趙子豔
（哈爾濱電氣（qì）股份有限公司，河北秦皇島　066206）

　　摘　要：近年來，社會主義經濟建設的飛速發展，大力推動了我國的石油開采行業、化工建設行業以及能源開發等行業的發展。法蘭（lán）螺栓墊片係（xì）統在這些行業中被廣泛使用，隨著這些化工行業的發展，企業對於法蘭螺栓墊片係統（tǒng）的耐高溫程（chéng）度（dù）以及密（mì）封性能的要求都更為苛刻。文（wén）章對法蘭、螺栓以及墊片在高溫下的（de）密封（fēng）性能進行了（le）探討。
　　關鍵詞：法（fǎ）蘭螺栓；墊片係統；法蘭（lán）連接係統；高溫環境；密封性能

　　如（rú）今，隨著我國的高端機械製造行業飛速發展，我國要想保持這種高端機械製造行業的發展速度，就要（yào）保證（zhèng）我們所生產出的高端機械的質量不存在任何問題。而作為我國高端機械製造行業發展的基礎的法蘭螺栓墊片，其作（zuò）用可謂是“四兩撥千斤”，這一個小小的零件就能夠（gòu）決定一台機器（qì）的好與壞。本文將簡單介紹法蘭螺栓墊片連接係統的曆史與現狀，了解（jiě）在高溫情況下墊片的類型對於法蘭螺栓連（lián）接係統的（de）密封性能的影響，深入分析法蘭螺栓墊片係統的泄露形式以及影響法蘭螺栓墊片係統泄露的主要因（yīn）素。
　　1　法蘭螺栓墊片連接係統的曆史（shǐ）與現狀
　　近幾年來，我（wǒ）國一直在堅持（chí）對於法蘭螺栓墊片連接係統的研究，並且也取得了不少的科技成（chéng）果。各大高等學校和國家研究院也積極響應國家的（de）號召，專門成立了針對法蘭螺栓（shuān）墊片連接係統的研究工作的有關部門，但是研究（jiū）成果始終不盡如人意，因此我國科研教（jiāo）育工作者不僅僅要加強（qiáng）在理論知識上的積累，還要在科學實踐的道路上堅定不（bú）移地走下（xià）去，實（shí）踐才是檢驗真理的標準。近（jìn）十年（nián）以來，中（zhōng）國（guó）在法蘭螺栓的發展上令世（shì）人矚目，同時也令不少發達國家感到吃驚，但是在大家都驚訝的同時，也讓他們發現了一（yī）個以法蘭螺栓的連接係統的密封為基礎的新興市場。當今中國的法蘭螺栓市場已經不拘泥於大量生產普（pǔ）通的標準螺栓，我國已經發現，傳統的發展已經不（bú）能真正地為企業帶來核心的競爭力，反（fǎn）而會受製於原材料、人（rén）力成本等（děng）條件的變化，因（yīn）此我國現階段將市場打入研究（jiū）法蘭螺栓（shuān）的連接係統的密封性能上，而且在生產技術水平上也已經基本接近世界先進水平。傳統的對於法蘭（lán）螺栓墊片連接（jiē）係統的（de）研究工作還很不完善。首先，我們要（yào）明確，法蘭到底是什麽？法蘭（lán）是法蘭螺栓墊片連接係統中的一個環節，主要是用於管端之間連接的零件，法蘭既可以用（yòng）於管子（zǐ）與管子之間的連接，也可以用於設備與設備之間的連接。法蘭（lán）都是（shì）成對使用的，不同的情況使用不同的法蘭，如（rú）低壓管道可以使（shǐ）用（yòng）絲接法蘭、4公斤以上壓力（lì）的使用焊接法蘭。不同壓力的法蘭厚度也不盡相同，因此它（tā）們使用（yòng）的螺栓也不同。法蘭螺栓墊片連接（jiē）係統（tǒng）的主要特點（diǎn）就是在拆卸方麵簡單、使用強度高（gāo）、密封性（xìng）能好。在安裝（zhuāng）法蘭的時（shí）候要（yào）求兩個法蘭保持平行，法蘭的密封麵不能碰傷，並且要清理幹淨，還要根據設計者的規定和要求選用合適的法蘭墊片。法蘭螺栓墊片連接係統使用起來非常方便，而且能夠承受的壓力也非常大。目前，在我國很多工（gōng）藝設（shè）備上都會采用法蘭（lán）螺栓墊片的連接係統。雖然法蘭螺栓墊片的連（lián）接係統是我們工業上Z常用的拆卸、連接裝置，但是，以我國目（mù）前的科技（jì）水平，還不足（zú）以解決法蘭螺栓墊片連接係統的高強度和緊密性不足的問題，不管是國外的工程師還是（shì）國內的工程師，都不能（néng）確保整個法蘭螺栓墊片連接係統（tǒng）的高強度（dù）和緊密性。因此，對於如何提高法蘭螺栓墊（diàn）片連接係統的高強度和緊密性還有待研究。
　　2　法蘭螺栓墊片係統的泄露形式
　　2.1　法蘭螺栓墊片的滲透（tòu）泄露
　　我們常見的法蘭螺栓墊片都是由石棉、聚四氟乙烯、非石棉、石墨等材料製成的，這些材料的密（mì）封程度較弱，組織鬆散、致密性差（chà）、纖（xiān）維（wéi）之間的縫隙（xì）非常大，容（róng）易滲透的地（dì）方非常多，尤其（qí）是在高溫的情況下，介質會（huì）穿透纖（xiān）維之間的縫隙滲透出去，造成滲透（tòu）泄露。
　　2.2　法蘭螺栓（shuān）墊片的界麵泄露
　　如果法蘭螺栓（shuān）密封墊片（piàn）的壓（yā）緊（jǐn）力不足，兩個法（fǎ）蘭安（ān）裝時（shí）沒有保（bǎo）持平行，法蘭的密封麵粗糙（cāo）度較大，法蘭表麵清理得不夠徹底，當管道由於溫度升高或者壓力而變形的（de）時候，就會造成法蘭界麵連（lián）接出現鬆動，造成法蘭螺栓墊片的（de）界麵泄露。另外，法蘭螺栓（shuān）的變（biàn）形，法蘭螺栓的密（mì）封墊片長時間使用導致壓迫變形的等問題（tí）都會造成法蘭螺栓墊片的界（jiè）麵泄露，並且法蘭螺栓墊片（piàn）的界麵泄（xiè）露是導致泄露的主要途徑。
　　3　影響法蘭螺栓墊片係統泄露（lù）的主要因素
　　3.1　螺栓預緊力的影響（xiǎng）
　　經過一係列的調查研究我們（men）發現，增（zēng）加法蘭螺栓的螺栓預緊力（lì），可以增大對法蘭螺栓的連接係統的密封情況。但是如果法蘭螺栓的螺栓預緊力過大（dà），就會造成法蘭螺栓（shuān）墊片的彈性變（biàn）差，甚至會（huì）完全失去彈力，這樣就會造成法蘭螺（luó）栓墊片（piàn）起不到它本來的作用，不能維（wéi）持它在工作狀態下所需要的彈性。因此，當（dāng）法蘭螺栓的連接係統（tǒng）的密封所需要的螺栓預緊力大小（xiǎo）確定（dìng）下來之後，就可以采取一些（xiē）有利於法蘭螺栓的連接係統的密封的方式，如增加（jiā）法蘭螺栓的數目等（děng）。
　　3.2　操作條（tiáo）件的影響
　　操作條件（jiàn）就是指影響法蘭螺栓墊片連接係（xì）統的密封的外界條件，如壓力、溫度、介質的物化性（xìng）質等（děng）。單單（dān）憑借壓力和介質的物化性（xìng）質還（hái）不足以（yǐ）對法蘭螺栓墊片的連（lián）接係（xì）統的密封程度產生太大的影響，造成法蘭螺栓的連接係統的密封泄露（lù）的Z主要的因素還是溫度的升高（gāo）或降低（dī），在高溫條件（jiàn）下（xià），一方麵，法（fǎ）蘭螺栓墊片（piàn）的滲透能力會增強，從而造成法蘭螺栓的連接係統的密封泄露嚴重；另一方麵，會加劇（jù）對於法蘭螺栓墊片的腐蝕度和溶解度（dù），從而導致法蘭螺栓（shuān）的（de）連接係統的密封泄露程度加重（chóng）。而對於法蘭螺栓（shuān）的非金屬墊片則會造成墊片的老化和（hé）變質，甚至於燒毀，也會對（duì）法蘭螺栓連接係統的密封性能產生影響。
　　3.3　法蘭螺栓墊（diàn）片性能的影響
　　法（fǎ）蘭螺（luó）栓墊片適當的變形和回彈是形成法蘭螺（luó）栓連接係（xì）統（tǒng）的密（mì）封的一個重要現象。法蘭螺栓墊片的（de）變形主要包括彈性變形和塑性（xìng）變形。如果我（wǒ）們選擇製作法蘭螺栓（shuān）墊片的（de）材料擁有很好的彈性和塑性，那麽就能在很大程度上提高法蘭螺栓的連接係統的密封性能。
　　4　在高溫情況（kuàng）下墊片的類型對於法蘭螺栓連接係（xì）統的密封性能的影響
　　4.1　法蘭螺栓的金屬墊（diàn）片
　　法蘭螺栓的金屬墊（diàn）片（piàn）是由高精密度（dù）、高硬度的片狀材料精製（zhì）而成，通常用於較（jiào）精密的模具以及較精密的五金調整和測量上，一般是用於原裝（zhuāng）進（jìn）口（kǒu）的不（bú）鏽鋼和高碳（tàn）鋼以及黃銅這三（sān）種材料經熱（rè）處理精磨加工而成的，具有精密度高、光潔度好、拉力度強、韌性高、不易彎折等特點。其中高碳（tàn）鋼（gāng）的材質具有一（yī）定的彈性，而不鏽鋼的材料則是韌性（xìng）非常好，不容易被折斷。經過專家們的研究調查可知，如果法蘭螺栓的金屬（shǔ）墊片在法（fǎ）蘭預緊升壓之（zhī）後（hòu）再升（shēng）高溫度的話，法蘭（lán）螺栓的金屬墊片的應力是逐漸增大的，由於金屬（shǔ）墊片之間的應力增大（dà）了，就會增強（qiáng）兩片墊片之間的契合度，因此在升溫過程中，法蘭螺栓的金（jīn）屬墊片不需要（yào）熱緊就可以了。
　　4.2　法（fǎ）蘭螺（luó）栓的半金屬墊片
　　法蘭螺栓的半金屬（shǔ）墊片主要包括金屬包覆墊片（piàn）、金屬（shǔ）纏繞墊片、金屬波紋複合墊片、金屬齒形複合墊片，其中Z常見的就是金屬纏繞墊（diàn）片。金屬纏繞墊片是目前為止應用Z為廣泛的一種密封墊片，為法蘭螺栓的半金屬墊片中回彈（dàn）性Z佳的墊片，具有耐高溫、耐高壓和（hé）適應超低溫等特點，通過改變墊片的（de）材料組合，可解決各種介（jiè）質對墊（diàn）片的（de）化學腐蝕問題，法蘭螺栓的半金屬墊片的結構密度也可以依據（jù）不（bú）同的（de）預緊（jǐn）力的要求來製作（zuò），為了（le）加強主體和準確的（de）定位，法蘭螺栓的半金屬墊片設有金屬內加強環和外定位環，利用內外鋼環來控製其Z大（dà）壓緊度，對墊片接觸的法（fǎ）蘭密封麵的表（biǎo）麵精度要求並不（bú）高。通過專家的調查研究表明，對於（yú）法蘭（lán）螺栓的（de）半金屬墊片來說，在升壓後法蘭螺栓的（de）半金屬（shǔ）墊片（piàn）的（de）應力均下降，應力（lì）下降就會造成墊片之間（jiān）的契合度下（xià）降，從而導致墊（diàn）片的密封性（xìng）能差。而升溫後的法（fǎ）蘭螺栓的半金屬墊片（piàn）的（de）應力的變化隨著法蘭螺栓的（de）半金屬墊片的（de）壓縮回彈性能以及熱膨（péng）脹係數的變化而變化，應力越大，墊片（piàn）的密封（fēng）性能就越好，至（zhì）於怎麽變化，變大還是變小，還需要具體情況具體分析。
　　4.3　法蘭螺栓的非金屬墊（diàn）片（piàn）
　　在法蘭螺栓的非金（jīn）屬墊片中，Z常見的就是非石棉纖維墊片，非石棉纖維墊片（piàn）是（shì）使用的新型產品，非石棉纖維墊片以其廉價、耐高溫、強度高、耐高壓、耐腐蝕等特點在工況（kuàng）中被廣泛使用，曾經我國長期使（shǐ）用石棉材料，自從加入了WTO以來，國內各個行業都麵臨著國外的挑（tiāo）戰，漸漸地，我國無石棉化的改革開始啟動（dòng），通（tōng）過我（wǒ）國（guó）科研人員經（jīng）過多年的研究與開發，終於取（qǔ）得（dé）了巨大的成功。經過我國專家學者的實際調（diào）查可（kě）知（zhī），法（fǎ）蘭螺栓的非金屬墊片在升溫後墊（diàn）片的應（yīng）力增大，非金屬墊（diàn）片之間的應力增大了（le），兩片墊片之（zhī）間的契合度就會增強，密封性能有所提高，不需要熱緊就可以。
　　5　結語
　　綜上分析可知，隨著（zhe）社會主義經濟建設的飛速發（fā）展，一枚小小的法蘭螺栓也足以影響到未（wèi）來我國經（jīng）濟建（jiàn）設的（de）發展，因此我們需（xū）要深刻認（rèn）識法蘭螺栓墊（diàn）片連接（jiē）係統的曆史與現狀，了解在高溫情況下墊片的類型對（duì）於法（fǎ）蘭螺栓連接係（xì）統的密（mì）封性能（néng）的（de）影響（xiǎng），並且堅持不懈地研究高溫對於法蘭（lán）螺（luó）栓墊片係統的泄（xiè）露形式的影響以及影響法蘭螺栓墊片係統（tǒng）泄露的（de）主要因素。
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來源：《中國高（gāo）新技術企業》2016年20期