只考虑设计的螺栓垫片法兰接头在结构上是否安全，接头是否能保证严密防漏。实际上，m和y是没有规定的，只是用来确定垫片的安装。3、垫片密封设计方法和计算两种设计方法两种设计方法：《规范》方法：《螺栓法兰连接与环形垫片的计算规则》操作螺栓载荷保持所需的推荐值压力下的紧密连接：mP 式中：y——最小预紧垫片应力；m——最小工作垫片应力是增加螺栓载荷的介质压力的 m 倍，

只需要提供“改进的”m 和 y 系数的“规范”方法的过于简单化的想法是不现实的。实验研究发现，垫片密封性能与垫片应力之间的关系可以定量地表示为一些垫片相关参数的函数，这些参数对确定螺栓载荷起重要作用。3、垫片密封设计方法和基于泄漏率计算的法兰垫片密封设计新方法在设计中直接采用设计压力下的最大允许泄漏率。新的设计方法提供了密封性的定量测量（见下一页）。ASME 的一个特别工作组 (SWG) 与 PVRC 合作开发了新的垫片常数，并对传统的 ASME 附录 2 螺栓法兰设计规则进行了相应的更改。新规则作为新螺栓法兰连接设计规范的非规定性附录。此外，ASTM 研究小组还在起草基于 PVRC 垫片密封性测试的标准测试方法，这将允许制造商为其新的或改进的垫片提供新的垫片常数。这些任务对于垫片制造商、螺栓法兰连接的设计者和用户来说非常重要。密封等级 密封等级 密封等级 质量泄漏率 应用 s (mg/s/mm.dia.) T1（经济） 210-1 公共（水、空气）工程 T2（标准） 210-3 一般要求 T3（紧密） 210- 5 易燃，

新的设计方法允许在广泛的垫片类型、多个密封等级和一系列装配效率内实现更大的设计灵活性。就密封性余量而言，在确定的密封垫类型和密封压力下，针对接头的不同泄漏要求（密封性等级），设计可以给出多种密封垫应力或螺栓载荷选择。3、垫片密封设计方法与计算方法与标准方法比较 按照现行规范附录22设计的接头密封等级，设计接头位于T1T1与T2T2之间，相对而言位于T1T1与T2T2之间。新的，对于相对较新的非常紧的垫圈，那么非常紧的垫圈主要落在 T2T2 和 T3T3 之间。如果需要更高的垫片密封性，比旧方法更高的负载可能会导致法兰变厚。但这并不意味着新方法比传统方法更保守，法兰的加厚是由于设计要求的高密封性，而传统方法中的密封性不是其设计要求。在密封方面，新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。但这并不意味着新方法比传统方法更保守，法兰的加厚是由于设计要求的高密封性，而传统方法中的密封性不是其设计要求。在密封方面，新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。但这并不意味着新方法比传统方法更保守，法兰的加厚是由于设计要求的高密封性，而传统方法中的密封性不是其设计要求。在密封方面，新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。法兰的加厚是由于设计要求的高密封性，而在传统方法中，密封性不是其设计要求。在密封方面，新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。法兰的加厚是由于设计要求的高密封性，而在传统方法中，密封性不是其设计要求。在密封方面，新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。新方法以密封性作为法兰设计准则，比原来的强度准则更加合理和科学。这种现象在设备开机、停机或运行温度波动较大时尤为严重。例如，很多中小型化肥厂的转化段换热器在正常运行时不发生泄漏，但在加热和冷却过程中往往会发生严重泄漏。

高温引起泄漏的主要原因高温引起泄漏的主要原因：法兰、螺栓和垫片的弹性模量降低，材料蠕变，非金属垫片变软或变硬，金属垫片的可塑性增加，而弹性降低；增加法兰挠度和螺栓伸长以及由于两者之间的温差造成的附加应力等。高温法兰可采取以下方法防止泄漏。104、高温法兰密封防漏设计（1)高温法兰连接处螺栓材质采用弹性螺栓，人们比较注意，螺栓的结构是经常被忽视。在国外，弹性螺栓长期用于高压或高温设备。原西德《AD 规范》B7 对弹性螺栓的应用及主要结构作了如下简要说明： 为了使螺栓连接尽可能具有弹性，建议按设计设计弹性螺栓。螺栓“当设计温度超过300，或允许工作压力大于4MPa时，应使用弹性螺栓。只有螺纹根部直径的螺栓）或相同尺寸的螺栓被视为弹性螺栓。全长螺纹在计算中视为刚性螺栓。 .114、高温法兰密封防漏设计（1)采用弹性螺栓配弹性螺栓124、

当温度升高或铝垫片因波动而松动时，钢圈释放弹性能量，减少了对铝圈密封比压的影响。134、高温法兰密封及防漏设计（3)使用高回弹垫片 使用高回弹垫片 在高温条件下，尽量使用回弹性能好的垫片，如内外带环用柔性石墨缠绕垫片，国外有换热器专用垫片，外圈为缠绕垫片（带外圈），内圈为金属包覆垫片，也可根据需要制成特殊形状管箱的需要，当垫片不满足换热器的密封要求时，使用此垫片后效果令人满意。可更换原金属包覆式换热器，其规格与缠绕垫片相同，常用厚度4.5mm，垫片最小宽度25mm，密封面粗糙144、高温法兰密封防漏设计（4)焊接密封焊接密封焊接密封是指条件恶劣、不经常拆卸的法兰连接部分不放置垫片，而是采用焊接的方法来保证其密封性性能。不属于垫片密封，但比一般高压密封垫片的连接结构更可靠。更适合换热器。制造容易，加工要求比垫片低, 并且可以减小法兰的厚度。157、其他高压密封件161、高压容器的特点高压容器用于炼油，在化工设备中占有非常重要的地位，其正常运行在很大程度上取决于关于密封结构的完善。统计显示，在有泄漏的化工设备中，高压容器仅占化工设备泄漏量很小的一部分。高压容器只占很小的比例。其正常运行在很大程度上取决于密封结构的完善。统计显示，在有泄漏的化工设备中，高压容器仅占化工设备泄漏量很小的一部分。高压容器只占很小的比例。其正常运行在很大程度上取决于密封结构的完善。统计显示，在有泄漏的化工设备中，高压容器仅占化工设备泄漏量很小的一部分。高压容器只占很小的比例。

只要重视设计、制造、安装和管理，就可以解决高压设备的密封问题。(1)强制密封强制密封：如平垫片、卡扎里、镜头垫片；(2)半自紧密封半自紧密封：双锥环密封、八角垫片、椭圆垫片; (3)自紧式密封件自紧式密封件：C型圈、O型圈、三角垫、楔形垫、 171、高压密封的特点强制密封强制密封：依靠拧紧主螺栓顶盖、密封元件与筒体端部之间存在一定的接触应力来实现密封，内压升高后，螺栓伸出，顶盖浮起，接触应力减少；在这种状态下，垫片与顶盖与缸体端部之间的密封性能可靠。气缸随着工作压力的增大而增大，在高压下密封性能更好。在预紧过程中，建立初始密封所施加的螺栓力远小于强制密封所需的螺栓力，因此不需要大直径螺栓或不需要大直径螺栓。半自紧式密封 半自紧式密封：利用螺栓的预紧力使密封元件发生弹性变形，并提供预紧压力以建立初始密封。当压力上升时，密封面的接触应力也上升。确保密封性能。18 1、高压密封的特点 平垫片和双锥环密封在国内炼油、化肥等行业应用最为广泛。平垫圈和双锥环密封在国内炼油、化肥等行业应用最为广泛。平垫片 密封平垫片：（包括齿形垫片，其密封性能优于平垫片）结构简单，使用经验成熟，是强制密封的强制密封。平垫圈和双锥环密封在国内炼油、化肥等行业应用最为广泛。平垫片 密封平垫片：（包括齿形垫片，其密封性能优于平垫片）结构简单，使用经验成熟，是强制密封的强制密封。平垫圈和双锥环密封在国内炼油、化肥等行业应用最为广泛。平垫片 密封平垫片：（包括齿形垫片，其密封性能优于平垫片）结构简单，使用经验成熟，是强制密封的强制密封。

当设备密封直径大、压力高时，要求螺栓直径相应大，头部结构笨重。双锥环密封 双锥环密封：性能较平垫片有所提高，在压力和温度波动时密封可靠可靠。缺点：仍需大螺栓，加工及装拆难度大。使用受到限制。鉴于液压担架的普及和使用，它仍然具有一定的生命力。随着化工设备向单系列、大容量发展，强制式和半自紧式密封件将逐渐被自紧式密封件所取代。19 1、高压密封、Wood、楔形密封、Wood、楔形密封的特点：过去在一些进口化肥设备上使用较多，不使用大螺栓，密封可靠，可频繁使用，需要快速开启时可拆卸使用。但制造要求高，特别是木封，零件多，头盖笨重，高压空间大。1970年代以来，中小型化肥厂新设计的高压容器很少采用这种密封。近年来，在新型高压密封结构的试验研究、设计、制造和安装方面取得了一定的经验。CC环、金属环、金属OO环、三角垫、三角垫等密封结构正逐渐取代老式的密封结构。20 1、

在几种常用或有前途的服装上。21 2、金属平垫片密封.. 密封结构 在螺栓预紧力的作用下，塑性变形的垫片材料填充接触面之间的凹凸不平，从而实现密封。特点：垫片与顶盖、缸体间隙小，不会向两侧挤压垫片而影响密封。为提高密封性能，可在密封面上开一或二条横截面为三角形的环形槽（即水线）。22 23 2、金属平垫片密封.. 密封结构 密封结构适用范围：中小型低温高压容器。结构简单，垫片和密封面易于加工，在小口径、压力32MPa以下的设备上使用比较成熟。金属平垫片的使用范围 24 2、金属平垫片密封件.. 材料选择 主螺栓和主螺母配对材料可参见98 98《钢制压力容器》第9章。..密封载荷和螺栓计算及尺寸系列密封载荷和螺栓计算及尺寸系列属于强制密封属于强制密封，有两种设计计算方法：一种是m、y系数法；另一种是基于泄漏率的气密性方法（方法计算见上节）。平垫、顶盖、筒端的配合尺寸及系列见GB150-98《钢制压力容器》附录G。缺点缺点：直径较大时，温度高，特别是当温度和压力波动较大时，性能不好，需要预紧力，螺栓粗，结构笨重，安装拆卸不方便，几乎每次它被拆卸了。不建议更换垫片。

25 3、双锥环密封半自紧密封，广泛用于合成氨塔和石油加氢反应器。它具有耐高温和耐压范围。当压力为34.3MPa时，密封直径可达Φ甚至更大，工作温度在400以下。这种结构在国外已成功用于Φ缠绕高压容器和高压聚乙烯反应釜. 推荐使用范围：设计压力6.4～35MPa，设计温度0～400，内径Φ400-Φ。26 27 3、双锥环密封.. 工作原理 工作原理 两个锥面一般有lmm厚的金属软垫片。双锥环与顶盖之间有间隙，支撑环支撑双锥环。预紧时高压透镜垫管口密封面，顶盖被主螺栓压紧，使双锥环受压产生径向弹性收缩，使环内侧紧贴顶盖；金属软垫片发生塑性变形以建立初始密封。当介质压力升高时，介质进入双锥环与顶盖之间的环形间隙，使双锥环径向膨胀，双锥环自身的回弹补偿了由于压力引起的损坏。顶盖、螺栓和气缸端部。由上升、伸长和膨胀和挠曲引起的密封比压减小。28 3、双锥环密封..

设A为双锥环的高度（mm），B为双锥环的厚度（mm），C为环的外高（mm），环的内径为Dα-双锥环密封面的锥角，( )。29 3、双锥环密封..带软垫片的双锥环密封带软垫片的双锥环密封主螺栓密封总载荷计算Eftg——双锥环回弹力的轴向分力，N；f——双锥环截面积，me——径向游隙，m。30 3、双锥环密封..带软垫片的双锥环密封 带软垫片的双锥环密封的结构和材料通常在密封面上有2～3个半径1.5mm，一个深约1mm的半圆形或三角形凹槽。双锥环锥角α=30，锥面表面粗糙度3.2～1.6μm。选用韧性好的材料，使其在压缩下具有足够的回弹性。推荐使用以下材料：20、25、35、16Mn, , , , 等。软垫片有金属和非金属两种，非金属用柔性石墨金属; 金属用退火铝、退火铜、纯铁和奥氏体不锈钢。31 3、双锥环密封..带软垫圈的双锥环密封带软垫圈的双锥环密封 影响双锥环密封性能的因素1)结构影响结构影响：

普通双锥环密封加软金属垫片，所以A/(AC)值可以更小，但不能小于2。测试发现：A/(A—C)=1.43，当压力达到14.7MPa，开始泄漏；将A/(A—C)增加到2.35，升压力至94.08MPa，密封性能仍然良好。锥度配合程度对密封性能有一定影响。应按标准上环锥角和盖锥角公差进行加工。压力升高后，顶盖与筒体会发生轻微偏斜，更有利于锥面的贴合，有利于密封。32 3、双锥环密封.. 带软垫片的双锥环密封 带软垫片的双锥环密封 影响双锥环密封性能的因素2)径向游隙径向游隙ee 影响：为充分发挥自紧效果，应控制e在双锥圈内圆柱面直径的0.1%～0.15%范围内。如果太小，则自紧效果不够。它会导致双锥环不稳定。3)主螺栓预紧力的影响主螺栓预紧力的影响：为了使软金属垫片屈服并填补密封面的不平整，需要一定的螺栓预紧力。试验证明预紧比压超过49MPa并继续增加，对双锥环在工作状态下的密封比压影响不大。与强制密封不同，双锥密封在运行过程中一旦发生泄漏，再拧紧螺栓或增加螺栓预紧力都是没有用的。增加螺栓预紧力会增加提升过程中的临界泄漏压力，但不会降低运行过程中的泄漏率。33 3、双锥环密封..带软垫圈的双锥环密封带软垫圈的双锥环密封影响双锥环密封性能的因素4)多次升压的影响多次升压和降压的影响：当双锥环密封达到工作压力并处于保压状态时，泄漏量一般最小，并随着保压时间的延长而减小。

在升压期间，由于密封圈与顶盖之间的密封面打滑，泄漏量最大（常伴有“嘎嘎、嘎嘎”的声音）。每次升降后螺栓预紧力降低4%～10%。为防止起重压力对密封性能产生负面影响，设计时可适当增加垫片的间隙e值或预紧比压值y。34 3、双锥环密封..带软垫圈的双锥环密封带软垫圈的双锥环密封影响双锥环密封性能的因素5)温度的影响温度的影响：在强制密封中，影响高温对其密封性能的影响不容忽视。然而，双锥环密封在高温试验（300气密性试验、330高温水试验）时，泄漏量实际上低于常温。原因分析原因分析：由于温度升高，强制密封的法兰、垫片和螺栓之间的温差会引起应力松弛和各种变形，导致螺栓受力下降，密封面比压下降低于要求的值。泄漏。螺栓预紧力对双锥环密封在工作条件下的比压影响不大。虽然温度升至300℃，螺栓预紧力下降77%～83%，但密封比压仅下降3%～7%。高温下软垫片强度降低，更有利于填充密封面的不平整和缺陷。35 3、软金属垫片双锥环密封 双锥环的优点：结构不复杂，制造经验比较成熟，密封性能好。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。更有利于填补密封面的不平整和缺陷。35 3、软金属垫片双锥环密封 双锥环的优点：结构不复杂，制造经验比较成熟，密封性能好。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。更有利于填补密封面的不平整和缺陷。35 3、软金属垫片双锥环密封 双锥环的优点：结构不复杂高压透镜垫管口密封面，制造经验比较成熟，密封性能好。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。软金属垫片双锥环密封 双锥环的优点：结构不复杂，制造经验比较成熟，密封性能好。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。软金属垫片双锥环密封 双锥环的优点：结构不复杂，制造经验比较成熟，密封性能好。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。大直径1.2m的软金属垫片的生产受到板材宽度的限制，需要特殊的模具。因此，采用软金属垫片的双锥环密封很难满足大规模安装的需要；300以上，铝垫容易卡住或粘在密封面上，不仅拆卸不方便，还需要修补密封面。

普通的带软垫的双锥环密封有时不能满足要求，所以有无垫片的双锥环密封结构。这种结构早已在国外大型合成氨装置、合成氨装置、丁醇-辛醇装置中得到应用。3、中国于1975年研究出36个3、双锥环密封。这种密封的缺点：1)密封面加工精度高：要求表面粗糙度在0.8μm以上，这使得大口径高压设备难以加工。即使能保证加工精度，安装不小心也很容易损坏密封面。2) 密封面相互位移引起的径向磨损是导致密封失效的主要因素：尤其是双锥环与顶盖接触面的比压很高。盖与圈位移大，双锥圈与顶盖之间无软金属垫，缺少润滑措施或银、聚四氟乙烯等软质材料喷镀，将不可避免地导致密封面相互摩擦。和粘合。无垫片双锥环密封比普通双锥环密封具有一定的优势，但也存在问题，在实际使用中也受到限制。37 3、双锥环密封.. 金属丝双锥环密封 金属丝双锥环密封是对普通双锥环和无垫片双锥环密封结构的改进和发展。国外没有先例。列入GB150-98《钢制压力容器》。用双锥环密封面上的半圆形或三角形槽，嵌入2-3根柔软且有韧性的金属丝（如铜、不锈钢、银等），代替普通双锥环密封中的软垫片，既降低了成本，又缩短了制造周期，从而降低成本，缩短制造周期；在安装和维修中，将线材与双锥环合二为一，降低了难度；线材与双锥环一体成型，降低难度；

它在密封性能，尤其是自紧性能方面与普通的双锥环非常相似。密封面比压与密封压力和泄漏量的关系与带垫片的双锥环几乎相同。螺栓载荷计算参照普通双锥密封进行。38 3、双锥环密封.. 金属丝双锥环密封 金属丝双锥环密封金属丝接头的焊接应采用氩弧焊，焊后接头应磨圆。如果密封面上的凹槽为半圆形，则线径为0.9倍凹槽圆弧直径；若槽为三角形，则线径面积为1.4～1.6倍。建议线径控制在Φ1.4～Φ2.5mm之间。金属丝的切割长度一般比理论计算长度略短3.5mm，使金属丝嵌入凹槽后处于拉紧状态，不易脱落。根据两根铜丝双锥环和铝垫片双锥环对比试验，两者的密封性能基本相同。钢丝圈和无背圈的对比试验表明，在基本相同的试验条件下，密封效果差别很大。表 3-10 嵌线环和无垫圈环测试结果对比 39 4、C形环密封原理，结构特点及密封用途 上下法兰接触处发生塑性变形，线接触改为窄环带接触，建立初始密封。内压升高后，上下法兰趋于分离，C形圈也轴向打开，以补偿上下法兰分离造成的密封比压下降。其他。

环的补偿由两部分组成：一是预紧时C形环预压缩引起的回弹；另一种是由于介质压力使C形环反向变形。结构特点：预紧力小，可严格控制。若采用卡箍连接，可避免使用大螺栓和笨重的大法兰，结构紧凑，加工方便，安装拆卸容易，减轻劳动强度，缩短维修周期。其自紧效果明显，密封性能可靠。推荐使用范围：温度低于200，压力低于35MPa，密封直径为Φ300-Φ。40 41 5、金属O型圈密封优点：密封性能好，耐压、耐温、耐介质和气体中科院1965年系统比较了金属O型圈的密封机理，研究为设计提供了理论依据。1970年进行工业应用实验。起初基本只限于国防工业，基本只限于国防工业和原子能工业和原子能工业。国外在这方面发展迅速。最大密封直径已采用Φ，最大工作压力在以上。并且相信只要材料选择得当，就能满足工作温度-261-980的密封要求。金属O形密封圈是一种很有前途的密封结构。42 5、 金属O型圈密封 密封原理与结构 密封原理与结构 金属O型圈密封结构简单，由上下法兰、紧固件和O型圈组成。其结构分为三种，见图3-25。图（a）显示了一般的435、金属O型圈密封原理和结构密封原理和结构。自紧O型圈由于介质压力作用，通过其内侧的几个小孔进入圈内，具有一定的自紧作用。影响。金属O型圈密封原理与结构密封原理与结构。自紧O型圈由于介质压力作用，通过其内侧的几个小孔进入圈内，具有一定的自紧作用。影响。金属O型圈密封原理与结构密封原理与结构。自紧O型圈由于介质压力作用，通过其内侧的几个小孔进入圈内，具有一定的自紧作用。影响。

高压、超高压设备采用这种结构。充气回路可以填充容易气化的固体材料，例如干冰和偶氮二异丁腈。使用时，填充材料升华，气体膨胀产生压力。温度越高，管道内的压力就越高，这可以补偿因金属材料强度降低而引起的密封比压的降低。充气圈适用于高温介质和高温介质。密封原理和密封原理与CC环相同。ΦD、厚度为t的金属环管在受到初始压应力后被压碎，在与上、下法兰面接触处发生塑性变形。这种初始压缩应力和压扁程度决定了 O 型圈的密封性能。44个亮点