摘　要:缠绕式垫片是一种密封性能好使用较广泛的垫片 ,许多国家对此均有相应的标准，并做出了相关的规定。 文中介绍了我国国家标准 GB4622. 1 ～ 4622 . 3- 93 《缠绕式垫片》和美国机械工程师协会 ASM EB16. 20- 1993 《Me ta llic Ga skets fo r Pipe Fla ng es— Ring-Joint , Spira l-Wo und, and Jacketed 》标准在垫片适用范围、结构型式、垫片材料和标志等方面的相同点和不同点。

　　关键词: 国标;美标 ;缠绕式垫片;规定

　　1 、前言

　　1998年,大连石油化工公司 800kt /a柴油加氢装置建设中 ,从英国引进了两台氢压机组。由于在运输、安装、调试过程中的一些问题,致使英方所供缠绕式垫片无法满足工程的需要,因此,急需提供国产垫片。为此,本人较详细地研究了我国国家标准 GB4622. 1～ 4622. 3- 1993《缠绕式垫片》〔 1 〕(以下简称国标 )以及英方所执行的美国机械工程师协会 ASM E B16. 20 — 1993《 MetallicGasket s fo r Pipe Flang es— Ring-Joint , Spi ral-Wo und, a nd Jacketed 》〔 2 〕标准(以下简称美标 )。从中发现两个标准既存在相同的方面,又有许多不同之处。

　　2 、缠绕式垫片的适用范围

　　国标规定:缠绕式垫片适用于管法兰及压力容器法兰, 适用的压力等级为 PN 2. 5～25. 0MPa ,适用的公称直径为 DN 10 ～ 900mm。美标规定: 缠绕式垫片适用于美国 ASME /AN SIB16. 5 〔 3 〕, ASM E B16. 47和 API- 6A各标准中的各种管法兰及设备法兰,适用的压力等级为150 ～ 2 500psig ( pressures in pounds per squareinch, g ag e) ,相当于公制 PN 2. 0 ～ 42. 0MPa,适用的公称直径为 N P S 1 /2"～ 60",相当于公制DN 15 ～ 1 500mm。

　　由此可见,两个标准适用的法兰类型基本相同,而适用的压力等级及公称直径相差较大。美标适用的压力等级及公称直径范围比国标要大许多,尤其上限值相差甚大,美标的上限值为PN 42. 0M Pa、DN 1500mm,而国标的上限值仅为PN 25. 0M Pa、DN 900mm。

　　3 、结构型式要求

　　缠绕式垫片主要由三部分构成: 内加强环、外加强环、垫片主体(按美标,其组成分为中心环、内环、垫片主体三部分) ,如图1所示。

　　图 1 　缠绕式垫片结构示意图

　　注: 括号内为美标的习惯称法。

　　在国标中,对缠绕式垫片的结构做出了 4种规定：

　　a )基本型( A型) ;

　　b)带外加强环型( B型) ;

　　c)带内加强环型( C型) ;

　　d)带内外加强环型( D型)。

　　在这 4种型式中,可根据所配法兰的密封面型式加以选择。在国标中,其内、外加强环的主要作用是保护缠绕式垫片的金属缠绕带和非金属缠绕带(即垫片主体)。

　　在美标中，对缠绕式垫片的结构型式仅做出了 2种规定：

　　a )带中心环型;

　　b)带中心环及内环型。

　　在美标中特别强调,所有的缠绕式垫片必需带中心环(这与国标的规定是大相径庭的)。对于这一点本人认为，这是出于美标对缠绕式垫片的装配精度要求较高所致。而对内环,美标中做出了两种规定：即一部分应带内环,另一部分则无需带内环。符合下列条件的缠绕式垫片应带内环：

　　a ) DN≥ 24in(DN≥600mm)且 PN≥900psi(PN≥15M Pa) ;

　　b) DN≥ 12in( DN≥ 300mm)且 PN≥1 500psi (PN≥26M Pa) ;

　　c) DN≥4in( DN≥100mm)且 PN≥2 500psi(PN≥42M Pa) ;

　　d)非金属缠绕带的材料为聚四氟乙烯。

　　做出这种规定的目的,是当压力较高及非金属缠绕带的材料为聚四氟乙烯时,为保护非金属缠绕带不受破坏,保证其密封性能。 以 ASMEB16. 5为例,缠绕式垫片所适用的法兰其密封面均为突面。如按国标的规定,除选用带外加强环外,还必须选用带内加强环的缠绕式垫片;而按美标的规定,在一定的条件下可以选用不带内环的缠绕式垫片,这也从另一侧面说明了美标垫片的可靠性。

　　在美标中 ,中心环、内环的作用除保护缠绕式垫片的金属缠绕带和非金属缠绕带外,其中心环还有一个重要作用就是在安装时起定位作用,以保证较高的装配精度。

　　4、缠绕式垫片的材料

　　在国标和美标中,对垫片材料均做出了较详细的规定及说明。 所不同的是美标中所规定的材料类别比国标所规定的材料类别要广泛。 美标所规定的金属缠绕带材料共计 21种,非金属缠绕带材料有 5种。 而国标中规定的金属缠绕带材料有7种,非金属缠绕带材料有 3种。由此可见,金属缠绕带及非金属缠绕带材料的选择,美标的选择余地更大,国标的选择面要小一些。

　　另外,国标对内加强环、外加强环材料的要求与美标对内环、中心环的材料要求基本一致,即内加强环(内环)的材料性能应同于或高于金属缠绕带的材料性能,外加强环(中心环)的材料为普通碳钢即可,但必须做防腐蚀处理。

　　5 、尺寸及尺寸精度

　　在国标及美标中,对缠绕式垫片的各有关几何尺寸(包括外加强环外径、中心环外径、内加强环内径、内环内径、垫片主体部分的内径、外径及厚度)及公差均做出了较适宜的规定。有一点明显的不同是:在国标中,外加强环的外圆与紧固螺栓的内切线之间,留有不大于 10mm的间隙。而在美标中,由于其与法兰标准针对性较强,因此,其中心环的外圆与紧固螺栓的内切线之间几乎无间隙。从而使美标中的缠绕式垫片在安装中更方便,更准确无误。

　　6 、标志

　　国标对缠绕式垫片的标志只做了一个简单的规定,即产品的标志内容为产品标识、生产厂名称、产品商标、生产日期或批号。除此之外,没有其它的说明。

　　美标对缠绕式垫片的标志位置及内容做了非常详细的规定。其标志符号必须位于中心环上且符号字高必须大于 0. 1in( 2. 54mm)。标志内容包括以下主要内容：

　　a )制造商的名字及商标;

　　b)所对应的法兰及法兰特性;

　　c)适用的压力等级;

　　d)金属缠绕带、非金属缠绕带、内环的材料字母缩写、代号及特定的色彩标识。

　　7、其它

　　在其它方面,两个标准也有一些相同与不同点：

　　a )检验

　　国标对缠绕式垫片的检验,从外观到产品性能等各方面均做出了较细致的规定,而美标则没有;

　　b)承受螺栓压力及垫片的压缩量

　　美标对缠绕式垫片安装时的螺栓压力及压缩量做出明确的规定:即公称直径 N P S 1 /2", N P S3 /4",压力等级在 Class150, 300, 600的缠绕式垫片,其紧固螺栓应力为 25 000psi (即 172. 5M Pa) ,其缠绕式垫片主体部分由 0. 175in压缩到 0. 130± 0. 005in (即由 4. 5mm压缩到 3. 3± 0. 1mm)。其它的缠绕式垫片,其紧固螺栓应力为 30 000psi(即 207MPa) ,垫片厚度由 0. 175in压缩到 0. 130± 0. 005in (即由 4. 5mm压缩到 3. 3± 0. 1mm)。而国标中，仅从垫片的压缩回弹性能,应力松弛各方面,给出了试样规格下的各种试验条件及规定指标;

　　c)国标和美标中,均对缠绕式垫片的加工工艺做出了较详细的规定,而且所述内容也基本相同;

　　d)国标对缠绕式垫片的运输、包装及贮存做出了详细的规定。 而美标则没有这方面的规定。

　　8、结束语

　　综上所述,由于国标所规定的缠绕式垫片其适用范围较广、介绍的内容其覆盖面也较大,因此每一项具体内容的指标及要求不很具体,要求也比较松。而美标规定的缠绕式垫片由于只适用于三种标准法兰,适用范围比较具体,针对性也较强,因此在指标的要求上也就比较严格具体。 另外,由于国情的不同,美标在材料选择范围、标记、压力及压缩量也做出了具体详细的说明,特别是材料的选择范围比国标的选择范围要广。

　　在选择国产垫片替代进口垫片时,绝不可简单的替换。 除针对美标选择国标中适宜的公称压力、公称直径外,还结合美标的一些具体要求,对国产垫片做出一些相吻合的技术要求,从而保证其互换性。

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