬尺寸須比八角墊墊寬大5mm，研磨胎具環頂寬要比八角墊頂寬小2mm。這樣能保證研磨密封面有效作用尺寸及光潔度，且保證胎具的重復的利用。

研磨過程控制：在八角槽研磨中需三人配合，兩人做胎具的圓周運動，一人控制研磨胎具的縱向力。在上研磨砂前，必須檢查胎具接觸面，防止異物擠壓損傷密封面。

（2）按石化部要求金屬環墊材料硬度值宜比法蘭材料硬度值低HB30～40，堆焊法蘭密封面硬度與八角墊硬度相近，在試壓中造成八角墊未發生自緊變形已把法蘭八角槽密封面壓陷。堆焊八角槽法蘭在過渡層堆焊后未做加工安排，有導致面層厚薄不均而產生的密封面硬度不一的現象。

由于八角密封面試壓的原理，在試壓前須對八角墊片進行檢驗，包括硬度、尺寸數據以及八角墊密封面的缺陷（敲痕、積屑瘤）。

4.環槽密封面檢驗控制要求

合格的八角型金屬環墊/環連接面（RJ）密封面按SH3501作接觸線檢查，能滿足單側密封面全部連續接觸，一些用戶與監造要求兩側密封面必須全部連續接觸無疑提高了八角型金屬環墊/環連接面（RJ）密封面的檢驗要求。為滿足用戶要求，需要在機械加工時采取特殊措施，使八角型金屬環墊/環連接面（RJ）密封面的中心距偏差接近于“0”。

（1）一般項目檢驗要求

根據八角型金屬環墊面試壓的原理，須對八角型金屬環墊進行包括硬度、表面粗糙度以及八角墊密封面的缺陷（敲痕、積屑瘤）檢驗。

八角型金屬環墊檢測要求

①硬度要求：要求符合八角型金屬環墊技術要求，且硬度應均勻，應避免補焊；

②表面粗糙度要求：檢驗八角型金屬環墊密封面的表面粗糙度；

③缺陷檢驗：對八角型金屬環墊密封面進行目測和手感檢測，防止密封面上的敲痕、加工積屑瘤劃傷密封面；

（2）提供模具

在SH3501規定的基礎上，執行了更嚴格的公司要求，用標準件八角型環墊/環模具驗收八角型金屬環墊/環連接面（RJ）的密封面。環連接面（RJ）與標準金屬環墊進行兩側面接觸線檢查，八角型金屬環墊與標準環連接面（RJ）進行接觸線檢查。

標準八角型金屬墊的密封面涂上著色劑（紅丹等），放入待檢驗的八角型環連接面（RJ），轉動45°的方位，環連接面（RJ）應滿足接觸線檢查兩側密封面全部同時連續接觸的要求，作為八角型環連接面（RJ）的合格依據。

待檢驗的八角型金屬墊的密封面涂上著色劑（紅丹等），放入標準八角型環連接面（RJ），轉動45°的方位，八角型環連接面（RJ）應滿足接觸線檢查兩側密封面全部同時連續接觸的要求，作為八角型金屬墊密封面的合格依據。

（3）不提供模具

在沒有加工模具的條件下，為了確保八角型金屬環墊/環連接面（RJ）密封面的密封性能，公司對關鍵尺寸的允差提出了更高的要求。在八角型金屬環墊/環連接面（RJ）密封面中，圖紙中心距一般有±0.18mm的允差，密封斜面角度有±0.5°的允差。

為了使密封面接觸在外側，避免安裝后金屬環墊損傷法蘭環連接面（RJ）密封面，提高使用壽命，二者的中心距由原來的± 0.18mm，調整為八角型金屬環墊+0.18mm，環連接面（RJ）為-0.18mm。二者的角度公差由原來的23°±0.5°，調整為八角型金屬環墊23°＋0.5°，環連接面（RJ）23°-0.5°。

[1]GB150-1998《鋼制壓力容器》

[2]周振豐.焊接冶金與金屬焊接性，機械工業出版社，1993

[3]黃鴻鼎等.換熱器[M].烴加工出版社，1980

[4]劉鴻義等.材料力學.高等教育出版社，1986