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垫片
垫片是夹在两个分开的连接件（主要是法兰）之间的一种材料或多种材料的组合，其作用是在预定的使用寿命内保持两个连接件之间的密封。
垫片必须能密封结合面，并保证密封介质不透水、耐腐蚀，并能承受温度和压力的影响。 垫片密封一般由连接件（如法兰）、垫片和紧固件（如螺栓、螺母）等组成（见图1）。 因此，在确定法兰的密封性能时，必须将整个法兰连接结构作为一个系统来考虑。 垫片工作与否不仅取决于垫片本身的性能，还取决于系统的刚度和变形、结合面的粗糙度和平行度以及紧固载荷的大小和均匀性。
01 法兰密封面形式及代号
02法兰密封的五要素
温度
选用的垫片应在最高或最低工作温度下具有合理的使用寿命，不同垫片材料的最高工作温度相差很大。
图 2 - 常用非金属材料的最高工作温度
除了短期内可以承受的最高和最低工作温度外，还应考虑允许的连续工作温度。 垫片材料应能抗蠕变，以减少垫片的应力松弛，以保证垫片在工作条件下的密封性。 随着温度升高，大多数垫片材料的蠕变会变得严重。 因此，垫片垫片质量的一个重要指标是垫片在一定温度下的蠕变松弛性能。
图3——不同改性聚四氟乙烯与传统纯聚四氟乙烯的蠕变试验对比
应用
主要是指垫片所在连接系统的信息。 需要根据法兰的材质、法兰密封面的型式、法兰的粗糙度、螺栓信息选择合适的垫片材料和型号。 对于非金属法兰，必须选用预紧力要求相对较小的垫片金属包覆垫片图片，否则在法兰拧紧过程中很可能在垫片未拧紧之前就已经将法兰压坏（如图4所示）。
图 4 - 非金属法兰被压碎
对于不同的法兰密封面类型，相应的垫片类型也不同。 例如凸面法兰（RF）对应的缠绕垫片类型为内外环缠绕垫片，缠绕垫片类型对应的榫槽面（TG）法兰为基本缠绕垫片类型垫片，与凹凸面（MFM）法兰对应的缠绕垫片类型是只有内圈的缠绕垫片（如图5所示）。
图5——不同类型的法兰密封面对应不同类型的缠绕垫片
不同垫片对法兰粗糙度的要求不同，详见图6
图 6 - 不同垫片的推荐法兰表面粗糙度
中等的
垫片在整个工作状态下应不受密封介质的影响，包括耐高温氧化、耐化学腐蚀、耐溶剂、耐渗透等。显然，垫片材料对介质的耐化学腐蚀能力是最重要选择垫片的首要条件。 对于非金属垫片或复合垫片中的非金属材料，材料的耐化学腐蚀性能可参考垫片生产厂家提供的非金属材料耐化学腐蚀性能表。 对于垫片中与介质直接接触的金属材料，应与法兰材料相同或具有更高的耐腐蚀性。
压力
垫片必须能承受最大压力，这可能是试验压力，可能是正常工作压力的1.25-1.5倍。 对于非金属材料制成的垫片，其最大压力还与最高工作温度有关。 通常，最高温度乘以最高压力的值（即PxT值）是有一个极限值的，因此在选择最高工作压力时，还应考虑垫片所能承受的最大PxT值。 下图为常用压紧垫片的PxT值图，不同类型的垫片所能承受的压力也不同。
图7——普通压合垫片P╳T值图
图 8 - 各种类型垫片适用的法兰压力额定值
尺寸
当满足法兰粗糙度和不平度条件时，尽量选用薄垫片。 垫片的厚度与其种类、材质、直径、密封面的加工条件和密封介质有关。 与大多数非金属片状垫片相比，较薄的垫片还具有更大的抗应力松弛能力。 因为薄垫片内侧与介质接触的面积也小，沿垫片本体的泄漏也减少，而且在这种情况下，垫片承受的吹气力也小，垫片不容易被吹出去。 图 9 以图形方式表明，薄垫圈比厚垫圈更能防止爆裂。 当然，您也可以参考垫片标准来选择垫片厚度等尺寸。
图9 相同工况下不同厚度垫片的径向力示意图
另外，由于垫片通常采用螺栓法兰连接结构，装配时需要预紧足够的螺栓以满足密封要求。 另外，这种结构中的垫片是一种受多种因素影响的密封元件，如何控制预紧力是一个棘手的问题。 各种垫片所需的压缩载荷也不同。 对于有特殊要求的垫片密封金属包覆垫片图片，它们没有标准的连接尺寸，如法兰厚度、螺栓尺寸、螺栓间距等，需要特殊设计考虑。
涉及“垫片”的标准：
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GB/T 12622-2008 管法兰用垫片压缩比和回弹比试验方法
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GB/T 20671.10-2006 非金属垫片材料分类体系和试验方法 第10部分：垫片材料导热系数测定方法
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GB/T 20671.2-2006 非金属垫片材料分类体系和试验方法 第2部分：垫片材料压缩比和回弹率试验方法
GB/T 20671.3-2020 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第3部分：垫片材料耐液性试验方法
GB/T 20671.4-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第4部分：垫片材料密封性试验方法
GB/T 20671.5-2020 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第5部分：垫片材料蠕变松弛率试验方法
GB/T 20671.6-2020 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第6部分：垫片材料与金属表面附着力试验方法
GB/T 20671.7-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第7部分：非金属垫片材料抗拉强度试验方法
GB/T 20671.8-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第8部分：非金属垫片材料柔软度试验方法
GB/T 20671.9-2006 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第9部分：软木垫片材料胶结耐久性试验方法
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TB/T 1253-1993 三角法兰垫片
TB/T 1256-1993 法兰垫片
2019年4月26日至今，感谢大家的关注、支持和鼓励！
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