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高溫預(yù)緊碟簧密封是怎么回事？高溫預(yù)緊碟簧密封是的工作原理發(fā)布者：廈門力常彈簧有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-06-13 21:22
大家都知道在工業(yè)生產(chǎn)中，高溫管道和設(shè)備無處不在，如石化廠的高溫高壓管道、高溫加熱器、換熱器、反應(yīng)器以及各類鋼廠電爐、軋鋼機(jī)等等。安裝管道和設(shè)備往往是在常溫常壓下進(jìn)行的，管道及設(shè)備上元件的連接大多都采用法蘭連接方式，因此法蘭、螺栓和密封件等就構(gòu)成了連接系統(tǒng)。
連接系統(tǒng)的密封是否可靠至關(guān)重要，往往在連接初期及試壓階段，系統(tǒng)是可靠密封的，一旦系統(tǒng)正式運(yùn)行起來，隨著溫度及壓力的上升、下降，經(jīng)過多次循環(huán)后，連接系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)泄漏，即使不停的多次擰緊固螺栓也無法解決泄漏問題，泄漏仍在繼續(xù)加大直至停修，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)內(nèi)密封的是有毒或易燃易爆介質(zhì)，這種泄漏的后果更是不堪設(shè)想。頻發(fā)的中毒、爆炸事件已讓人們不寒而栗!研究表明，泄漏多發(fā)生在高溫高壓的管道和設(shè)備上，由密封墊片質(zhì)量不良導(dǎo)致的泄漏只占一小部分，大部分是因?yàn)檫B接系統(tǒng)的連接副，如連接螺栓的預(yù)緊力松弛造成的。原因是管道或設(shè)備的溫度和系統(tǒng)壓力變化幅度越大，螺栓預(yù)緊力松弛的現(xiàn)象越多，系統(tǒng)泄漏也越嚴(yán)重。系統(tǒng)開機(jī)時(shí)溫度升高，停機(jī)時(shí)溫度下降，管道、法蘭、螺栓之間的熱脹冷縮速率不同，因而導(dǎo)致螺栓預(yù)緊力反復(fù)改變，當(dāng)螺栓預(yù)緊力降到密封墊片所需的最小密封預(yù)緊力以下時(shí)，便出現(xiàn)了泄漏。
為了避免泄漏，人們?cè)趪L試各種方法，如螺栓螺母間墊上彈簧墊圈等，希望能起到防松和補(bǔ)償預(yù)緊力的作用，但實(shí)際起到的作用甚小，原因是高溫系統(tǒng)的溫度及壓力變化幅度太大，尤其是溫度，系統(tǒng)開停機(jī)一次，溫度就有200℃～300℃甚至更高幅度的變化，管道、法蘭、螺栓之間的較大的熱脹冷縮差異量只能通過彈簧墊圈來補(bǔ)償，而彈簧墊圈的補(bǔ)償力卻嚴(yán)重不夠，不能提供給密封墊片足夠的密封預(yù)緊壓力，彈簧墊圈的行程和載荷的關(guān)系為拋物線關(guān)系，行程還未走到極限位置時(shí)，載荷力就到達(dá)了峰值，行程繼續(xù)增加，載荷力反而減少， 也就好比儲(chǔ)存的能量突然下降，當(dāng)儲(chǔ)存的能量大小不及密封墊片所需的最小密封壓力時(shí)，泄漏仍然會(huì)發(fā)生。
2、高溫預(yù)緊碟簧的結(jié)構(gòu)
隨著密封技術(shù)和防泄漏技術(shù)的發(fā)展，一種名稱為預(yù)緊碟簧的產(chǎn)品出現(xiàn)了，它采用了類似普通碟形彈簧的碟形結(jié)構(gòu)，但又不同于碟形彈簧，如圖1 所示。
它采用耐高溫、高彈性模量的特殊的合金材料加工成厚度較厚，拱高較小的結(jié)構(gòu)。如圖1 所示，厚度t 要比相同直徑大小的普通碟形彈簧厚很多，而h0 則比相同直徑大小的普通蝶形彈簧的h0 小很多。因此能以很小的行程提供很大的軸向補(bǔ)償力。這種結(jié)構(gòu)的預(yù)緊碟簧行程和載荷關(guān)系為線性關(guān)系，載荷力隨著行程位移的增加而增大，當(dāng)行程達(dá)到最大時(shí)，載荷力也達(dá)到峰值，它能保證在有效的行程范圍內(nèi)提供適合密封墊片密封的壓力。
高溫預(yù)緊碟簧由于它結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，較小的尺寸剛好滿足法蘭、螺栓、螺母間較小的安裝空間，因此能非常合適且方便地使用在如圖2 所示的螺栓和螺母之間的位置�？筛鶕�(jù)實(shí)際工況選擇螺栓單側(cè)或雙側(cè)使用。當(dāng)單片預(yù)緊碟簧的有效行程不足以補(bǔ)償各種因素如溫度變化、壓力變化或機(jī)械振動(dòng)造成的松弛位移時(shí)，可采用在螺栓的雙側(cè)各使用一片預(yù)緊碟簧，這樣，有效行程增加了一倍，能滿足絕大多數(shù)情況下的補(bǔ)償要求。如有特殊情況還可采用多片疊加組合使用的方式。
3、高溫預(yù)緊碟簧的工作原理及應(yīng)用效果
當(dāng)螺栓螺母擰緊時(shí)，它吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)化為位能(勢(shì)能)并發(fā)生軸向形變(軸向被壓縮)，當(dāng)管道或設(shè)備由于溫度變化、壓力變化或機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致螺栓的預(yù)緊力松弛時(shí)，它釋放位能(勢(shì)能)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)螺栓的預(yù)緊力進(jìn)行補(bǔ)償，使螺栓的預(yù)緊力始終保持在墊片密封所需要的預(yù)緊力范圍內(nèi)。對(duì)于高溫的管道或設(shè)備，它的作用則更加明顯。當(dāng)不加高溫預(yù)緊碟簧時(shí)，系統(tǒng)開機(jī)溫度逐漸升高，連接法
蘭首先受熱膨脹，使得法蘭間的密封墊片被進(jìn)一步壓縮，但隨著溫度逐漸傳導(dǎo)到螺栓上時(shí)，螺栓也開始膨脹，造成預(yù)緊力松弛的趨勢(shì)，由于螺栓的膨脹量較大，這種預(yù)緊力松弛最終會(huì)使密封墊片上的比壓小于墊片所需的最小密封比壓，造成密封失效，尤其是當(dāng)系統(tǒng)又從高溫逐漸降溫時(shí)，法蘭比螺栓先降溫先收縮，更是造成了密封墊片上的比壓大大下降，泄漏更易發(fā)生。當(dāng)在螺栓螺母間加上這種預(yù)緊碟簧后，就發(fā)生了改觀，螺栓螺母擰緊時(shí)，高溫預(yù)緊碟簧被壓縮到一定程度并存儲(chǔ)能量;當(dāng)螺栓開始收縮或者載荷減小時(shí)，碟簧開始恢復(fù)原狀，并將存儲(chǔ)的彈性能量轉(zhuǎn)化為力施加到法蘭上，時(shí)刻保證了密封墊片的比壓在有效的范圍內(nèi)。它對(duì)因溫度變化造成的法蘭及螺栓的膨脹收縮而產(chǎn)生的密封墊片預(yù)緊力松弛進(jìn)行及時(shí)有力的補(bǔ)償，有效地解決了法蘭連接中的螺栓預(yù)緊力松弛問題，這就是所謂的浮動(dòng)預(yù)緊。
在系統(tǒng)壓力變化幅度較大，系統(tǒng)振動(dòng)較大及溫度變化較大的場(chǎng)合都需要使用預(yù)緊碟簧來補(bǔ)償這些因素造成的螺栓預(yù)緊力的松弛。經(jīng)研究表明，尤其是系統(tǒng)溫差超過100℃的工況，如不使用預(yù)緊碟簧，泄漏現(xiàn)象會(huì)頻頻發(fā)生。如何正確選擇預(yù)緊碟簧也很重要，選擇不當(dāng)，無法起到有效地補(bǔ)償效果。如市面上較多使用的是OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧，所使用的工況各有不同。OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧的使用溫度在330℃以下，可使用在普通螺栓上也可使用在高強(qiáng)螺栓上，當(dāng)使用在普通螺栓上，它能相應(yīng)提供很高的補(bǔ)償力，當(dāng)使用在高強(qiáng)螺栓上，它只能相應(yīng)提供中等的補(bǔ)償力。而材質(zhì)為特殊合金且厚度加厚的OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧則多使用在高強(qiáng)螺栓上，它能相應(yīng)提供很高的補(bǔ)償力，且最高使用溫度能達(dá)到600℃，能適用于絕大多數(shù)高溫高壓的管道、換熱器、反應(yīng)器、電爐等法蘭及閥門上。
許多實(shí)例都充分證明了預(yù)緊碟形彈簧在高溫系統(tǒng)密封上的優(yōu)良效果。在煉油裝置，如加氫反應(yīng)裝置中的中壓蒸汽管線，采用的是金屬八角墊為密封墊片，管線通蒸汽和停止通蒸汽時(shí)能造成連接法蘭有300℃左右的溫差，管線的法蘭連接處有多處發(fā)生嚴(yán)重的泄漏，即使多次對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊，也無法消除。當(dāng)在法蘭的螺栓螺母間安裝上了OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧后，多次通停蒸汽都未發(fā)生任何泄漏，系統(tǒng)運(yùn)行得非常穩(wěn)定可靠。同樣，預(yù)緊碟簧在催化裝置的設(shè)備和管道法蘭上，以及各類高溫?fù)Q熱器的法蘭上，
因溫度大幅變化而造成的螺栓預(yù)緊力松弛方面都起到了超強(qiáng)的補(bǔ)償效果，避免了泄漏發(fā)生。它是一種新型的高溫密封的核心方法，在高溫系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。預(yù)緊碟簧由于具有空間占用小、安裝使用方便、預(yù)緊力補(bǔ)償能力超強(qiáng)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被各類生產(chǎn)企業(yè)所采納，目前已廣泛用于電力、鋼鐵、化工、機(jī)械、礦山、石化等行業(yè)的設(shè)備法蘭或管線法蘭、閥門上。它代表了一種先進(jìn)的浮動(dòng)預(yù)緊和新型的高溫密封技術(shù)。
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連接系統(tǒng)的密封是否可靠至關(guān)重要，往往在連接初期及試壓階段，系統(tǒng)是可靠密封的，一旦系統(tǒng)正式運(yùn)行起來，隨著溫度及壓力的上升、下降，經(jīng)過多次循環(huán)后，連接系統(tǒng)逐漸出現(xiàn)泄漏，即使不停的多次擰緊固螺栓也無法解決泄漏問題，泄漏仍在繼續(xù)加大直至停修，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。如果系統(tǒng)內(nèi)密封的是有毒或易燃易爆介質(zhì)，這種泄漏的后果更是不堪設(shè)想。頻發(fā)的中毒、爆炸事件已讓人們不寒而栗!研究表明，泄漏多發(fā)生在高溫高壓的管道和設(shè)備上，由密封墊片質(zhì)量不良導(dǎo)致的泄漏只占一小部分，大部分是因?yàn)檫B接系統(tǒng)的連接副，如連接螺栓的預(yù)緊力松弛造成的。原因是管道或設(shè)備的溫度和系統(tǒng)壓力變化幅度越大，螺栓預(yù)緊力松弛的現(xiàn)象越多，系統(tǒng)泄漏也越嚴(yán)重。系統(tǒng)開機(jī)時(shí)溫度升高，停機(jī)時(shí)溫度下降，管道、法蘭、螺栓之間的熱脹冷縮速率不同，因而導(dǎo)致螺栓預(yù)緊力反復(fù)改變，當(dāng)螺栓預(yù)緊力降到密封墊片所需的最小密封預(yù)緊力以下時(shí)，便出現(xiàn)了泄漏。
為了避免泄漏，人們?cè)趪L試各種方法，如螺栓螺母間墊上彈簧墊圈等，希望能起到防松和補(bǔ)償預(yù)緊力的作用，但實(shí)際起到的作用甚小，原因是高溫系統(tǒng)的溫度及壓力變化幅度太大，尤其是溫度，系統(tǒng)開停機(jī)一次，溫度就有200℃～300℃甚至更高幅度的變化，管道、法蘭、螺栓之間的較大的熱脹冷縮差異量只能通過彈簧墊圈來補(bǔ)償，而彈簧墊圈的補(bǔ)償力卻嚴(yán)重不夠，不能提供給密封墊片足夠的密封預(yù)緊壓力，彈簧墊圈的行程和載荷的關(guān)系為拋物線關(guān)系，行程還未走到極限位置時(shí)，載荷力就到達(dá)了峰值，行程繼續(xù)增加，載荷力反而減少， 也就好比儲(chǔ)存的能量突然下降，當(dāng)儲(chǔ)存的能量大小不及密封墊片所需的最小密封壓力時(shí)，泄漏仍然會(huì)發(fā)生。
2、高溫預(yù)緊碟簧的結(jié)構(gòu)
隨著密封技術(shù)和防泄漏技術(shù)的發(fā)展，一種名稱為預(yù)緊碟簧的產(chǎn)品出現(xiàn)了，它采用了類似普通碟形彈簧的碟形結(jié)構(gòu)，但又不同于碟形彈簧，如圖1 所示。
它采用耐高溫、高彈性模量的特殊的合金材料加工成厚度較厚，拱高較小的結(jié)構(gòu)。如圖1 所示，厚度t 要比相同直徑大小的普通碟形彈簧厚很多，而h0 則比相同直徑大小的普通蝶形彈簧的h0 小很多。因此能以很小的行程提供很大的軸向補(bǔ)償力。這種結(jié)構(gòu)的預(yù)緊碟簧行程和載荷關(guān)系為線性關(guān)系，載荷力隨著行程位移的增加而增大，當(dāng)行程達(dá)到最大時(shí)，載荷力也達(dá)到峰值，它能保證在有效的行程范圍內(nèi)提供適合密封墊片密封的壓力。
高溫預(yù)緊碟簧由于它結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，較小的尺寸剛好滿足法蘭、螺栓、螺母間較小的安裝空間，因此能非常合適且方便地使用在如圖2 所示的螺栓和螺母之間的位置�？筛鶕�(jù)實(shí)際工況選擇螺栓單側(cè)或雙側(cè)使用。當(dāng)單片預(yù)緊碟簧的有效行程不足以補(bǔ)償各種因素如溫度變化、壓力變化或機(jī)械振動(dòng)造成的松弛位移時(shí)，可采用在螺栓的雙側(cè)各使用一片預(yù)緊碟簧，這樣，有效行程增加了一倍，能滿足絕大多數(shù)情況下的補(bǔ)償要求。如有特殊情況還可采用多片疊加組合使用的方式。
3、高溫預(yù)緊碟簧的工作原理及應(yīng)用效果
當(dāng)螺栓螺母擰緊時(shí)，它吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)化為位能(勢(shì)能)并發(fā)生軸向形變(軸向被壓縮)，當(dāng)管道或設(shè)備由于溫度變化、壓力變化或機(jī)械振動(dòng)導(dǎo)致螺栓的預(yù)緊力松弛時(shí)，它釋放位能(勢(shì)能)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，對(duì)螺栓的預(yù)緊力進(jìn)行補(bǔ)償，使螺栓的預(yù)緊力始終保持在墊片密封所需要的預(yù)緊力范圍內(nèi)。對(duì)于高溫的管道或設(shè)備，它的作用則更加明顯。當(dāng)不加高溫預(yù)緊碟簧時(shí)，系統(tǒng)開機(jī)溫度逐漸升高，連接法
蘭首先受熱膨脹，使得法蘭間的密封墊片被進(jìn)一步壓縮，但隨著溫度逐漸傳導(dǎo)到螺栓上時(shí)，螺栓也開始膨脹，造成預(yù)緊力松弛的趨勢(shì)，由于螺栓的膨脹量較大，這種預(yù)緊力松弛最終會(huì)使密封墊片上的比壓小于墊片所需的最小密封比壓，造成密封失效，尤其是當(dāng)系統(tǒng)又從高溫逐漸降溫時(shí)，法蘭比螺栓先降溫先收縮，更是造成了密封墊片上的比壓大大下降，泄漏更易發(fā)生。當(dāng)在螺栓螺母間加上這種預(yù)緊碟簧后，就發(fā)生了改觀，螺栓螺母擰緊時(shí)，高溫預(yù)緊碟簧被壓縮到一定程度并存儲(chǔ)能量;當(dāng)螺栓開始收縮或者載荷減小時(shí)，碟簧開始恢復(fù)原狀，并將存儲(chǔ)的彈性能量轉(zhuǎn)化為力施加到法蘭上，時(shí)刻保證了密封墊片的比壓在有效的范圍內(nèi)。它對(duì)因溫度變化造成的法蘭及螺栓的膨脹收縮而產(chǎn)生的密封墊片預(yù)緊力松弛進(jìn)行及時(shí)有力的補(bǔ)償，有效地解決了法蘭連接中的螺栓預(yù)緊力松弛問題，這就是所謂的浮動(dòng)預(yù)緊。
在系統(tǒng)壓力變化幅度較大，系統(tǒng)振動(dòng)較大及溫度變化較大的場(chǎng)合都需要使用預(yù)緊碟簧來補(bǔ)償這些因素造成的螺栓預(yù)緊力的松弛。經(jīng)研究表明，尤其是系統(tǒng)溫差超過100℃的工況，如不使用預(yù)緊碟簧，泄漏現(xiàn)象會(huì)頻頻發(fā)生。如何正確選擇預(yù)緊碟簧也很重要，選擇不當(dāng)，無法起到有效地補(bǔ)償效果。如市面上較多使用的是OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧，所使用的工況各有不同。OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧的使用溫度在330℃以下，可使用在普通螺栓上也可使用在高強(qiáng)螺栓上，當(dāng)使用在普通螺栓上，它能相應(yīng)提供很高的補(bǔ)償力，當(dāng)使用在高強(qiáng)螺栓上，它只能相應(yīng)提供中等的補(bǔ)償力。而材質(zhì)為特殊合金且厚度加厚的OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧則多使用在高強(qiáng)螺栓上，它能相應(yīng)提供很高的補(bǔ)償力，且最高使用溫度能達(dá)到600℃，能適用于絕大多數(shù)高溫高壓的管道、換熱器、反應(yīng)器、電爐等法蘭及閥門上。
許多實(shí)例都充分證明了預(yù)緊碟形彈簧在高溫系統(tǒng)密封上的優(yōu)良效果。在煉油裝置，如加氫反應(yīng)裝置中的中壓蒸汽管線，采用的是金屬八角墊為密封墊片，管線通蒸汽和停止通蒸汽時(shí)能造成連接法蘭有300℃左右的溫差，管線的法蘭連接處有多處發(fā)生嚴(yán)重的泄漏，即使多次對(duì)螺栓進(jìn)行擰緊，也無法消除。當(dāng)在法蘭的螺栓螺母間安裝上了OTHELLO奧賽羅密封預(yù)緊碟簧后，多次通停蒸汽都未發(fā)生任何泄漏，系統(tǒng)運(yùn)行得非常穩(wěn)定可靠。同樣，預(yù)緊碟簧在催化裝置的設(shè)備和管道法蘭上，以及各類高溫?fù)Q熱器的法蘭上，
因溫度大幅變化而造成的螺栓預(yù)緊力松弛方面都起到了超強(qiáng)的補(bǔ)償效果，避免了泄漏發(fā)生。它是一種新型的高溫密封的核心方法，在高溫系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。預(yù)緊碟簧由于具有空間占用小、安裝使用方便、預(yù)緊力補(bǔ)償能力超強(qiáng)、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，已逐漸被各類生產(chǎn)企業(yè)所采納，目前已廣泛用于電力、鋼鐵、化工、機(jī)械、礦山、石化等行業(yè)的設(shè)備法蘭或管線法蘭、閥門上。它代表了一種先進(jìn)的浮動(dòng)預(yù)緊和新型的高溫密封技術(shù)。
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