以前人們把碳鋼國標法蘭連接接頭完全密封或接頭處無泄漏理解為預緊狀態下密封墊片上的預緊壓緊力不能小于該墊片的預緊密封比壓Y,且在操作狀態下密封墊片上的殘余壓緊力與操作壓力的比值大于或等于該墊片的墊片系數m;相反,該接頭不密封,就會發生泄漏現象。目前,這種密封與泄漏間對立且絕對化的概念已經被更科學、更實際地、定量地來描述接頭密封性能泄漏率所替代。泄漏率表示不存在絕對密封的或完全不泄漏的螺栓法蘭接頭,只是在接頭處泄漏程度的大小不同。因此,對于某個設備或管道的密封性要求就是要求其泄漏速率小于或等于規定值。
對于螺栓法蘭連接接頭其密封狀況與法蘭密封面表面的粗糙度、操作條件、壓緊應力以及墊片材料特性及形狀尺寸、被密封介質的物理性能,加載卸載歷程等諸多因素有關。
(1)法蘭密封面表面粗糙度的影響
在相同的螺栓應力情況下,法蘭密封面粗糙度較小,其相應的凹凸面積也較小,從而使得界面泄漏面積大大減少,泄漏量降低,法蘭密封面粗糙度小的密封效果要比粗糙度大的密封效果要好。
(2)操作工況條件的影響
國標法蘭連接接頭密封的工況條件主要包括介質壓力、工作溫度等,泄漏率的大小會隨著壓力和溫度的變化而變化。兩法蘭密封面之間的壓力差越大,介質就越容易克服介質泄漏的阻力,就越容易發生泄漏。經研究表明,溫度對螺栓法蘭接頭密封性能的影響非常大,隨著溫度的升高,氣體或液體的粘度相應的增加或降低,墊片老化松弛加劇,發生材料蠕變,泄漏越易發生。
(3)螺栓預緊力的影響
保證碳鋼法蘭連接接頭密封性主要因素之一是螺栓預緊力的控制。施加螺栓預緊力時要緩慢,力要均勻,要不很容易使得法蘭面的發生不均勻的變形,這時法蘭就會翹曲偏轉。一般情況下,施加的預緊力越大,墊片單位面積上產生的壓力就越大,則密封面上的變形量也會變大,這樣會使得墊片表面的毛細孔被壓縮,從而填補了法蘭表面的不平間隙,來增加了介質泄漏阻力,泄漏大大降低。但若施加的螺栓預緊力過大,很可能使法蘭密封面和墊片表面被壓潰,從而密封失效,引起泄漏。目前國內通常采用緊固螺栓的方法是利用套筒沖擊扳手,由于螺栓潤滑技術欠佳,則螺栓預緊力常常不能滿足要求,甚至相差較遠,從而造成安全隱患。
(4)介質物理性能的影響
介質的形態、密度、豁度等物理性能參數對國標船用法蘭接頭密封性也有很大影響,其中豁度的影響最大。對于同樣的國標碳鋼法蘭接頭,在相同的工況下,氣體的泄漏率一般要比液體的大,豁度小的大于豁度大的。
(5)墊片幾何尺寸的影響
墊片幾何尺寸對接頭密封性能的影響主要取決于墊片的厚度及寬度。在規定條件范圍內,墊片越厚越寬,密封接頭的泄漏率就越小。墊片的厚度和寬度要求在一定的范圍內,當墊片厚度達到一定值以后,滲透泄漏率就會相應增大,若寬度達到一定值后,就要求有較大的螺栓預緊力,同樣提高螺栓法蘭接頭的密封性。
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