一臺(tái)DN1000的U形管式a型換熱器[1]在制造進(jìn) 行殼程水壓試驗(yàn)時(shí)，殼體法蘭與管板間的墊片密封 處發(fā)生泄漏，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)纏繞墊片部分從管板與殼 體法蘭凹面間隙中壓出。換熱器施工圖中殼體法 蘭墊片選用JB/T4705-2000的B22-1000-4.0不銹 鋼+柔性石墨纏繞墊片，殼體法蘭/16MnⅢ系以墊 片PN4.0DN1000的密封面尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行的非標(biāo) 設(shè)計(jì)，螺柱/螺母則選用HG/T20634-2009的40- M42x3材料為25Cr2MoVA/30CrMo，換熱器的設(shè)計(jì) 參數(shù)見表1。



此U形管式a型換熱器殼體法蘭墊片JB/T4705的 B22-1000-4.0寬度為25mm。按殼程設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)殼體 法蘭用SW6計(jì)算軟件程序[2]進(jìn)行計(jì)算校核，雖然螺柱 和法蘭均通過(guò)計(jì)算校核合格（法蘭結(jié)構(gòu)尺寸及校核計(jì) 算略），但墊片最小寬度（見表2）值得討論。

表2中A b系按螺柱HG/T20634-2009的40- M42×3計(jì)算取值，其它數(shù)據(jù)按SW6計(jì)算，而N min則按 GB150-1989中式（7-3）[3]計(jì)算得出。 雖然GB150-1998中刪除了N min計(jì)算公式[4]，但對(duì) 墊片寬度仍然規(guī)定“墊片在預(yù)緊狀態(tài)下受到最大螺栓 載荷的作用,可因壓緊過(guò)度而失去密封性能。為此墊片 須有足夠的寬度,其值可按經(jīng)驗(yàn)確定”，即要求設(shè)計(jì) 在計(jì)算法蘭選用墊片時(shí)仍然要考慮N min。然而，SW6 計(jì)算程序未有“校核N min”的提示，這就需要設(shè)計(jì)者 “按經(jīng)驗(yàn)確定N min”，尤其是選用低公稱壓力等級(jí)墊 片標(biāo)準(zhǔn)用在高設(shè)計(jì)壓力法蘭接頭時(shí)更應(yīng)值得注意。 N min計(jì)算公式是為保證墊片能在彈性狀態(tài)下工作 不被“壓潰”而控制墊片單位面積上的預(yù)緊力小于4y 的措施[5]。現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)壓力容器法蘭[6]JB/T4703-2000 中法蘭FM800-6.4和法蘭FM1000-4.0為例，校核配 用墊片JB/T4705的N min，以說(shuō)明N min計(jì)算公式的有效 性。

標(biāo)準(zhǔn)法蘭凸面直徑即管板外徑（墊片與密封面 接觸外徑）一般較墊片外徑小2mm，當(dāng)凸/凹法蘭與 墊片對(duì)中安裝時(shí)，寬度25mm的墊片實(shí)際接觸寬度為 24mm。兩例標(biāo)準(zhǔn)法蘭的墊片N min校核結(jié)果顯示，所選 標(biāo)準(zhǔn)墊片實(shí)際接觸寬度均大于N min?？梢姡瑯?biāo)準(zhǔn)壓力 容器法蘭配用的JB/T4705墊片寬度是基于原GB150- 1989中式（7-3）并考慮加工和安裝偏差而積累的經(jīng) 驗(yàn)值。 本文案例，即使是在理想的凹面法蘭/墊片/管 板對(duì)中安裝狀態(tài)下，墊片實(shí)際接觸寬度也小于僅以設(shè) 計(jì)參數(shù)校核的墊片N min，若考慮法蘭制造與安裝的偏 差，就更難以滿足墊片N min的要求。


按壓力容器法蘭標(biāo)準(zhǔn)JB/T4700技術(shù)條件要求， 凹凸密封面的凹面/凸面直徑公差分別按GB/T1801 的H12/h12級(jí)，對(duì)于本例法蘭的凹面直徑公差為 0～+1.05，凸面直徑公差為-1.05～0。而凹面直徑較 凸面直徑大3mm，考慮加工偏差后，凹面直徑比凸面 直徑大3～5mm。當(dāng)凹面法蘭/墊片/凸面管板安裝不 對(duì)中而偏向一側(cè)時(shí)，或墊片與凹面法蘭不同心，或管 板與凹面法蘭不同心，或法蘭/墊片/管板同時(shí)偏心， 都會(huì)出現(xiàn)墊片一側(cè)的接觸面寬度小于墊片理想接觸寬 度24mm的情況，極端情形下的墊片實(shí)際接觸寬度可 能為20mm。這就容易造成安裝時(shí)使墊片一側(cè)外露量 大即該處密封面接觸寬度小而成為泄漏點(diǎn)，或?qū)⒃撎?墊片壓潰而從凹凸面間隙中擠出，呈現(xiàn)殼程水壓試驗(yàn)泄漏后的情形。

纏繞墊片用于凹/凸密封面法蘭接頭尤其是管殼 式a型換熱器（殼體法蘭凹面/管板凸面）不僅存在因 安裝對(duì)中問(wèn)題而易“壓潰”，而且當(dāng)直徑較大時(shí)容易 “散架”，并且纏繞墊片標(biāo)準(zhǔn)本身也存在不完善[7]。 1）纏繞墊片標(biāo)準(zhǔn)未有給出成型鋼帶的幾何尺寸， 只規(guī)定了纏繞用鋼帶厚度的范圍值0.15～0.25mm， 而未對(duì)繞帶的V角等具體規(guī)定； 2）未有參照美國(guó)API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定“纏繞墊片密封面 兩側(cè)非金屬帶均勻突出金屬鋼帶0.15mm”而影響墊 片的密封性能； 3）其它技術(shù)要求按GB/T4622.3，則不方便用戶 對(duì)纏繞墊片的質(zhì)量直觀檢驗(yàn)與驗(yàn)收。為此，已有成功 使用經(jīng)驗(yàn)的H型復(fù)合墊片便應(yīng)運(yùn)而生。

綜上對(duì)低公稱壓力等級(jí)的纏繞墊片選用在高設(shè)計(jì) 壓力的凹/凸面法蘭接頭密封泄漏的討論，應(yīng)引起相 關(guān)各方對(duì)凹凸密封面法蘭選用纏繞墊片及墊片N min的 注意。 1）設(shè)計(jì)在應(yīng)用SW6計(jì)算法蘭時(shí)，應(yīng)考慮所選墊片 的N min。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)列出適用于公稱壓力等級(jí)下的墊 片N min經(jīng)驗(yàn)值，以便設(shè)計(jì)參照確定。 2）凹/凸面法蘭接頭尤其是管殼式a型換熱器經(jīng) 常選用的纏繞墊片，不僅存在 “壓潰”與 “散架” 問(wèn)題，而且纏繞墊片標(biāo)準(zhǔn)本身也需要完善。