在实际工作中,影响法兰连接密封的因素是多方面的,包括设计、加工、安装等方面。从设计的角度考虑,影响法兰密封的主要因素有垫片性能、压紧面形式、螺栓预紧力、法兰刚度和操作条件等。
(1)密封垫片性能 垫片是构成密封的重要元件。适宜的垫片变形和回弹能力是形成密封的必要条件。垫片的变形包括弹性变形和塑形变形,但仅弹性变形具有回弹能力。
回弹能力是指在施加介质压力时,垫片能否适应法兰面的分离。它可用来衡量垫片密封性能的好坏。回弹能力大,便能适应操作压力和温度的波动,密封性能就好。
垫片的变形和回弹能力与垫片的材料、形状、结构、初始预紧力、压紧面提供的表面约束及操作条件(压力、温度、介质)等有关。
(2)压紧面型式 压紧面又称密封面,直接与垫片接触,是传递螺栓力使垫片变形的表面约束。为了达到预期密封效果,压紧面的型式和表面粗糙度应与选用的垫片相适应。放置金属垫片的压紧面,对法兰尺寸精度要求高,压紧面粗糙度通常要求达到1. 6~0. 4 5m。对于软质垫片,压紧面过于光滑反而不利一般粗糙度达到12. 5~3. 2 5m就够了,粗糙度过小,界面上阻力变小,对阻止介质的泄漏就不利。有时为了防止泄漏,在平面法兰压紧面上车削出2~3圈密封线(俗称水线),压紧面上不允许有径向刀痕或划痕。
为使垫片产生弹性变形或塑性变形,垫片材料的硬度应低于法兰材料的硬度,一般取低于HB40以上为宜,否则垫片将会在压紧时损伤法兰压紧面。
实践证明,压紧面的平直度和压紧面与法兰中心轴线垂直同心,是保证垫片均匀压紧的前提。减少压紧而与垫片的接触面积,可以有效地降低预紧力,但若接触面积过小,则易压坏垫片。显然,如果压紧面的型式、尺寸和表面质量与垫片相配不当,则将导致密封失效。