影响泄漏的主要因素解析

对垫片密封来说，其泄漏状况与被密封介质的物性、工况条件、法兰密封面的表面粗糙度、压紧应力以及垫片的基本特性、尺寸、加载卸载历程等诸多因素有关。

1.被密封介质物性的影响

采用同样的密封连接形式，在同样的工况条件下，气体的泄漏率大于液体的泄漏率，氢气的泄漏率大于氮气的泄漏率。这主要是由于被密封介质的物性参数不同所造成的。在被密封介质的物理性质中，黏度的影响最大。黏度是流体内摩擦力的量度，黏度大的介质，泄漏阻力大，泄漏率小；黏度小的介质，泄漏阻力小，泄漏率大。

2.工况的影响

垫片密封的工况条件包括介质的压力、温度等。在不同的压力和温度下，垫片泄漏率的大小不同。密封面两侧的压力差是泄漏的主要推动力，压力差越大，介质越容易克服泄漏通道的阻力，泄漏越容易；温度对连接结构的密封性能有很大的影响。研究表明，垫片的弹、塑性变形量均随温度的增大而增大，而回弹性能随温度的增高而下降，蠕变量则随温度的升高而增大。而且随着温度的升高，垫片的老化、失重、蠕变和松弛现象都会越来越严重。此外，温度对介质的黏度也有很大的影响，随着温度的升高，液体的黏度降低，而气体的黏度增加。温度越高，泄漏越容易发生。

3.法兰密封面表面粗糙度的影响

相同的垫片预紧比压下，法兰密封面的表面粗糙度不同，泄漏率也不一样。通常，表面粗糙度越小，泄漏量越小。研磨过的法兰密封面的密封效果要比未研磨的法兰密封面的密封效果好。这主要是由于表面粗糙度小的密封表面的凹凸不平易被填平，从而使得界面泄漏大为减少。

4.垫片压紧应力的影响

垫片上的压紧应力越大，其变形量就越大。垫片的变形，一方面有效地填补了法兰表面上的不平度，使界面泄漏大为减少；另一方面，使垫片本身的毛细孔被压缩，泄漏通道的截面减小，泄漏阻力增加，从而使泄漏率大大减小。但如果垫片的压紧应力过大，则易将垫片压溃，从而失去回弹能力，无法补偿由于温度、压力引起的法兰面的分离，导致泄漏率急剧增大。因此要维持良好的密封，必须使垫片的压紧应力保持在一定的范围内。(www.xing528.com)

5.垫片性能的影响

垫片的基本特性主要包括两部分，一是垫片的力学性能，它包括垫片的压缩回弹特性、蠕变和应力松弛特性等；二是垫片的基本密封性能。垫片的基本性能对连接的密封性能影响很大。

螺栓-法兰-垫片连接（即法兰接头）的密封，本质上是通过垫片变形，增加流体流动阻力来实现的。垫片的压缩特性部分地反映了其表面与法兰面的嵌合所形成的初始密封能力。在操作条件下，由于螺栓的伸长和法兰的变形，使法兰面和垫片产生相对分离（垫片所受压缩应力减少）的倾向，这时连接的紧密与否很大程度上取决于垫片的回弹能力。蠕变和应力松弛是相联系的，它反映了垫片材料在一定的温度和载荷下，其变形随时间的增加而增加、其应力随时间的增加而减小的变化规律。蠕变和松弛是导致高温密封连接泄漏率增大的重要原因。垫片密封性能表征了泄漏率与介质压力、垫片残余压紧应力和温度的关系，是表征垫片密封能力的一项综合性指标。

6.垫片尺寸的影响

垫片尺寸的影响主要包括垫片厚度及垫片宽度的影响。

（1）垫片厚度的影响 在同样的压紧载荷、同样的介质压力作用下，泄漏率随垫片厚度的增加而减少。这是由于在同样的轴向载荷的作用下，厚垫片具有较大的压缩回弹量，在达到初始密封的条件下，弹性储备较大的厚垫片，比起薄垫片能更好地补偿由于介质压力引起的密封面间的相对分离，并使垫片表面保留较大的残余压紧应力，从而使泄漏率减少。但不能说垫片越厚，其密封性能越好。这是因为垫片厚度不同，建立初始密封的条件也不同，由于端面上摩擦力的影响，垫片表面呈三向受压的应力状态，材料的变形抗力较大；垫片中部，受端部的影响较小，其变形抗力也较小。在同样的预紧载荷下，垫片中部较垫片表面更易产生塑性变形，此时建立初始密封面也更困难，故当垫片厚度达到一定数值以后，密封性能并无改变甚至恶化。此外，垫片越厚，渗透泄漏的横截面积越大，渗透泄漏率也就越大。

（2）垫片宽度的影响 在一定的范围内，随着垫片宽度的增加，泄漏率呈线性递减。这是因为在垫片有效宽度内介质泄漏阻力与泄漏通道的长度（正比于垫片宽度）成正比。但也不能说，垫片越宽越好，因为垫片越宽，垫片的表面积就越大，此时要在垫片上产生同样的压紧应力，宽垫片的螺栓力就要比窄垫片大得多。