两片PP法兰对上,中间夹一张垫片,螺栓一紧就完事——大多数低压场合确实是这样。可一旦介质压力上去、或者温度反复波动,密封面是平的、带台的还是带槽的,结果差别就出来了。
密封面到底在解决什么问题
密封的本质,是垫片被压紧后填满两个端面之间的微观缝隙,并且这个压紧力要在整个运行周期里保持住。金属法兰紧完基本就定了,塑料法兰不一样:PP在持续压力下会蠕变,应力慢慢松弛,垫片上的压紧力一路往下掉。
所以塑料法兰的密封面形式,很大程度上是在回答两个问题——怎么让垫片跑不掉,怎么让压紧力掉得慢一点。这和金属法兰的出发点并不完全相同。
常见的几种形式
| 形式 | 结构特点 | PP件上的适用性 |
|---|---|---|
| 全平面 | 端面全平,垫片做到螺栓孔外 | 最常用,接触面积大、单位压力低 |
| 突面 | 内圈凸起一个台,压力集中在台上 | 慎用,台面容易被压塌出永久凹陷 |
| 凹凸面 | 一凸一凹相扣,垫片被限位 | 适合高压、垫片易被吹出的场合 |
| 榫槽面 | 窄榫嵌入窄槽,垫片完全封闭 | 密封最可靠,加工要求高 |
| O型圈槽 | 车一道槽,装橡胶或氟胶O圈 | 所需螺栓力小,对法兰变形不敏感 |
为什么PP法兰大多做全平面
金浩丰车间里接到的PP法兰图纸,十张有八九张是全平面,道理在承压能力上。突面把全部螺栓力压在很小一圈面积上,单位压力成倍增加,塑料扛不住,几个月就压出一道永久凹陷,卸开重装时那道坑还在。全平面加全平面垫片,接触面积大、单位压力低,正好对上塑料的短板。加工也简单,车削和注塑都好实现。
全平面的代价是垫片缺少限位,内压高的时候容易被往外挤。所以真正内压偏高、或者介质渗透性强的位置,才值得上凹凸面和榫槽面。
垫片选不对,面做得再好也白搭
密封面和垫片是一套的,单独讨论哪一个都没有意义。PP法兰上常用的垫片大致三类:橡胶类(丁腈、三元乙丙、氟橡胶)软、回弹好、需要的压紧力小,是塑料法兰的首选;聚四氟乙烯板切出来的垫片耐介质最广,但硬、冷流严重,要压密就得加大螺栓力;膨体四氟带柔软好贴合,适合端面不太平整的加工法兰,缺点是长期蠕变量大。
原则只有一句:塑料法兰配软垫片。越硬的垫片需要越大的螺栓力才能压密,而塑料法兰恰恰给不出大的螺栓力。拿金属法兰上的经验去配四氟板垫,为了压住不停加力,最后把法兰盘拧翘了——这是很典型的一种“越紧越漏”。
选型上的几条经验
- 两边必须匹配。你的PP法兰要接的是设备上的什么面,先问清楚。突面对榫槽,装得上也一定漏。
- 垫片别一味加厚。PP端面平整度不如金属,垫片略厚一点有补偿作用;但越厚越软,蠕变松弛越快,密封力掉得越狠。
- 全平面垫片要做到螺栓孔以外,只做到孔内圈的,外圈没有支撑,法兰更容易翘。
- O型圈槽对塑料其实很友好。密封靠一小圈线接触,需要的螺栓力小,法兰盘轻微变形也不影响。缺点是槽要车出来,注塑件得开模。
- 投用后复紧一遍。塑料法兰装好通料,二十四小时内复紧,把最快的那段蠕变补回来。
- 密封面别用砂纸随便磨。加工完的端面有一圈车削纹路,那是有用的,磨掉以后垫片反而不容易咬住。真要修,只修局部凸点。
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