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纏繞墊片匹配凹凸面法蘭
更新時間??2021-08-13 09:44 閱讀
一臺DN1000的U形管式a型換熱器[1]在制造進 行殼程水壓試驗時，殼體法蘭與管板間的墊片密封 處發(fā)生泄漏，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)纏繞墊片部分從管板與殼 體法蘭凹面間隙中壓出。換熱器施工圖中殼體法 蘭墊片選用JB/T4705-2000的B22-1000-4.0不銹 鋼+柔性石墨纏繞墊片，殼體法蘭/16MnⅢ系以墊 片PN4.0DN1000的密封面尺寸為基準進行的非標 設計，螺柱/螺母則選用HG/T20634-2009的40- M42x3材料為25Cr2MoVA/30CrMo，換熱器的設計 參數(shù)見表1。
此U形管式a型換熱器殼體法蘭墊片JB/T4705的 B22-1000-4.0寬度為25mm。按殼程設計參數(shù)對殼體 法蘭用SW6計算軟件程序[2]進行計算校核，雖然螺柱 和法蘭均通過計算校核合格（法蘭結構尺寸及校核計 算略），但墊片最小寬度（見表2）值得討論。
表2中A b系按螺柱HG/T20634-2009的40- M42×3計算取值，其它數(shù)據(jù)按SW6計算，而N min則按 GB150-1989中式（7-3）[3]計算得出。 雖然GB150-1998中刪除了N min計算公式[4]，但對 墊片寬度仍然規(guī)定“墊片在預緊狀態(tài)下受到最大螺栓 載荷的作用,可因壓緊過度而失去密封性能。為此墊片 須有足夠的寬度,其值可按經驗確定”，即要求設計 在計算法蘭選用墊片時仍然要考慮N min。然而，SW6 計算程序未有“校核N min”的提示，這就需要設計者 “按經驗確定N min”，尤其是選用低公稱壓力等級墊 片標準用在高設計壓力法蘭接頭時更應值得注意。 N min計算公式是為保證墊片能在彈性狀態(tài)下工作 不被“壓潰”而控制墊片單位面積上的預緊力小于4y 的措施[5]?，F(xiàn)以標準壓力容器法蘭[6]JB/T4703-2000 中法蘭FM800-6.4和法蘭FM1000-4.0為例，校核配 用墊片JB/T4705的N min，以說明N min計算公式的有效 性。
標準法蘭凸面直徑即管板外徑（墊片與密封面 接觸外徑）一般較墊片外徑小2mm，當凸/凹法蘭與 墊片對中安裝時，寬度25mm的墊片實際接觸寬度為 24mm。兩例標準法蘭的墊片N min校核結果顯示，所選 標準墊片實際接觸寬度均大于N min?？梢?，標準壓力 容器法蘭配用的JB/T4705墊片寬度是基于原GB150- 1989中式（7-3）并考慮加工和安裝偏差而積累的經 驗值。 本文案例，即使是在理想的凹面法蘭/墊片/管 板對中安裝狀態(tài)下，墊片實際接觸寬度也小于僅以設 計參數(shù)校核的墊片N min，若考慮法蘭制造與安裝的偏 差，就更難以滿足墊片N min的要求。
按壓力容器法蘭標準JB/T4700技術條件要求， 凹凸密封面的凹面/凸面直徑公差分別按GB/T1801 的H12/h12級，對于本例法蘭的凹面直徑公差為 0～+1.05，凸面直徑公差為-1.05～0。而凹面直徑較 凸面直徑大3mm，考慮加工偏差后，凹面直徑比凸面 直徑大3～5mm。當凹面法蘭/墊片/凸面管板安裝不 對中而偏向一側時，或墊片與凹面法蘭不同心，或管 板與凹面法蘭不同心，或法蘭/墊片/管板同時偏心， 都會出現(xiàn)墊片一側的接觸面寬度小于墊片理想接觸寬 度24mm的情況，極端情形下的墊片實際接觸寬度可 能為20mm。這就容易造成安裝時使墊片一側外露量 大即該處密封面接觸寬度小而成為泄漏點，或將該處 墊片壓潰而從凹凸面間隙中擠出，呈現(xiàn)殼程水壓試驗泄漏后的情形。
纏繞墊片用于凹/凸密封面法蘭接頭尤其是管殼 式a型換熱器（殼體法蘭凹面/管板凸面）不僅存在因 安裝對中問題而易“壓潰”，而且當直徑較大時容易 “散架”，并且纏繞墊片標準本身也存在不完善[7]。 1）纏繞墊片標準未有給出成型鋼帶的幾何尺寸， 只規(guī)定了纏繞用鋼帶厚度的范圍值0.15～0.25mm， 而未對繞帶的V角等具體規(guī)定； 2）未有參照美國API標準規(guī)定“纏繞墊片密封面 兩側非金屬帶均勻突出金屬鋼帶0.15mm”而影響墊 片的密封性能； 3）其它技術要求按GB/T4622.3，則不方便用戶 對纏繞墊片的質量直觀檢驗與驗收。為此，已有成功 使用經驗的H型復合墊片便應運而生。
綜上對低公稱壓力等級的纏繞墊片選用在高設計 壓力的凹/凸面法蘭接頭密封泄漏的討論，應引起相 關各方對凹凸密封面法蘭選用纏繞墊片及墊片N min的 注意。 1）設計在應用SW6計算法蘭時，應考慮所選墊片 的N min。相關標準應列出適用于公稱壓力等級下的墊 片N min經驗值，以便設計參照確定。 2）凹/凸面法蘭接頭尤其是管殼式a型換熱器經 常選用的纏繞墊片，不僅存在 “壓潰”與 “散架” 問題，而且纏繞墊片標準本身也需要完善。
此U形管式a型換熱器殼體法蘭墊片JB/T4705的 B22-1000-4.0寬度為25mm。按殼程設計參數(shù)對殼體 法蘭用SW6計算軟件程序[2]進行計算校核，雖然螺柱 和法蘭均通過計算校核合格（法蘭結構尺寸及校核計 算略），但墊片最小寬度（見表2）值得討論。
表2中A b系按螺柱HG/T20634-2009的40- M42×3計算取值，其它數(shù)據(jù)按SW6計算，而N min則按 GB150-1989中式（7-3）[3]計算得出。 雖然GB150-1998中刪除了N min計算公式[4]，但對 墊片寬度仍然規(guī)定“墊片在預緊狀態(tài)下受到最大螺栓 載荷的作用,可因壓緊過度而失去密封性能。為此墊片 須有足夠的寬度,其值可按經驗確定”，即要求設計 在計算法蘭選用墊片時仍然要考慮N min。然而，SW6 計算程序未有“校核N min”的提示，這就需要設計者 “按經驗確定N min”，尤其是選用低公稱壓力等級墊 片標準用在高設計壓力法蘭接頭時更應值得注意。 N min計算公式是為保證墊片能在彈性狀態(tài)下工作 不被“壓潰”而控制墊片單位面積上的預緊力小于4y 的措施[5]?，F(xiàn)以標準壓力容器法蘭[6]JB/T4703-2000 中法蘭FM800-6.4和法蘭FM1000-4.0為例，校核配 用墊片JB/T4705的N min，以說明N min計算公式的有效 性。
標準法蘭凸面直徑即管板外徑（墊片與密封面 接觸外徑）一般較墊片外徑小2mm，當凸/凹法蘭與 墊片對中安裝時，寬度25mm的墊片實際接觸寬度為 24mm。兩例標準法蘭的墊片N min校核結果顯示，所選 標準墊片實際接觸寬度均大于N min?？梢?，標準壓力 容器法蘭配用的JB/T4705墊片寬度是基于原GB150- 1989中式（7-3）并考慮加工和安裝偏差而積累的經 驗值。 本文案例，即使是在理想的凹面法蘭/墊片/管 板對中安裝狀態(tài)下，墊片實際接觸寬度也小于僅以設 計參數(shù)校核的墊片N min，若考慮法蘭制造與安裝的偏 差，就更難以滿足墊片N min的要求。
按壓力容器法蘭標準JB/T4700技術條件要求， 凹凸密封面的凹面/凸面直徑公差分別按GB/T1801 的H12/h12級，對于本例法蘭的凹面直徑公差為 0～+1.05，凸面直徑公差為-1.05～0。而凹面直徑較 凸面直徑大3mm，考慮加工偏差后，凹面直徑比凸面 直徑大3～5mm。當凹面法蘭/墊片/凸面管板安裝不 對中而偏向一側時，或墊片與凹面法蘭不同心，或管 板與凹面法蘭不同心，或法蘭/墊片/管板同時偏心， 都會出現(xiàn)墊片一側的接觸面寬度小于墊片理想接觸寬 度24mm的情況，極端情形下的墊片實際接觸寬度可 能為20mm。這就容易造成安裝時使墊片一側外露量 大即該處密封面接觸寬度小而成為泄漏點，或將該處 墊片壓潰而從凹凸面間隙中擠出，呈現(xiàn)殼程水壓試驗泄漏后的情形。
纏繞墊片用于凹/凸密封面法蘭接頭尤其是管殼 式a型換熱器（殼體法蘭凹面/管板凸面）不僅存在因 安裝對中問題而易“壓潰”，而且當直徑較大時容易 “散架”，并且纏繞墊片標準本身也存在不完善[7]。 1）纏繞墊片標準未有給出成型鋼帶的幾何尺寸， 只規(guī)定了纏繞用鋼帶厚度的范圍值0.15～0.25mm， 而未對繞帶的V角等具體規(guī)定； 2）未有參照美國API標準規(guī)定“纏繞墊片密封面 兩側非金屬帶均勻突出金屬鋼帶0.15mm”而影響墊 片的密封性能； 3）其它技術要求按GB/T4622.3，則不方便用戶 對纏繞墊片的質量直觀檢驗與驗收。為此，已有成功 使用經驗的H型復合墊片便應運而生。
綜上對低公稱壓力等級的纏繞墊片選用在高設計 壓力的凹/凸面法蘭接頭密封泄漏的討論，應引起相 關各方對凹凸密封面法蘭選用纏繞墊片及墊片N min的 注意。 1）設計在應用SW6計算法蘭時，應考慮所選墊片 的N min。相關標準應列出適用于公稱壓力等級下的墊 片N min經驗值，以便設計參照確定。 2）凹/凸面法蘭接頭尤其是管殼式a型換熱器經 常選用的纏繞墊片，不僅存在 “壓潰”與 “散架” 問題，而且纏繞墊片標準本身也需要完善。
