中华不锈钢网讯息:不锈钢柔性石墨缠绕垫片的高温性能研究顾伯勤x时黎霞陆晓峰 能和密封性能的试验研究，增强阻尼型不锈钢焊接弧形筛网筛条的倾斜角度对筛分、脱水及脱介效果起着重要作用，见对于筛缝为0.50，0.75，1.00mm的三种弧形筛网，筛条的倾斜角度在0°3°5、7°变化时，筛分、脱水及脱介效果均呈现逐渐提高的趋势对于筛缝为0.50mm的弧形筛网，筛条的倾斜角度在0°、3°5、7°变化时，筛分、脱水及脱介效果逐渐提高的趋势非常明显；当倾斜角度为7时，筛分及脱介效果最好，筛分效率提高了20%，筛上溢流浓度提高了30%对于筛缝为0.75mm的弧形筛网，筛条的倾斜角度在0= 3°5、7°变化时，筛分、脱水及脱介效果逐渐提高的趋势较明显；倾斜角度为7时，筛分及脱介效果最好，筛分效率提高14%，筛上溢流浓度提高20%对于筛缝为1.00mm的弧形筛网，当筛条的倾斜角度在0°、3°5°7°变化时，筛分、脱水及脱介效果也有提高，倾斜角度为7°时，筛分及脱介效果最好，但是，当筛条的倾斜角度在5、7°变化时，筛分、脱水及脱介效果已非常接近筛条倾角广对筛网缝隙为0.75mm筛条的倾斜角度为5的弧形筛网使用效果进行工业性试验发现：增强阻尼型不锈钢焊接弧形筛网在使用初期筛分效率明显高于传统的平滑网面不锈钢焊接弧形筛网，可以提高11%以上；脱水效果明显高于传统的平滑网面。得到了表征垫片压缩回弹特性、蠕变性能和密封性能的曲线及拟合计算公式。试验研究结果表明，不锈钢柔性石墨缠绕垫片的压缩量随试验温度和垫片压紧应力的增大而增大，垫片回弹性能随温度增高而下降；垫片在压紧应力下，常温亦有蠕变，蠕变量随温度的升高而增大；垫片具有较好的密封性能，常温下的泄漏率大多为1（T4数量级，温度低于500°C时为1（T3数量级；泄漏率和垫片压紧应力成负指数关系，压紧应力越大，泄漏率越小；与温度成指数关系，随温度升高泄漏率增大。
主题词垫片性能试验高温前言石油化工装置在高温工况下容易因密封部位泄漏而导致失效。在高温环境中，密封元件材料的物理性能和力学性能都将发生变化，如高温会降低垫片的回弹能力；高温下垫片发生蠕变松弛导致垫片应力下降；高温下垫片材质发生热氧老化等。因而，与常温密封相比高温密封要困难得多。
高温下螺栓法兰连接的紧密性是目前工程实际亟待解决的课题。要保证高温下所用垫片的长期密封性能，仅靠常温试验数据是不够的，建立能模拟实际工况的高温试验装置，进而对垫片热态力学性能和高温工况条件下的密封性能进行长期、系统试验研究，并寻求表征方法十分必要。1982年以来美国和加拿大等国对垫片的高温性能作了很多研究，而国内在这方面的研究起步较晚，这主要是由于研究本身较困难，加之高温试验装置以及试验研究费用较高。
笔者以不锈钢柔性石墨缠绕垫片这一化工、炼油等高温装置中常用的密封元件为研究对象，对其常温和高温下的压缩回弹性能、蠕变性能和密封性能进行了试验研究，探讨了由垫片常温性能预测高温性能的方法，以期为密封件的选用和高温密封设计提供依据。
试验装置和试验条件所有试验均在垫片高温性能试验装置上进料为A3钢，钢带为1Cr18Ni9Ti，非金属带为柔性石墨。
中华不锈钢网讯息:试验方案压缩回弹性能试验一次性加载卸载并考虑蠕变影响和逐级往复加载卸载两种试验方法得到的垫片常温压缩回弹性能是基本一致的6，故本试验采用了逐级往复加载卸载的试验方法，在压缩回弹中计入蠕变的影响。选定的5个温度等级分别为15、150、300、400、500°C，在恒定的试验温度下垫片应力由较低到高逐级加载，选定的垫片应力等级为40、55、70、85MPa.最终通过试验找出不同温度等级下垫片应力和变形量之间的关系。
垫片应力恒定在70MPa，测定各温度等级下的变形量与时间的关系。本试验选定5个温度等级分泄漏率与温度、垫片残余压紧应力和介质压力的关系选定5个温度等级为15、150、300、400、500E4个垫片应力等级为40、55、70、85MPa4个介质压力等级为0 6、20、35、50MPa.测定不同温度、不同垫片应力、不同介质压力下的泄漏率。试验时在恒定的温度和选定的垫片应力等级下，介质压力由低到高逐级加载，得到同一试验温度、同一垫片应力等级、不同介质压力下的泄漏率。改变温度和垫片应力等级，重复上述试验。
高温下时间对密封性能的影响恒定试验温度400°C、垫片应力等级70MPa、介质压力5.0MPa，测定试验时间为0，10，20，120min时的泄漏率，研究泄漏率随时间的变化情况。
试验结果分析与讨论压缩回弹性能是垫片的基本力学性能。在螺栓法兰连接的预紧过程中，垫片良好的压缩性能是保证其表面与法兰面形成初始密封的基本条件，而操作时则要求垫片具有较好的回弹性能，以便有效补起的密封面的分离。根据垫片的压缩回弹曲线便可大致了解在操作条件下连接系统由于各元件变形导致垫片残余压紧应力减小、进而造成连接密封性能下降的规律。
给出了试验温度500C时不锈钢柔性石墨缠绕垫片的压缩回弹曲线。
大而增大，压缩曲线和回弹曲线均非直线且不重合，具有非线性和非保守性。其压缩和回弹时的弹性模量大不相同，且随垫片压紧应力增大而增大。
为垫片应力等级85MPa和不同温度下的压缩回弹曲线。同一温度不同应力等级下的压缩曲线采用分段截取的方法6组合而成，回弹曲线则为最高应力等级下的曲线。由图可见温度越高回弹曲线越陡，说明随温度的升高垫片回弹能力逐渐下降。
不同温度下的压缩回弹曲线将各垫片的压缩回弹曲线数据作拟合，并考虑温度的影响，得到如下公式广N Dg――垫片变形量；Sk垫片最大压紧应力；Dk――不考虑蠕变时的垫片最大变形量；T――试验温度。
由所得到的公式可推测任一温度下垫片的压缩回弹性能。对同种类型的垫片可采取只做常温试验的方法，利用本试验得到的结果进行类比，推测其高温性能。
由和可见，垫片压紧应力和温度是影响垫片压缩回弹性能的重要因素。垫片压紧应力愈大则垫片的变形量愈大；不同温度下压缩回弹曲线的弹性模量不同。高温下材料的屈服极限降低，塑性变形量增大，蠕变加剧，回弹性能下降。实际工况下，如果垫片回弹量小到不足以补偿介质压力、温度和法兰附加载荷引起的密封面的分离时，可能导致泄漏率的增大，甚至不能保证连接系统的紧密性要求，这是高温泄漏的重要原因之一。
在高温工况下，垫片蠕变引起连接系统中各受力元件的应力松弛，从而导致连接系统密封失效。为垫片应力70MPa、试验温度分别为15、150、300、400、500°C时的蠕变性能曲线。缓慢。蠕变量随时间的变化规律可由式（3）表示，=1十（1.38X10―3+对同种类型的垫片可采取只做常温试验的方法，利用本试验得到的结果进行类比，推测其任一温度下的蠕变特性。
（1）泄漏率与残余压紧应力及介质压力的关系垫片密封性能是一项综合性能指标，它受垫片材质、结构、温度、介质性质、加载卸载状态等多种因素影响。试验表明，泄漏率是介质压力，垫片残余压紧应力Sg和温度T的函数，其关系可用下式表示400C时泄漏率与垫片预紧应力和介质压力的关系由图可见，在恒定温度下泄漏率随介质压力的增大而增大，随垫片预紧应力的增大而减小。垫片预紧应力70MPa时泄漏率与介质压力和温度的关系曲线如所示，由图可见，泄漏率随温度的升高而增大。
分析式（4）可以发现，泄漏率和介质压力基本成线性关系，具有粘性流体层流的一般特征；泄漏率和垫片残余压紧应力成负指数关系，残余压紧应力越大，泄漏率越小；泄漏率随温度的升高而增大，两者成指数关系。
始时99蠕变变形较大Ac过约100变化MbM验温度400C时泄漏率随试验时间的变化情况。
（2）高温下试验时间对密封性能的影响试验研究了垫片预紧应力70MPa、介质压力5.试验表明，泄漏率随时间的增加稍有增大。这是由于高温下垫片蠕变而使垫片与法兰面之间的嵌合更加紧密，试验时垫片应力保持恒定，则垫片的蠕变可能减小泄漏率，但垫片材料的质量损失和老化可导致泄漏率增大，两者的综合影响造成本试验中泄漏率稍有增大但不明显。实际螺栓法兰连接中垫片蠕变和材料在高温下的质量损失2 78等会导致连接结构松弛，从而使泄漏率大大增加。
垫片预紧应力70MPa时不同温度下泄漏率随介质压力的变化结论不锈钢柔性石墨缠绕垫片的压缩量随试验温度和垫片压紧应力的增大而增大，垫片回弹性能随着温度的增高而下降，其压缩回弹曲线具有非线性和非保守性。压缩线和回弹线可分别用式（1）和式（2）来表示。
由于这种垫片由金属和非金属组合而成，常温下亦有蠕变发生，蠕变量随温度的升高而增大，其规律可用式（3）描述。
中华不锈钢网讯息:垫片密封性能可由试验温度、介质压力、垫片残余压紧应力和相应的泄漏率间的关系来表示，如式（4）。不锈钢柔性石墨缠绕垫片具有较好的密封性能，在常温下其泄漏率值大多在104数量级，试验温度低于5ro°c时，其泄漏率值为103数量级。在相同温度、同一预紧比压下，其泄漏率随试验时间的增加稍有增大，这是由于高温下垫片材料的质量损失和老化等原因造成的。
