垫片参数及其影响因素

垫片的主要参数包括垫片的有效密封宽度、垫片的性能参数、垫片公称通径及公称压力。

1.垫片的有效密封宽度

在法兰密封接头中，垫片的有效密封宽度是计算螺栓载荷必不可少的一个特性参数，通常以符号b表示，其单位为毫米。垫片的有效密封宽度与垫片基本密封宽度有关。垫片基本密封宽度以符号b₀表示，其单位为毫米。当选定垫片尺寸后，可按表4-1确定垫片接触面宽度和垫片基本密封宽度b₀。垫片接触面宽度以符号N表示，其单位为毫米。垫片基本密封宽度b₀见表4-1。

表4-1 垫片基本密封宽度b₀（GB/T 17186.1—2015）（单位：mm）

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① 当锯齿深度不超过0.4mm，齿距不超过0.8mm时，应采用1a或1b所示的压紧面形状。垫片的有效密封宽度按以下规定：

当b₀≤6.4mm时，取b=b₀。

当b₀>6.4mm时，。

2.垫片的性能参数

垫片的性能参数是指规范设计法（即美国机械工程师学会《锅炉和压力容器规范》中所推荐的螺栓法兰连接的规范设计法）中所涉及的“y”及“m”两个密封系数。

（1）垫片最小预紧比压 在法兰密封接头中，压紧垫片所需的力使垫片材料产生变形，从而填满法兰密封面间的微间隙。压紧垫片所需的最小应力称为垫片最小预紧比压，通常以符号y表示。垫片最小预紧比压是指在安装过程中没有内压的情况下，垫片接触面积上的压应力，其表达式为

式中 y——垫片最小预紧比压（MPa）；

L_a——螺栓预紧载荷（N）；

A_g——垫片受压面积（mm²）。(www.xing528.com)

（2）垫片系数 压紧垫片时，螺栓伸长，当介质压力作用后，螺栓由于受介质压力作用产生的载荷而更加伸长，致使两密封法兰面之间的间隙增大，使垫片的应力降低，产生泄漏。

为了保证工作状态下的密封性能，垫片上应有一定的比压，即工作状态下的压紧比压，或称残余压紧应力，以符号y₁表示。垫片系数定义为工作状态下垫片上的残余压紧应力与介质压力之比值，其表达式为

式中 m——垫片系数；

y₁——残余压紧应力（MPa）；

p——介质压力（MPa）。

垫片最小预紧比压和垫片系数由实验确定，它们是仅与垫片材料及法兰密封面形式有关的特性参数。规范垫片特性参数或垫片性能参数m及y值见表4-2。

表4-2 垫片性能参数（GB/T 17186.1—2015）

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① 垫片表面的折叠处不应放在法兰的密封面上。

3.垫片公称通径及公称压力

公称通径及公称压力是垫片的配套参数。公称通径或公称尺寸（见GB/T 1047—2005）是管路附件的一个基本参数，它并不是某一个实际结构尺寸，而仅仅是与制造尺寸密切相关的经过圆整后的一个名义尺寸，仅作为一种标志，其标记方法是在代号“DN”后紧跟着一个适当的数字。垫片公称通径与法兰公称通径相同；公称压力（见GB/T 1048—2005）是指与管路附件（如法兰、管件、阀门等）机械强度有关的设计给定压力，是一个经过圆整后的名义值，也是仅作为一种标志，其标记方法是在代号“PN”后紧跟一个适当的数字。垫片公称压力也与法兰公称压力相同。