8大類(lèi)密封圈墊片的選用解析
工業(yè)橡膠板
天然橡膠適用于水、海水、空氣、惰性氣體、堿類(lèi)、鹽類(lèi)水溶液等介質(zhì)，但不耐礦物油和非極性溶劑，長(cháng)期使用溫度不超過(guò)90℃，低溫性能優(yōu)異，可在-60℃以上使用。
丁腈橡膠適用于石油類(lèi)產(chǎn)品，如石油、潤滑油、燃料油等，長(cháng)期使用溫度為120℃，如在熱油中可耐150℃，低溫為-10~-20℃。
氯丁橡膠適用于海水、弱酸、弱堿、鹽溶液，耐氧和臭氧老化性能優(yōu)異，耐油性次于丁腈橡膠而優(yōu)于其他通用橡膠，長(cháng)期使用溫度低于90℃，最高使用溫度不超過(guò)130℃，低溫為-30~-50℃。
氟橡膠有多個(gè)品種，它們分別具有良好的耐酸、耐氧化性能以及耐油、耐溶劑性能?？梢栽趲缀跛械乃犷?lèi)介質(zhì)以及一些油和溶劑中使用，長(cháng)期使用溫度低于200℃。
橡膠板材作為法蘭墊片，多用于管道或經(jīng)常拆卸的人孔、手孔，壓力不超過(guò)1.568MPa。因在各類(lèi)墊片中，橡膠墊片最軟，貼合性能好，在較小的預緊力下就能發(fā)揮密封效果。正因如此，在承受內壓時(shí)，因墊片偏厚或硬度偏低而容易被擠出。
橡膠板材在苯、酮、醚等有機溶劑中使用，易出現溶脹、增重、變軟、發(fā)粘現象，導致密封失效。一般溶脹度超過(guò)30%就不能使用。
在低壓(尤其是0.6MPa以下)、真空情況下，采用橡膠墊較為適宜。橡膠材料致密性好，透氣率低。例如氟橡膠，最適宜作真空容器的密封墊片，真空度最高可達1.3×10-7Pa。橡膠墊在10-1~10-7Pa真空度范圍使用時(shí)，需經(jīng)烘焙和抽氣處理。
石棉橡膠板
價(jià)格較其它墊片低，使用方便；最大問(wèn)題是：墊片材料雖然加入了橡膠和一些填充劑，仍無(wú)法將那些串通的微小孔隙完全填滿(mǎn)，存在微量滲透。故在污染性極強的介質(zhì)中，即使壓力、溫度不高也不能使用。
當用于一些高溫油類(lèi)介質(zhì)時(shí)，通常在使用后期，由于橡膠和填充劑碳化，強度降低，材質(zhì)變疏松，便在界面和墊片內部產(chǎn)生滲透，出現結焦和發(fā)煙現象。另外，石棉橡膠板在高溫下易粘結在法蘭密封面上，給更換墊片帶來(lái)了許多麻煩。
在受熱狀態(tài)下，墊片在各種介質(zhì)中的使用壓力取決于墊片材料的強度保持率。石棉纖維材料中存在著(zhù)結晶水和吸附水。
110℃時(shí)，纖維之間的吸附水已有2/3析出，纖維的抗拉強度約降低10%；
368℃時(shí)，吸附水全部析出，纖維的抗拉強度約降低20%；
超過(guò)500℃，結晶水開(kāi)始析出，強度則更低。介質(zhì)對石棉橡膠板的強度影響也很大。
例如，在航空潤滑油和航空燃油中，400號耐油石棉橡膠板橫向抗拉強度相差80%，這是由于航空燃油對板材中橡膠的溶脹比航空潤滑油嚴重之故?？紤]到上述因素，國產(chǎn)石棉橡膠板X(qián)B450的推薦安全使用范圍：溫度250℃~300℃，壓力3~3.5MPa;400號耐油石棉橡膠板使用溫度不宜超過(guò)350℃。
石棉橡膠板含有氯離子和硫化物，吸水后容易與金屬法蘭形成腐蝕原電池，尤其是耐油石棉橡膠板中硫磺含量高出普通石棉橡膠板好幾倍，故在非油性介質(zhì)中不宜使用。墊片在油品和溶劑類(lèi)介質(zhì)中會(huì )發(fā)生溶脹現象，但在一定范圍內，對密封性能基本沒(méi)有什么影響。
例如，400號耐油石棉橡膠板在常溫航空燃油中作24小時(shí)浸泡試驗，要求因吸油重量增加不得超過(guò)15%。
國產(chǎn)石棉橡膠板與國外名牌產(chǎn)品相比尚有一定差距。某單位的統計數字表明，在超過(guò)350℃的油介質(zhì)中，凡使用石棉橡膠板不漏的大多為進(jìn)口產(chǎn)品。日本石油工業(yè)標準JPI-7S-71《石油工業(yè)用石棉橡膠板使用標準》，使用期限約為一年。
聚四氟乙烯
聚四氟乙烯在受壓及高溫下易冷流及蠕變，故一般用于低壓、中溫、強腐蝕以及不允許污染的介質(zhì)，如強酸、強堿、鹵素、藥品等。安全使用溫度在150℃，壓力1MPa以下。填充聚四氟乙烯雖然強度高些，但使用溫度也不超過(guò)200℃，且耐腐蝕能力下降。聚四氟乙烯包墊最高使用壓力一般不超過(guò)2MPa。
由于溫度升高，材料發(fā)生蠕變，致使密封壓力明顯下降。即使不升溫，隨著(zhù)時(shí)間的延長(cháng)，密封面的壓緊應力也會(huì )下降，產(chǎn)生“應力松弛現象。該現象在各種墊片中都會(huì )產(chǎn)生，只是聚四氟乙烯墊的應力松弛現象較為嚴重，應予注意。
聚四氟乙烯的摩擦系數較小(壓緊應力大于4MPa，摩擦系數為0.035~0.04)，預緊時(shí)墊片易向外滑移，所以最好采用凹凸式法蘭面。當采用平面法蘭時(shí)，可將墊片外徑接觸螺栓，利用螺栓阻止墊片外滑。
由于搪玻璃設備是在金屬表面噴涂了一層瓷釉后燒結而成的，釉層很脆，加之噴涂不均勻和釉層流動(dòng)，法蘭表面平面度較差。采用金屬復合型墊片易損壞釉層，所以推薦使用芯材由石棉板加橡膠的聚四氟乙烯包墊。這種包墊既容易與法蘭面貼合又耐腐蝕，使用效果良好。
有許多廠(chǎng)在溫度、壓力不高的強腐蝕介質(zhì)中，采用石棉橡膠板外纏聚四氟乙烯生料帶，用于經(jīng)常拆卸的人孔、管道上。由于制作、使用方便，頗受歡迎。
石棉樹(shù)脂板和浸漬石棉板墊片
多用于各種酸性介質(zhì)的管道、泵、閥、進(jìn)出口法蘭，其使用溫度在80℃、壓力在0.6MPa以下。
石棉編制墊片適用于壓力0.1MPa以下，溫度不超過(guò)800℃的低壓、高溫工況。并可根據設備的具體要求，編織成不通寬度、厚度、直徑的墊片。
或將石棉帶剪下后直接敷在法蘭表面。它用于大型硫酸、硝酸氧化爐以及一些未經(jīng)加工的設備接口處，效果遠遠超過(guò)原來(lái)的石棉繩。
金屬包石棉墊
由金屬薄板包覆石棉板或石棉橡膠板，使其不與介質(zhì)直接接觸，避免了石棉纖維強度下降，克服了滲漏現象，從而擴大了石棉橡膠板的使用范圍。
一般金屬包石棉墊使用溫度為450℃(個(gè)別也有達600~700℃，如在常壓~0.16MPa的煙道氣中)，使用壓力為4MPa，最高可達6MPa。如壓力再增高，墊片易產(chǎn)生橫流現象，芯材從搭接處擠出。
由于金屬包石棉墊需要較大的螺栓擰緊力，即使當使用壓力低于2.45MPa，也不能采用pg25公斤級以下的法蘭。否則，法蘭、螺栓的剛度就顯得不夠，產(chǎn)生變形而導致密封失效。有人認為，若將芯材改為彈性較好的合成橡膠，其緊固力就會(huì )下降。
其實(shí)不然，因為芯材改軟后，緊固力被芯材吸收，不能提供金屬板在法蘭面上貼合所需的緊固力，包墊反容易被極壞。另外，在含氯離子較多的介質(zhì)以及酸性介質(zhì)中，不銹鋼包墊及鐵皮包墊的搭接處易產(chǎn)生縫隙腐蝕。
溫度高于450℃，芯材可使用陶瓷纖維或碳纖維。某鋼鐵廠(chǎng)采用金屬包陶瓷纖維墊片用于1100℃的高溫，使用二年尚未損壞。柔性石墨作芯材是最合適的。目前，國內已批量生產(chǎn)金屬包柔性石墨墊。其使用效果優(yōu)于金屬包石棉墊。
金屬包墊能制成各種形狀，大量用于各種熱交換器、反應器的大蓋、裝卸孔、人孔法蘭等。國內曾制作過(guò)直徑為2m的鐵包墊，使用情況良好。
在金屬包墊的表面貼覆一層柔性石墨薄板，這種墊片與表面未包覆的同類(lèi)金屬包墊相比，預緊比壓較小，密封性能更佳。
目前國內尚無(wú)此產(chǎn)品，故有的單位將現有的柔性石墨皺紋帶貼在金屬包墊以及金屬平墊、齒形墊甚至石棉橡膠墊表面，解決了許多泄漏難題。例如某廠(chǎng)的熱交換器，壓力為5.88MPa、溫度450℃，介質(zhì)為氫/油氣。
曾用過(guò)金屬平墊、齒形墊，均有泄漏。后在平墊上貼了柔性石墨皺紋帶，解決了這一問(wèn)題。應該指出，這種墊片形式是一種解決法蘭墊片泄漏的簡(jiǎn)便措施，貼覆柔性石墨帶的工作性質(zhì)量直接影響設備能否正常運轉。若在帶材背面涂刷一層膠水，可提高貼覆質(zhì)量。
金屬纏繞墊
金屬纏繞墊巧妙地利用金屬的耐熱性、回彈性和強度以及非金屬材料的柔軟性，所以密封性能較好，其中又以不銹鋼帶纏繞柔性石墨墊的性能為最佳。其預緊比壓較石棉纏繞墊小，不存在石棉纖維毛細孔滲漏的缺點(diǎn)。
在油介質(zhì)中，金屬帶材多使用0Cr13，而其它介質(zhì)則推薦使用1Cr18Ni9Ti。
不銹鋼帶柔性石墨纏繞墊在氣體介質(zhì)中，使用壓力為14.7MPa(國內有高達19.6MPa)，在液體中可用至30MPa。溫度-190~+600℃(在無(wú)氧、低壓情況下可用至1000℃)。
聚四氟乙烯的耐低溫性能良好，它在低溫下的屈服強度大大高于常溫時(shí)的強度。所以聚四氟乙烯纏繞墊可用于低溫介質(zhì)，如液態(tài)烴等。同時(shí)，因加入金屬帶提高了導熱性，聚四氟乙烯纏繞墊使用溫度可達250℃，在酸性介質(zhì)中可用至9MPa、200℃。
纏繞墊用于壓力和溫度波動(dòng)較大的換熱器、反應器、管道、閥門(mén)、泵進(jìn)出口法蘭較為合適。對于中等以上壓力、溫度超過(guò)300℃者，應考慮使用帶內環(huán)、外環(huán)或內外環(huán)。若使用凹凸面法蘭，配帶內環(huán)的纏繞墊效果更好些。
在柔性石墨纏繞墊兩面貼覆柔性石墨板也能取得好的密封效果。某大型化肥廠(chǎng)廢熱鍋爐屬高溫高壓關(guān)鍵設備，用帶外環(huán)的柔性石墨纏繞墊，滿(mǎn)負荷時(shí)不漏，減負荷時(shí)則漏。在墊片兩面增加了0.5mm厚的柔性石墨板，剪成圓弧狀，接頭部分采用斜口搭接，使用情況良好。
金屬平墊、波形墊
和齒形墊金屬平墊、金屬波形墊
一般用于中、高壓閥門(mén)、管道和直徑較小的設備法蘭上。使用壓力則根據溫度的不同，前者為1.568~31.36MPa，后者為1.568~3.92MPa。墊片材質(zhì)根據介質(zhì)和溫度選取。
八角墊和橢圓墊
用于梯形槽面法蘭的八角墊和橢圓墊(煉油行業(yè)俗稱(chēng)“土鋼圈”)密封性能均好。在溝槽的錐面上，八角墊為面接觸而橢圓墊是線(xiàn)接觸。
因此，橢圓墊在低緊固力下貼合性好，但需進(jìn)行二次緊固;而八角墊一般一次緊固后，不易出現泄漏。它們的不足之處為要求較大的螺栓擰緊力，當用于低壓高溫情況時(shí)，法蘭等級須在pg25公斤級以上。