管道及配件基础知识.docx

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管道及配件基础知识

第四章管道与配件

化工厂的各种管路通称为化工管道。

无论数量、尺寸与型式如何，一般管路都由管子、管件、阀门、支吊架、仪表装置以与其它附件所组成。

其作用是按生产工艺要求把有关的化工机器和设备以与仪表装置等连接起来，以输送各种介质。

化工管道的种类繁多，其建设投资往往占化工厂全部建设投资的30％以上，但目前还没有统一的分类方法，习惯上按如下方法分类。

1.按管道在生产中的功能分类

（1）物料管道用来输送原料、半成品、成品或废料的管道。

这是生产中的主要管道。

（2）辅助管道即用来输送辅助介质的管道。

如加热用的蒸汽管路，冷却用的冷水管道，清洗物料用的清水管路和吹除用的压缩空气管路等等。

2.按管道的设计压力P（MPa）分类

（1）真空管道一般指P＜0的管道；

（2）低压管道一般指0≤P≤1.6的管道；

（3）中压管道一般指1.6＜P≤10的管道；

（4）高压管道一般指10＜P≤100的管道；

（5）超高压管道一般指P>100的管道。

3.按管道的工作温度分类

（1）低温管道一般指工作温度低于–20℃的管路；

（2）常温管道一般指工作温度为–20—200℃的管路；

（3）高温管道一般指工作温度高于200℃的管路。

4.按管道的材质分类

（1）金属管道金属管道的种类很多，主要有碳钢管道、铸铁管道、不锈钢管道和有色金属管道等；

（2）非金属管道常用的非金属管道有塑料管道、陶瓷管道、玻璃管道、石墨管道等；

（3）衬里管道常用的衬里管道有衬橡胶管道、衬铅管道和衬玻璃管道等。

第一节化工管路的标准化

1.公称直径

管子和管路附件的公称直径是为了设计、制造、安装和修理的方便而规定的一种标准直径。

一般情况下，公称直径的数值既不是管子的内径，又不是管子的外径，而是与管子的内径相接近的整数。

公称直径用符号DN表示，其后附加公称直径的数值。

例如：

公称直径为100毫米，用DN100表示。

2.公称压力

公称压力是为了设计、制造和使用的方便而规定的一种标准压力，用PN表示，其后附加压力数值。

例如：

公称压力2.5Mpa用PN2.5表示。

第二节常用管材

化工生产中，常用管材的种类很多，按材料可分为金属管、非金属管和衬里管三大类。

管子的外径用字母D标志，其后附加外径数值，例如外径为108毫米的管子用D108表示。

管子的内径用字母d标志，其后附加内径数值，例如内径为100毫米的管子用d100表示。

管子的规格一般用外径×壁厚表示。

例如外径为108毫米，壁厚为4毫米的无缝钢管表示为：

无缝钢管Φ108×4。

1.金属管

金属管在管路系统中应用极为广泛。

现将几种常用的金属管简单介绍如下。

（1）钢管

钢管可分为有缝钢管和无缝钢管两大类。

①有缝钢管

有缝钢管又称为焊接钢管。

分水•煤气钢管和电焊钢管两类。

水•煤气钢管是由扁钢管坯卷成管形并沿对焊缝接而成的，因为它常用来输送水和煤气，故称为水•煤气管。

水•煤气钢管广泛应用在小直径的低压管路上，如给水、煤气、暖气、压缩空气、蒸汽凝液、废气、真空与某些物料管路。

正常工作压力，普通钢管不大于0.6MPa，加厚钢管不大于1.0Mpa。

正常工作温度不宜超过175℃。

电焊钢管是由软钢板条卷成管形后点焊而成的钢管。

有直焊缝和螺旋焊缝两种类型。

电焊钢管可用于压力不高或无严格要求的管路上。

大直径的电焊钢管和螺旋缝电焊钢管用于低压大直径的管路。

电焊钢管的正常工作温度不宜超过200℃。

②无缝钢管无缝钢管是由圆钢坯加热后，经穿管机穿孔轧制而成的，或者再经过冷拔而成为外径较小的管子，因为它没有焊缝，故称为无缝钢管。

无缝钢管按制造方法的不同，又可分为热轧无缝钢管和冷拔无缝钢管两类。

无缝钢管强度高，可用在重要的管路上，如高压蒸汽和过热蒸汽的管路，高压水和过热水的管路，高压气体和液体的管路，以与输送燃烧性、爆炸性和有毒害性的物料管路等。

各种热交换器的管子大都采用无缝钢管。

中、低压管路无缝钢管的最大工作温度：

碳钢为250℃；优质碳钢（如10号钢）为450℃。

高压管路均用优质碳钢（如20号钢）制的无缝钢管。

最大工作温度为200℃。

输送强烈腐蚀性或高温的介质时，采用不锈、耐酸钢或耐热钢制的无缝钢管。

此中无缝钢管也可用热轧而成，或再冷拔成尺寸较小的管子。

耐热钢管的最大工作温度为850℃。

（2）铸铁管

铸铁管分普通铸铁管和硅铁管两类。

①普通铸铁管

普通铸铁管一般用灰口铁铸造，耐蚀性好，但质脆，不抗冲击。

常用于埋地给水管道、煤气管道和室内排水管道。

②硅铁管

硅铁管可分为高硅铁管和抗氯硅铁管两种。

高硅铁能抵抗多种强酸的腐蚀，而含钼的抗氯硅铁可抵抗各种浓度和温度的盐酸，因而是很好的耐蚀材料。

高硅合金的铸件硬度大，只能用金刚砂轮修磨或用硬质合金刀具来加工。

高硅合金制件受到轻微敲击、局部受热或急剧冷却时，皆易破裂；但是由于其耐蚀性好，故在化工厂中仍广泛采用。

（3）紫铜管和黄铜管

紫铜管和黄铜管都是拉制或挤压的无缝管，主要用于制造换热设备、制氧设备中的低温管路，以与机械设备中的油管和控制系统的管路。

当工作温度高于250℃时，不宜在压力下使用紫铜管和黄铜管。

紫铜管和黄铜管可以采用翻边活套法兰，钎焊、螺纹和活管结连接。

（4）铝管

铝管是拉制而成的无缝管，它主要用来输送浓硝酸、醋酸、甲酸以与其它介质，但不能抵抗碱液。

工作温度高于160℃时，不宜在压力下使用铝管。

铝管可以用翻边活套法兰或熔焊连接。

（5）铅管

铅管对硫酸具有良好的耐蚀性，因此广泛应用于硫酸工业中，但由于铅有强度低、密度大、抗热性差等缺点，故近来已逐渐为各种耐酸合金与塑料所代替。

2.非金属管

非金属管在化工厂的管路系统中占有特别重要地位，它有逐渐代替金属管的趋势。

现将几种常见的非金属管简单介绍如下：

（1）陶瓷管

陶瓷管的化学耐蚀性很好，除氢氟酸外，对其它物料都是耐蚀的（对磷酸与碱类耐蚀性较差）。

（2）玻璃管

玻璃管的化学耐蚀性也很好，除氢氟酸、含氟磷酸、热的浓磷酸以与热浓碱液以外，对大多数酸类、稀碱液与有机溶剂等均耐蚀。

用于制造化学管路的玻璃管，是热稳定性与耐蚀性能良好的硼玻璃和不透明的石英玻璃。

玻璃管的优点是耐蚀、清洁、透明、易于清洗、流体阻力小、价格低廉；其缺点是耐压低，容易损坏。

（3）塑料管

塑料管的主要优点是化学稳定性高、质轻、机械性能和加工工艺性能良好；其缺点是仅能在相当狭窄的温度范围内保持其机械强度。

常用的塑料管有下列几种：

①硬聚氯乙稀塑料管

②酚甲醛塑料管

③玻璃钢管

（4）橡胶管

橡胶管是用天然或人造生橡胶与填料（硫磺、碳黑和白土等）的混合物，经加热硫化后制成的挠性管子。

橡胶管能抵抗多种酸碱液，但不能抵抗硝酸、有机酸和石油产品。

橡胶管只能用作临时性管路与某些管路的挠性连接件，不得作永久性的管路。

（5）不锈石墨管

不锈性石墨管按生产方法可分为：

压型不锈性石墨管和浸渍类不锈性石墨两种。

不锈性石墨管化学性质稳定，线膨胀系数小，导热性好，不污染介质，因而能耐酸碱腐蚀，耐温度急变，并能保证产品的存度，所以在盐酸、硝酸、硫酸、制碱工业中得到了广泛的应用。

（6）混凝土管和钢筋混凝土管

混凝土管和钢筋混凝土管便于就地取材、制造方便，而且可根据抗压的不同要求制成无压管、低压管、预应力管等，所以在排水管道系统中得到普遍应用。

3.衬里管

凡是有衬里的管子，统称为衬里管。

主要有：

（1）衬橡胶管；

（2）衬玻璃管；

（3）搪瓷管化工搪瓷管是由含硅量高的瓷釉通过900℃左右的高温煅烧，使瓷釉密着于金属管表面而制成的；

（4）渗铝钢管

在低碳钢表面渗铝或热浸镀铝后，便成为渗铝钢管这样可大大提高钢材的耐热抗氧化性和对某些介质的耐腐蚀性；

（5）塑料涂层钢管；

（6）衬铅管。

4.管道连接

管道连接方式有以下几种：

（1）焊接：

所有压力管道尽量采用焊接，管径大于32mm且厚度在4mm以上采用电焊；管径在32mm以下，厚度在3.5mm以下采用气焊；

（2）法兰：

适用于一般管径、密封性要求高的管子连接；

（3）丝扣：

适用于管径小于65mm，工作压力在4kgf/cm2以下的温度低于100℃的水管或低压煤气管；

（4）活接头：

适用于经常拆洗的物料管道；

（5）其它连接：

如水泥砂浆接口、快速接头等。

第三节管件

管件是管路中的重要零件，它起着连接管子、改变方向、接出支管和封闭管路等作用。

同一个管件有时也能起几种作用。

现将各种常用的管件分述如下：

1.水•煤气钢管的管件

这类管件已经标准化，常用的管件见图4—1。

图4—1水•煤气钢管的管件种类与用途

2.电焊钢管、无缝钢管和有色金属管的管件

这类管件尚未完全标准化，它们多半采用管子或钢板就地弯曲焊接而成。

对于DN125毫米以下的钢管，在工作压力小于0.6Mpa而又不需要拆卸时，大都不用独立的管件，而用短管弯曲后直接焊接于管路上；倘若压力较高或需要经常拆卸清理时，则应制成独立的管件，再用法兰连接于管路上。

图4—2所示的，即为常见的几种钢管弯制的管件。

图4—2钢管弯制的管件

为了管路安装施工的方便，钢管的管件已逐步走向标准化，并由专门的工厂进行生产。

目前在施工中普遍使用的定型管件由冲压弯头，挤压三通，顶拉焊接三通，铸造、锻制三通，模锻同心或偏心异径管、管帽等。

如DN＝25—500毫米的冲压无缝弯头由R=1.5DN90°、R=1.5DN45°和R=1DN90°等三种。

这些管件与管子都用对焊连接，所以又叫对焊管件，常用的对焊管件如图4—3所示。

图4—3对焊钢制管件

3.铸铁管的管件

铸铁管的管件已经标准化。

按用途可分给水（上水）铸铁管件和排水（下水）铸铁管件。

给水铸铁管的管件有：

弯头、三通、四通、异径管等数种。

这种管件常做成轴承、法兰或混合连接，如图4—4所示。

图4—4给水铸铁管的管件

排水铸铁管的管件种类和式样更多，如图4—5所示。

给水铸铁管和排水铸铁管的管件很容易从外形上辨别出类，排水管管件的管壁薄，承插口浅，几何形状比较复杂，异形管件种类多，且一般情况下不使用90°弯头。

图4—5排水铸铁管管件

4.塑料管的管件

硬聚氯乙稀塑料管的管件可用短段的管子就地弯曲焊制而成。

在压力0.2—0.3Mpa下输送热液（80—90℃）的硬聚氯乙稀管件，必须进行装铠加强，以减小硬聚氯乙稀管所受的张力。

如图4—6所示，为用钢管装铠的硬聚氯乙稀90°弯头和斜三通。

图4—6装铠的硬聚氯乙稀管件

第四节法兰

简单来说，法兰即联在管子或筒体、封头端部的一圈圆盘。

圆盘上均匀地分布若干个螺栓孔，是将管道或容器作可拆连接时常用的重要零件。

1法兰类型

法兰的类型很多，其基本形式可分四类，见图4—7。

（1）整体法兰。

见图4—7（a），它常用于阀门与其它管件的设计，与之一起铸造或锻造成整体。

对于铸铁或铸钢的设备，法兰是与本体一起铸出。

整体法兰一般都带有锥颈，以提高法兰的强度和刚度。

（2）带颈对焊法兰。

如图4—7（b），又称高颈法兰，由于锥颈的作用，可加强法兰的刚度，并可提高其承载能力，故此种法兰广泛使用于石油化工装置压力、温度较高，以与易燃易爆或有毒介质的重要场合。

特别是在压力、温度交变循环条件下，应使用带颈对焊法兰。

此种法兰一般用锻压工艺生产，直径较大时也可用专门轧制的法兰角钢热煨成型。

（3）平焊法兰。

有板式平焊法兰如图4—7（c）和带颈平焊法兰如图4—7（d）。

另外承插焊法兰见图4—7（e），其结构形式和受力情况也类似于带颈平焊法兰。

板式平焊法兰加工简便，但刚度较差。

在螺栓力作用下，法兰易于变形，从而使密封面产生转角易导致泄漏。

故它只适用于低压条件，且不得用于有毒、易燃易爆与较高真空度的工艺管道。

带颈平焊和承插焊法兰都带有颈部，由于短颈的作用，其刚度和强度比板式平焊法兰有明显改善，故可适用于中、低压条件。

在石油化工配管设计中，已用带颈平焊法兰代替板式平焊法兰。

但带颈平焊和承插焊法兰系采用角焊缝连接，其强度和刚度显然不与带颈对焊法兰，尤其是抗疲劳强度较差，因此，它们不应使用于有频繁的大幅度温度循环的配管系统。

另外，承插焊法兰仅用于DN80mm以下的小口径管道上。

由于它和管子的连接为单面填角焊，管端与法兰间一般留有2mm的间隙，故不应使用于具有缝隙腐蚀或强腐蚀性介质，也不适用于易燃易爆或有毒介质。

（4）松套法兰。

有平焊环松套法兰、对焊环松套法兰和翻边松套法兰等，分别示于图4—7（f）、（g）、（h）。

其特点是法兰盘和管子或设备连接不固定，而是松套在焊环或翻边上，并在焊环或翻边上设置密封面。

活套法兰主要适用于有色金属（铝、铜）和不锈钢的管道或设备上，法兰盘不与介质接触，可采用普通碳钢制造，以节省贵重金属，并容易制造，便于对中安装。

图4—7（i）为螺纹法兰，是活套法兰的一种“派生”形式，管端有锥形密封面，目前在高压管道上仍有使用。

图4—7法兰类型

2法兰密封面

法兰密封面主要根据介质、压力、温度等工艺条件、公称直径与采用垫片类型等进行选择。

常用的密封面形式如图4—8所示。

（1）全平面。

见图4—8（a），垫片与法兰密封面在螺栓孔圆周内外全部接触，因而垫片承载面积较大，所需的螺栓压紧力也较大，但法兰所受的外力矩较小。

它主要用于PN≤1.0MPa的铸铁法兰，或用于和非金属或铸铁管件、阀门相配合的钢制管法兰。

（2）突面。

见图4—8（b），垫片系置于螺栓孔内侧的法兰突面上。

突面法兰结构简单，加工方便，应用较广泛，但此种密封面不能限制垫片的横向变形。

有时，在突面密封面上可车制数条同心圆的三角形沟槽（俗称水线），以利密封，但仅限于使用非金属软垫。

（3）凹凸面。

见图4—8（c），它是由一个凸面和一个凹面相配合而成，垫片置于凹面中，其优点在于能钳住垫片，防止非金属软垫片被吹出，并可限制垫片向外侧的横向变形，而且密封面较窄，宜于压紧垫片。

另外，凹凸面也使垫片宜于对中，可用于PN≤6.4MPa的情况下。

（4）榫槽面。

见图4—8（d），它是由一个榫面和一个槽面相配合而成。

榫槽面除具有凹凸面的类似优点外，还可使垫片少受流体介质的冲刷和腐蚀，密封可靠。

故常用于压力较高与密封要求较严格的管道上。

其缺点是榫面易于损坏，且垫片不易取出，故应用较少。

（5）环连接面。

见图4—8（e），又称梯形槽密封面。

它是利用槽的内外锥面与椭圆或八角形金属垫环形成“线”接触密封。

所谓线接触密封，实际上是在螺拴力作用下，金属垫环在与法兰密封面接触处产生弹塑性交形，而形成较小宽度的密封带。

由于是线密封接触，并由于槽的中心线与密封面呈23°角，故为保证密封所需的螺栓载荷对金属垫环而言可大大减小。

但也由于是线密封，故环连接密封面和金属垫环尺寸加工精度要求高，且表面粗糙度Ra不大于3.2μm。

环连接面的另一特点是介质压力作用在金属垫环内侧，增加了垫环与密封面接触处的密封力，具有自紧作用。

环连接面法兰的主要优点是在处理危险介质与密封要求严格的条件下，使用安全可靠。

因此，它广泛用于石油化工装置的高温、高压场合，如加氢反应设备与管道上；它也可用于PN≥2.5MPa的中压高温部位。

（6）锥面。

见图4—8（f），它与金属透镜垫配合使用。

锥面的20°角与透镜垫环的球面成线接触密封，并有一定的自紧作用，而且锥面与球面易于配合。

锥面法兰密封安全可靠，通常用于高温、高压、密封要求严格的管道上。

图4—8法兰密封面型式

3法兰的标记

管法兰的标记由四部分组成：

法兰名称、公称压力数值、公称直径数值、标准代号。

例如：

平焊法兰PN1.0，DN100HG5010—58，表示公称压力PN＝1.0Mpa，公称直径DN＝100毫米的平面平焊法兰。

关于各种密封面的尺寸、所适用的法兰类型和公称压力可查有关法兰标准。

第五节垫片

1垫片的种类与特性

根据介质种类、压力和温度等使用条件与密封结构设计等制成各种各样的垫片。

垫片按其外形可分为圆环形、扁周形、矩形和椭圆形等，如图4—9所示。

图4—9垫片结构形状

a）圆环形b）扁圆形c）矩形d）椭圆形

圆环形垫片的截面形状主要有矩形、梯形、八角形、椭圆形、波形、齿形、圆形、透镜形等，如图4—10所示。

图4—10圆环形垫片截面形状

a）矩形b）梯形c）八角形d）椭圆移

e）波形f）齿形g）透镜形h）圆形

2垫片的结构特点

（1）非金属垫片

最简单、最常用的非金属软垫片是由皮、纸、橡胶、石棉板等制成，一般是参照法兰密封面的尺寸，由垫片材料（板）上直接切割下来，有些垫片尺寸已有标准规定。

皮垫片是由牛皮或用浸油、蜡、合成橡胶、合成树脂牛皮等加工制作。

纸垫片是由软钢纸板制作。

橡胶垫片是由天然橡胶、普通橡胶板或夹布橡胶制作。

石棉橡胶垫片可由高压石棉橡胶板、中压石棉橡胶板、低压石棉橡胶板和耐油石棉橡胶板，根据不同需要制作。

典型垫片断面形状如图4—11：

图4—11光滑式密封面

（2）金属包平垫片和波形金属包垫片

这类垫片是把石棉板和橡胶石棉板等用铜、铝等金属薄板包裹起来。

前者金属表面呈平面，后者金属表面呈波纹状。

这类垫片在经常拆卸的条件下不易损坏、不沾污、不腐蚀法兰密封面；与非金属软垫片相比，有较高的强度，压紧比压较大，故螺栓紧固力也较大。

典型垫片断面形状如图4—12：

图4—12阀门中法兰用金属垫片

（3）垫片用O形橡胶密封圈

一般O形橡胶密封圈是用合成橡胶制造，而专用的则有采用金属或其它非橡胶材料制造。

它主要安装在常用的矩形沟槽和端面倒角槽中使用但也有安装在燕尾槽、偏矩形槽等异形沟槽中使用。

O形橡胶密封圈既可单独使用，也可与其它非橡胶密封件组合使用。

典型垫片断面形状如图4—13：

图4—13密封面形状和尺寸

a）矩形b）圆形

（4）聚四氟乙烯垫片、生料带与其包垫片

聚四氟乙烯垫片已在高压（10MPa）、低温（一180℃）、高温（250℃）的范围内广泛应用。

其特点是耐各种化学介质、耐腐蚀性优良、密封效果良好。

聚四氟乙烯垫片的厚度常用的有1mm、2mm、3mm。

根据使用经验，垫片厚度越薄，密封效果越好。

聚四氟乙烯的冷流，随温度的升高或压力的增加而变大。

当工作温度≤150℃时，可以采用纯聚四氟乙烯垫片；当采用（MoS25％+玻璃纤维20％+4F75％）或（石墨5％+玻璃纤维20％+4F75％）这两种配比的填充聚四氟乙烯时，可以用在温度≤260℃的工作条件下。

未经烧结的聚四氟乙烯称为生料。

它与经过烧结的熟料制品不同，具有极大的可塑性。

生料带用于法兰连接密封，尤其对腐蚀性介质有很大的优越性。

它兼备固体垫片和液体垫片两者的优点。

其使用方法是将生料带卷拆敷于法兰面，压紧法兰即产生密封膜，多余部分被挤出法兰面。

但要注意用力适当，假如听到“啪”的响声，就是用力过大，密封膜破裂，需要返工。

以石棉板做夹层，用聚四氟乙烯做包壳，构成聚四氟乙烯包垫片。

石棉的作用是增强聚四氟乙烯的弹塑性，在法兰密封面加工精度不高时，也能保证密封性，适用压力为2～3MPa。

当工作温度高时，适用压力降低，如工作温度100℃时，适用压力为1～1.5Mpa；工作温度达200℃时，适用压力仅为0.6～1MPa。

聚四氟乙烯包垫片断面形状如图4—14：

图4—14聚四氟乙烯包垫片

l一生料带2一石棉橡胶垫片

a）石棉橡胶包裹生料带b）垫片断面形状

（5）缠绕式垫片

它是由V形金属薄带内衬石棉带，按平面螺旋方向绕制而成。

按安装和使用的需要，可制成如图4—15所示各种形状。

图4—15缠绕式垫片（t＝4.5mm）

a）基本型b）外侧装有外环c）外侧装有外环，内侧装有内环

图4—15a是基本型，由金属带和石棉带绕制而成。

图4—15b是垫片外侧装有外环的结构，起增加和便于调整中心位置（即定心）作用。

图4—15c是在垫片外侧装有外环，内侧装有内环的结构。

内环的作用是防止压紧力过大时，垫片内侧变形破坏，影响密封。

缠绕式垫片具有多道密封、弹性好、强度高、密封性好，耐高温、抗腐蚀、对法兰密封面粗糙度要求不高，材料利用率高、制造简单和价格较便宜等优点，因此已被石油工业等部门广泛采用。

在蒸汽、氢气、天然气、裂解气、油品、丙烯、酸、碱、盐溶液等高温中压介质中，应用十分广泛。

（6）金属齿形垫片

它的断面呈锯齿形，齿距t=1.5～2mm，齿高h=0.65～0.85mm，在密封面上车制若干个同心圆。

它的优点是对温度的敏感性较小，密封可靠，使用周期较长，垫片所需压紧力比金属平垫片要小（当尺寸相同时，金属平垫片的压紧力要大2～2.5倍）。

其缺点是在每次更换垫片时，都要对两法兰面进行加工，因而费时费力；在过大的压力下，齿尖有可能被压扁，而变成平垫片。

典型垫片断面形状如图4—16：

图4—16金属锯齿形垫片

（7）金属椭圆形和八角形垫片

金属椭圆形和八角形垫片是断面为椭圆形和八角形的钢制圆环。

两种垫片的密封作用是相同的，都是线接触，依靠金属的弹性密封。

这两种垫片在石油工业中已广泛应用，可用在20MPa高压管道与高压容器的法兰连接上；在高温与温度变化较大的情况下，密封仍可靠，而且所需的压紧力比金属平垫片与透镜式垫片要小。

典型垫片断面形状如图4—17：

图4—17金属椭圆形垫片与金属八角垫片

a）金属椭圆形垫片b）金属八角形垫片

（8）金属透镜式垫片

（1）型式和尺寸。

透镜式垫片形状和透镜相似，两个密封面均为球面。

这种垫片的优点是：

①安装容易，因为接触面是由球面和斜面自然形成的，垫片易对中，允许法兰有一定程度的倾斜；

②垫片的回弹量较大，故对压力脉动的适应性好；

③在压紧力的作用下，垫片和法兰接触面上形成环形的密封带，故有较好的密封性能；

④螺栓紧固力不大，从而增加了连接结构的使用期限；

⑤在大多数情况下，拆卸后的旧垫片仍可使用。

这种垫片的缺点是：

①垫片制造成本较高，加工较困难；

②拆卸不便；

③对温度变化较敏感。

典型垫片断面形状如图4—18：

图4—18透镜式垫片

（9）金属平垫片

金属平垫密封的结构简章，制造方便，已广泛使用。

其缺点是对压力、温度的脉动适应性较差，螺栓载荷也较大。

典型垫片断面形状如图4—19：

图4—19铜垫

（10）柔性石墨垫片

柔性石墨密封材料系用天然鳞状石墨经过特殊的化学处理、热处理加工而成，不含任何粘合剂，可保持天然石墨的原有特性，密封性能良好。

但是，一般天然石墨未经特殊的工艺处理时，在外力作用下容易产生层间滑移，这种状态的石墨不能作密封垫片使用。

柔性石墨垫片具有如下特点：

①耐高温、耐低温。

柔性石墨垫片的使用范围，在非氧化介质中为–200～1600℃，在氧化性介质中可达400℃；

②耐腐蚀，耐各种腐蚀介质，如酸类，碱类，有机溶剂，有机气体，蒸汽等。

但在强氧化性介质中使用，尚有一定的局限性，需加以注意；

③垫片使用的极限压力为1.33×10–8～59Mpa，即使在剧烈的温度交变和压力交变的场合，也能保证良好的密封；

④石棉垫片由于毛细管作用，对液体介质常产生渗漏，而柔性石墨垫片具有良好的不渗透性，氨的渗透率（厚0.125mm）仅为2×10–4cm3／s；

⑤法兰密封面不需精加工，表面粗糙度只要达到Ra6.3µm，即可保证密封，因而比较经济；

⑥垫片柔软，弹塑性好，因而螺栓压紧力小，只需轻轻压紧垫片，就能保证良好密封，安装较方便；

⑦这种垫片不粘污法兰密封面，清扫方便，容易调换。

图4—20柔性石墨密封带

图4—21柔性石墨带环缠绕式垫片

（11）金属空心O形圈

金属空心O形圈密封，具有优良的密封性能。

适用范围广泛，特别适用于高温、高压、超高压、高真空、低温与介质具有放射性、要求严格密封的场合。

可用于直径达6000mm，压力达275MPa，温度–250～650℃的条