在热力系统中，管道、 阀门等总是在高温、高压状态下运行，一般采用法兰连接，垫片是其中重要的密封元件，其密封性能直接关系到系统的严密性。一旦系统严密性被破坏而发生泄漏，就必将造成严重的后果。

　　1 垫片高温性能及泄漏原因分析

　　垫片在高温状态下的性能可由压缩回弹性能、蠕变性能、密封性能来表示，分别详述如下。

　　1.1 压缩回弹性能及其泄漏

　　法兰连接的密封主要是通过垫片变形、增加流体泄漏阻力实现的。在预紧过程中，垫片良好的压缩性能是保证其表面与法兰面形成初始密封的基本条件。在运行工况下，受介质压力、温度的影响，螺栓会伸长，法兰会变形，法兰密封面和垫片间产生相对分离的倾向，垫片上的压紧力减小，进而造成连接密封性能下降，甚至产生泄漏。所以，要求垫片具有较好的回弹能力，以补偿密封面间的分离。可见垫片压缩回弹性能对高温工况下的法兰密封是多么重要。

　　不同垫片材料的高温压缩回弹性能相差较大，理想的垫片材料应具有表面屈服性能好和整体回弹性能好的综合特性。采用复合材料改进垫片结构，可达到上述要求，从而提高系统的密封性能。以石墨复合垫片为例，图1表示出在同一应力等级，不同温度下的压缩回弹曲线。

　　由图1可见，同一应力等级下，温度越高，压缩曲线越平坦。回弹曲线越陡，这说明垫片加载和卸载弹性模量均与温度有关。随着温度的升高，垫片压缩量增大而回弹性能下降，蠕变加剧。

　　垫片塑性变形量增加，回弹率就下降。这是导致高温连接泄漏的主要原因。

　　1.2 蠕变性能及其泄漏

　　无论常温或高温状态下，垫片在长时间应力作用下都会产生蠕变。垫片蠕变使其弹性变形部分消失，引起连接系统中各受力元件的应力松弛。从而导致连接系统密封失效。高温工况下这种情况更加严重。以石墨复合垫片为例，图2表示出不同应力等级、不同温度下的蠕变曲线。

　　由图 2可见，温度、时间、应力是影响垫片蠕变性能的主要因素。温度越高，蠕变量越大;垫片应力越大。蠕变量也越大，但垫片温度对蠕变量的影响比垫片应力的影响大得多。

　　1.3 密封性能及其原理

　　垫片密封性能是一项综合性能指标，它受垫片材质、结构、温度、介质性质、加载卸载状态等多种因素影响。

　　以石墨复合垫片为例，图3表示出在同一预紧力、不同温度下泄漏率与介质压力的关系曲线。由图可见，泄漏率随温度的升高而增大，随介质压力的增大而增大。

　　图3表明，泄漏率和介质压力基本成线性关系，具有粘性流体层流的一般特征;泄漏率和垫片残余压紧应力成负指数关系，残余压紧力越大，泄漏率越小;泄漏率随温度升高而增大，两者成指数关系。

　　以石墨复合垫片为例，图4示出在同一温度下泄漏率与介质压力和垫片压紧力的关系曲线。由图可见，在恒定温度下，泄漏率随介质压力的增大而增大，随垫片应力的增大而减小。

　　2结论

　　由以上分析可以得出结论，在同一预紧力等级下，垫片的压缩量随温度的升高而增大，垫片回弹性能随温度的增高而下降。垫片无论在常温或高温状态下经长时间的应力作用，都会发生蠕变、温度、时间、应力是影响垫片蠕变性能的主要因素。温度越高，蠕变量越大;垫片应力越大，蠕变量越大。但温度对蠕变量的影响较垫 片应力大得多。泄漏率和介质压力基 本成线性关系，具有粘性流体层流 的一般特征。泄漏率随温度的增高而增大。随残余压紧力增大而减小。

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