換熱設(shè)備的密封知識，先從密封原理及影響因素了解。

　　防止流體泄漏的基本原理是在連接口增加流體流動的阻力。

　　當(dāng)壓力介質(zhì)通過密封口射阻力降大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時，介質(zhì)就被密封了。這種阻力的增加是依靠增大密封面上的密封比壓來實現(xiàn)的。

　　一般來說，流體在密封口泄漏有兩種途徑：

　　一是墊圈滲漏；二是壓緊面泄漏。前者是由墊圈的材質(zhì)和型式所決定。對于用滲透性材質(zhì)（如石棉等）制作的墊圈，由于它本身存在大量的毛細(xì)管，滲漏是難免的。當(dāng)在墊圈材料中添加某些填充劑（如橡膠），或與不透性材料組合成型時，這種滲透即可避免。后者，壓緊面泄漏是密封失效的主要形式。與壓緊面的結(jié)構(gòu)有關(guān)，但主要由密封組合件各部分的性能和他們之間的變形關(guān)系所決定。

　　法蘭平墊密封是強(qiáng)制密封的典型。

　　將法蘭與墊圈接觸面處的微觀尺寸放大，可以看到二者的表面都是凹凸不平的（a）。把法蘭螺栓的螺母擰緊，螺栓力通過法蘭壓緊面作用到墊圈上，當(dāng)墊圈單位面積上所受的壓緊力達(dá)到某一值時，墊圈本身被壓實，壓緊面上由機(jī)械加工形成的微隙被填滿（圖b），為阻止介質(zhì)泄漏形成了初始密封條件。形成初始密封條件時，在墊圈單位面積上受到的壓緊力，稱為預(yù)緊密封比壓（y）。當(dāng)通入壓力介質(zhì)后（圖c），螺栓被拉伸，法蘭壓緊面沿著彼此分離的方向移動，墊片的壓縮量減少，預(yù)緊密封比壓下降。如果墊圈具有足夠的回彈能力，使壓縮變形的回復(fù)能補償螺栓和壓緊面的變形，而使預(yù)緊比壓值只下降到不小于某一值時（這個比壓值稱為工作比壓），則法蘭壓緊面之間能夠保待良好的密封狀態(tài)。反之，如墊圈的回彈能力不足，預(yù)緊力比壓下降到工作比壓以下，甚至密封口重新出現(xiàn)縫隙，則此密封即失效。因此，為了實現(xiàn)連接口的密封，必須使密封元件各部分的變形與操作條件下的密封條件相適應(yīng)，使密封元件在操作壓力作用下，仍能保持一定的殘余壓緊力。

強(qiáng)制密封中的墊圈變形示意圖

　　影響密封的因素是多方面的，下面小七就對幾個主要的因素做一下介紹。

　　螺栓預(yù)緊力是影響密封的一個重要因素。預(yù)緊力必須是墊圈壓緊并實現(xiàn)初始密封條件；同時，預(yù)緊力也不能大到將墊圈壓壞或擠出。提高螺栓預(yù)緊力，可以增加墊圈的密封能力。這不僅因為加大預(yù)緊力可使?jié)B透性墊圈材料的毛細(xì)管縮小，而且，在操作時可使墊圈中殘留較大的工作密封比壓。由于預(yù)緊力是通過法蘭壓緊面?zhèn)鬟f給墊圈的，要達(dá)到良好的密封，預(yù)緊力必須均勻地作用于墊圈。因此，在密封所需的預(yù)緊力一定時，采取減少螺栓直徑，增加螺栓個數(shù)的措施，對密封是有利的。

　　墊圈是構(gòu)成密封的重要元件。適宜的墊圈變形和回彈能力是形成密封的必要條件。墊圈的變形包括彈性的和塑性的，僅彈性變形具有回彈能力。墊圈回彈能力是表示在施加介質(zhì)壓力時，墊圈能否適應(yīng)法蘭面的分離，可用來衡量密封性能好壞?；貜椖芰Υ笳?，可能適應(yīng)操作壓力和溫度的波動，密封性能好。墊圈的變形和回彈與墊圈的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)。這種關(guān)系由于常用的墊圈是非線彈性的，因而是初始預(yù)緊力、壓緊面所提供的表面約束和操作溫度下經(jīng)歷的時間等的函數(shù)。故討論墊圈的密封性能理論上就變得很復(fù)雜。目前，在設(shè)計上只是根據(jù)實驗確定墊圈的兩種基本性能參數(shù)—預(yù)緊密封比壓（y）和墊圈系數(shù)（m）（即工作密封比壓和介質(zhì)壓力的比值）—使問題得以簡化。

　　壓緊面又稱密封面，直接與墊圈接觸，是傳遞螺栓力使墊圈變形的表面約束。為了達(dá)到預(yù)期的密封效果，壓緊面的形狀和表面粗糙度應(yīng)與墊圈相配合。一般與硬金屬墊圈配合使用的壓緊面，尺寸精度要求高，粗糙度Ra為0.8-1.6，而與軟質(zhì)墊配合使用時，可相對降低要求。粗糙度Ra在6.3-12.5即可。但壓緊面決不允許有徑向刀痕或劃痕。實踐證明，壓緊面的平直度和壓緊面與法蘭中心軸線垂直同心，是保證墊圈均勻壓緊的前提；減少壓緊面與墊圈的接觸面積，可以有效地降低預(yù)緊力，但若減得過小，則易壓壞墊圈。顯然，壓緊面的型式、尺寸和表面質(zhì)量與墊圈配合不當(dāng)，則將導(dǎo)致聯(lián)接點密封失效

　　在實際生產(chǎn)中，由于法蘭剛度不足而產(chǎn)生過大的翹曲變形，往往是導(dǎo)致密封失效的原因。剛性大的法蘭變形小，并可使分散分布的螺栓力均勻地傳遞給墊圈，故可提高密封性能。法蘭的剛度與很多因素有關(guān)，其中增加法蘭盤的厚度、減小螺栓力作用的力臂（即縮小螺栓中心圓），都能提高法蘭抗彎剛度，但是提高法蘭剛度，將使法蘭笨重，整個法蘭連接的造價提高。

　　操作條件即壓力、溫度及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。單純的壓力或介質(zhì)因素對泄漏的影響并不是主要的，只有和溫度聯(lián)合作用時，問題才顯得嚴(yán)重。溫度對密封性能的影響是多方面的。高溫介質(zhì)粘度小、滲透性大，易促成滲漏；介質(zhì)在高溫下對墊圈和法蘭的溶解與腐蝕作用加劇，增加了產(chǎn)生泄漏的因素。在高溫下，法蘭、螺栓、墊圈可能發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛，致使壓緊面松弛，密封比壓下降。一些非金屬墊圈，在高溫下還會加速老化或變質(zhì)，甚至被燒毀。此外，在溫度作用下，由于密封組合各部分的溫度不同，發(fā)生熱膨脹不均勻，增加了泄漏的可能。如果當(dāng)溫度和壓力聯(lián)合作用時，又有反復(fù)的激烈變化，則密封會發(fā)生“疲勞”，使密封完全失效。