本文对铝平垫片的压缩一回弹特性，泄漏率l 与密封比压y 和垫片系数m 的关系，以及铝垫片的宽度、厚度对密封性能的影响等进行了试验研究。笔者认为，将金属平垫片由单一材料制作改为采用复合材料制作，或将平垫片改为O形环可进一步提高密封性能。

　　迄今为止 我国在《钢制石油化工压力容器设计规定》( 1985版 ) ( 以下简称《规定》)中，关于法兰垫片设计，仍沿用美国ASME规范第Ⅷ篇第二部分附录中推荐采用的m、y值。现在，这已被认为不合适，有必要对m、y值进行重新认识。

　　我们在橡胶石棉垫片密封性能测试的基础上，又对0#铝平垫片的密封性能进行了测试。实验在一对模拟法兰上进行，介质为氮气。其测试结果与橡胶石棉垫片相似，均证明了法兰垫片系数m和密封比压 y不仅与垫片形状、材质有关，而且与垫片宽度，厚度、螺栓载荷、介质压力以及泄漏率等也有关系。

　　一、压缩一回弹特性

　　垫片的变形特性用W一δ曲线表示，参见图1 ( W表示轴向载荷，δ表示压缩回弹量)。在图1 中,面积a b c a表示外载所作的功，面积b cd b表示垫片回弹释放的功，而面积ab d a则为垫片塑性变形所消耗的功。

　　图1 垫片的压缩—回弹特性

　　试验铝垫片尺寸：直径Φ64/Φ64mm，宽度N为 9mm ，厚度S分别为2、3、3.5m m。在12 t(吨)的轴向载荷下进行加载、卸载试验。

　　这组垫片的试验结果见图2。从图2可知,当垫片宽度N相同时,随垫片厚度S增加，其压缩曲线变得平坦，压缩一回弹曲线之间包围的面积增大，残余变形亦增大，这种现象是由金属的变形抗力引起的。

　　图2宽度相同，厚度不同垫片的压缩—回弹特性

　　另一组试验垫片的厚度S均为2mm，宽度N分别为6、7、8 m m.。其加载、卸载试验的压缩一回弹曲线如图3 所示。由图3可知，垫片厚度S相同时，随宽度N增加，其压缩曲线变陡，压缩一回弹曲线包围的面积变小。这是由于，在垫片内径小4 6 mm保持不变的情况下，垫片宽度N增大，S / N 相应减小，因此垫片的变形抗力增加，塑性变形减小，从而变形所需的功以及残余变形也相应减小。

　　图3 厚度相同，宽度不同时垫片的压缩-回弹特性

　　二、y值与泄漏率l的关系

　　试验垫片在介质压力恒定( p = 0.1 4 k g f/cm2 ) 的情况下,改变轴向载荷W进行测漏试验，测得泄漏率l，从而得到垫片预紧过程W一l的基本关系。试验数据列于表1，W一l关系见图4。由图 4 可见，随W增加1下降。因为，随W增大垫片能更好地填满法兰表面上凹凸不平的微小间隙，从而增加了介质流动阻力，阻止了泄漏。

　　图4垫片密封过程W-l关系

　　图4表明,W一l不是线性关系。根据《规定》给出的表达式：y =Wm 2:/πDcb借助W一l图可求得不同l下的y值 ( 列于表1 )。将其在对数坐标上作图得出一近似直线。经回归分析，y一l是一负指数关系，即l=Dy-k=1.00339 X 103 y-2.6213 。试验说明，铝平垫片与橡胶石棉垫片一样，垫片密封比压y与泄漏率l有关。

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