船舶管路系统通径大于25mm的管道，通常采用法兰 连接形式。垫片作为法兰管道连接的基本组件之一，是 保证管子与管子、管子与设备之问的连接起到密封作用 部件。然而，现场也常常发生管路的泄漏现象。当然， 造成泄漏凶素很多，其中有的凶素是垫片的选型不当引 起的。要选好合适的密封垫片，不仅要知道被密封介质 的特性，还要了解所用垫片的性能。本文简要介绍在管 路设计中垫片选型的一些方法。

垫片是由具有一定弹性的柔性材料经特殊加工而成 的，其密封的原理主要是通过拧紧螺栓，使法兰与垫片 接触表面及垫片内部较大的压紧应力，一方面是垫片表 面与法兰表面紧密结合，填满法兰表面的微间隙，另一 方面减少垫片材料的孔隙率，亦减少密封流体 的泄漏通道。泄漏现象的出现，主要表现为界 面泄漏和渗透泄漏。



对垫片密封来说，其泄漏状况与被密封介质的物理 性能、工况条件、法兰密封面的粗糙度、压紧应力以 及垫片的基本特性、尺寸、加载卸载过程等诸多凼素 有关。

在被密封介质的物理性能中，黏性的影响最大。黏 度是流体内摩擦力的营度，对于黏度大的介质，其泄露阻 力大；对于黏性小的介质，其泄露阻力小，泄露率就大。

垫片密封的工况条件包括介质的压力、温度等。密 封面两侧的压力差越大，介质就越易克服泄露通道的阻 力，泄漏就越容易。随温度升高挚片的弹、塑性变形量 均增大，回弹性能降低，蠕变量却增加。但随温度的 升高，垫片的老化、失重、蠕变、松弛现象就会越严 重。此外温度对介质的黏度也有很大的影响，随温度 的升高，液体的黏度降低。总之，温度越高，泄露越 容易发生。

垫片在相阔的预紧应力下，表面粗糙度越小，泄露 量越小。这主要是由于粗糙度小的密封表面，其凹凸不 平易被填平，从而使得界面泄露率大为减少。

垫片上的压紧力越大，其变形量就越大，泄露率增 大。因此对于法兰连接的管系中，在安装垫片时，要想 维持良好的密封，必须控制好紧同螺栓的力度，使垫片 的压紧应力保持在～定的范围内，且让压紧力沿圆周方 向尽茸均匀分布。



在相I司压紧载荷、相同介质压力的作用下，泄漏率 随着毽片厚度的增加而减少，因为厚垫片具有较大的压 缩回弹力。但在满足密封要求的情况下，薄垫片也有优 势，因为达到相同的紧密效果薄垫片所要求的负荷小， 而且螺栓扭矩保持性能好，并且垫片厚度的选择需考虑 到法兰密封面的缺陷和加T精度。在一定范围内，随着 垫片宽度的增加，泄漏率旱线性递减，在垫片有效宽度 内，法兰阻力与泄露通道的长度成正比。垫片越宽，表 面积就越大，这样要在宽垫片上产生同样的压紧应力， 螺栓的受力也就要大得多。

垫片的类型分三种，金属型、半金属型、非金属型 垫片。金属密封类垫片运用于船舶管路系统中较少，用 于设备较多。半金属型密封类和非金属类则是在船舶管路 法兰连接中经常用到，本文注重介绍这两种垫片选型。

所渭半金属垫片是通过合理选择金属材料、非金属 材料和不同结构形式，压缩制成回弹性好、强度高、耐 腐蚀、抗高温及密封可靠的金属复合型垫片。 半金属类挚片其金属环材料通常选择和连接管道相 同的材质，以避免不同材质之间町能导致的电化腐蚀。 对于我厂常建的成品油轮所用的一般碳钢管系，通常选 用316L、304不锈钢金属环，当然厂家可供选择的金属 环材料有很多种，如不锈钢、双相不锈钢等，都包含很 多种型号，最终应选用适合系统、价格适当的。 而半金属类垫片中充当密封或填料用的非金属材料 在船舶系统中运用较多的通常有石墨、高强石墨、PTEE 及压缩纤维板等。这些材料的性质与非金属垫片材料性 质一致。 半金属垫片中最关键还有其垫片的结构型式，目前 常用的就有几种。

把一定厚度的密封条放在两面均带有一定深度和形 状的环状波齿槽金属环里，从而行成密封效果。密封条 除了保证密封效果外，还能使法兰面免受波齿的损坏。

用波纹状金属环作为加强圈，外表面覆盖软的密封 材料层，金属波纹内圈增强了垫片的回弹力，同时减少 垫片的密封表面积。软密封材料层保证挚片优秀的密封 效果，特别是低螺栓负荷下。金属波纹垫特别适合替代 金属包覆垫。

在软填料的外边包覆金属材料，内部软填料保证垫 片的回弹性，外部的金属包覆保证了垫片的压缩性能以 及抗破坏能力，同时也保护了内部的软填料免受高温高 压以及密封介质侵蚀的影响。 半金属材料蛰片结合非金属材料好的柔软性、压缩 性及金属材料中强度高、回弹性好、能承受高温、高压 的特点，主要运用于船舶系统介质工况很复杂的蒸汽、 热油等系统。

聚四氟乙烯垫片是用单体原材料经特殊下艺处理后 加工的，也就是常说的PTFE挚片。聚阴氟乙烯氆片有突 出的耐化学腐蚀性能，还可以细分为普通的聚四氟乙烯 垫片和聚四氟乙烯包覆垫片，包覆有石棉橡胶板或其他 复合材料。一般适用在腐蚀的介质条件下，在油轮中适 用于低压货油管路，如货油舱透气、排油监控、惰性气 体等系统法兰连接。

石墨垫片一般采用柔性石墨材料，柔性石墨是以膨 胀石墨为原料，经加压成型的，克服了天然石墨硬而脆 的特点，具有一定的柔韧性，但仍然保留了天然石墨原 有的一些特性，充分发挥该材质的耐高温、耐化学腐蚀 性、良好的压缩性能、不易老化的优点，多运用于高温 排气／烟系统。