影響墊片密封效果的因數很多,諸如墊片的厚度、寬度、墊片質的強度、耐熱性、耐壓性、彈性以及墊片的壓緊力(緊固力)等。這些因素又都是互相關聯的,其中,墊片壓緊力的因素尤為復雜,而壓緊力又與墊片系數m和預緊力(預緊比壓力)γ有關。
墊片(pian)(pian)的(de)(de)(de)預緊比壓(ya)力(li)γ和(he)(he)墊片(pian)(pian)系(xi)數m的(de)(de)(de)概念(nian):為(wei)形成初始密(mi)封條件而必須施加在墊片(pian)(pian)單(dan)位面(mian)積上的(de)(de)(de)最小壓(ya)緊力(li)稱(cheng)為(wei)預緊密(mi)封比壓(ya)y。在操作(zuo)條件下,發生臨(lin)界泄漏時,單(dan)位密(mi)封面(mian)上所(suo)具有的(de)(de)(de)密(mi)封壓(ya)緊力(li)稱(cheng)為(wei)工作(zuo)密(mi)封比壓(ya),工作(zuo)密(mi)封比壓(ya)與介質(zhi)操作(zuo)壓(ya)力(li)p的(de)(de)(de)比值(zhi)稱(cheng)為(wei)30墊片(pian)(pian)系(xi)數m,即:y和(he)(he)m是反映墊片(pian)(pian)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)兩(liang)個重要參數,其數值(zhi)與墊片(pian)(pian)的(de)(de)(de)種類和(he)(he)材質(zhi)有關,和(he)(he)m值(zhi)大表(biao)明墊片(pian)(pian)達到密(mi)封時需要更大的(de)(de)(de)螺栓(shuan)載荷(he)。
墊片的預緊比壓(或叫比壓、最小設計壓緊應力、或最小有效壓緊應力等)γ就是作用到墊片上的單位密封面積壓緊力,使墊片在彈性內變形且足以將法蘭表面上微觀的不平度填補嚴密不致產生泄漏的最小數值。即:
γ=P/A
式中:P--墊片的有效(xiao)壓緊力;
A--墊片(pian)有效面積。
不(bu)同的(de)(de)墊(dian)片(pian)(pian)具有不(bu)同的(de)(de)y值(zhi)(zhi),它與管系的(de)(de)工(gong)作(zuo)(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力(li)無關(guan),即使(shi)管系工(gong)作(zuo)(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力(li)很低,墊(dian)片(pian)(pian)的(de)(de)γ值(zhi)(zhi)也(ye)不(bu)變(bian)。當管系升壓(ya)(ya)(ya)到達操(cao)作(zuo)(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力(li)時(shi),因內壓(ya)(ya)(ya)產(chan)生(sheng)的(de)(de)軸(zhou)向力(li)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),趨(qu)于將(jiang)兩片(pian)(pian)法蘭分開。于是作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)在墊(dian)片(pian)(pian)上的(de)(de)緊(jin)(jin)固(gu)力(li)減少(shao)。當墊(dian)片(pian)(pian)的(de)(de)有效(xiao)截(jie)面上的(de)(de)緊(jin)(jin)固(gu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)小至(zhi)某(mou)一臨(lin)界(jie)值(zhi)(zhi)時(shi),仍能(neng)保持(chi)密封(feng),這時(shi)在墊(dian)片(pian)(pian)上剩余緊(jin)(jin)固(gu)力(li)即為有效(xiao)緊(jin)(jin)固(gu)壓(ya)(ya)(ya)力(li)。當小至(zhi)臨(lin)界(jie)值(zhi)(zhi)以下時(shi)就會發生(sheng)泄漏,甚(shen)至(zhi)將(jiang)墊(dian)片(pian)(pian)吹掉。因此,墊(dian)片(pian)(pian)的(de)(de)有效(xiao)緊(jin)(jin)固(gu)力(li)必須超過管系的(de)(de)操(cao)作(zuo)(zuo)壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)m倍,即:
m=P/P1
式中:-墊片的(de)有效壓(ya)緊力(li);
P1-管系的工作壓力。
通常(chang)稱(cheng)m為墊(dian)片系(xi)數或剩余(yu)比壓系(xi)數,不同(tong)的(de)(de)墊(dian)片有不同(tong)的(de)(de)m值,且m隨墊(dian)片的(de)(de)硬(ying)度增(zeng)大而增(zeng)大。
墊片系數m值與預緊比壓y值都是墊片本身特有的數值,其值因墊片的形狀、材質等不同而異。如果墊片在螺栓預緊時承受了過大的壓緊力,有可能被壓縮成塑性變形而失去回彈能力,當法蘭密封面在介質壓力作用下產生分離時,墊片不能產生回彈去“貼緊”密封面,使其間不能保持足夠的接觸力(即墊片壓緊力)而引起泄漏。因此,墊片在預緊時,既要壓緊以使其單位有效密封面積上的壓緊力不小于γ值,又不能使其壓緊力過大以致被壓成塑性變形。對平面密封的情況,為防止墊片被壓成塑性變形應控制墊片預緊壓緊力不大于4γ。墊片在預緊時,如果單位有效密封面積上的壓緊力小于γ,會使“泄漏通道”不能消除,而達不到預密封要求;相反,當墊片預緊力過大(>4γ)時,由于墊片失去彈性,會使墊片在內壓作用時產生泄漏。墊片計算中墊片最小寬度的校核就是出于這一目的。但此校核允許以經驗替代,即墊片的最小寬度可按經驗確定(參考有關墊片標準決定)。當無經驗時,建議對其進行校核,以確保密封的可靠性。
墊片泄漏率是墊片密封性能的主要指標,各種墊片的泄漏率均按(GB 12358)《管法蘭用墊片密封性能試驗方法》測定。此方法同時可測定墊片的m、y值。非金屬和半金屬墊片的應力松弛率按GB/T 12621《管法蘭墊片應力松弛試驗方法》測得。這兩類墊片的壓縮率和回彈率按GB/T 12622《管法蘭墊片壓縮率及回彈率試驗方法》測定。此外,國標還規定了纏繞墊的試驗方法,見GB/T 14180。γ和m參數見表5.3.10和表5.3.11。