法兰密封泄漏的原因

法兰密封一般是依靠其连接螺栓所产生的预紧力，通过各种固体垫片(如:橡胶、石棉橡胶垫片、植物纤维垫片、缠绕式金属内填石棉垫片、波纹状金属内填石棉垫片、波纹状金属夹壳内填石棉垫片、波纹状金属垫片、平金属夹壳内填石棉垫片、槽形金属垫片、突心金属平垫片、金属圆环垫片、金属八角垫片等)或液体垫片(一定时间或一定条件下转变成一定形状的固体垫片)达到足够的工作密封比压，来阻止被密封流体介质的外泄，属于强制密封范畴，如图2一1所示。这种密封结构形式常见的泄漏有以下几种。1.界面泄漏主要原因是密封垫片压紧力不足、法兰结合面上的粗糙度不恰当、管道热变形、机械振动等都会引起密封垫片与法兰面之间密合不严而发生泄漏。另外，法兰连接后，螺栓变形、伸长及密封垫片长期使用后塑性变形、回弹力下降、密封垫片材料老化、龟裂、变质等，也会造成垫片与法兰面之间密合不严而发生泄漏。如图2 -2所示因此，我们把这种由于金属面和密封垫片交界面上不能很好的吻合而发生的泄漏称之为“界面泄漏”。无论哪种形式的密封垫片或哪种材料制成的密封垫片都会出现界面泄漏在法兰连接部位上所发生的泄漏事故，绝大多数是这种界面泄漏，界面泄漏事故要占全部法兰泄漏的80%95%以上。2.渗透泄漏植物纤维(棉、麻、丝)、动物纤维(羊毛、兔毛等)、矿物纤维(石棉、石墨、玻璃、陶瓷等)和化学纤维(尼龙、聚四氟乙烯等各种塑料纤维)等都是制造密封垫片的常用原材料，还有皮革、纸板也常被用做密封垫片材料这些垫片的基础材料的组织成分比较疏松、致密性差，纤维与纤维之间有无数的微小缝隙，很容易被流体介质浸透，特别是在流体介质的压力作用下，被密封介质会通过纤维间的微小缝隙渗透到低压一侧来如图2 -3所示。因此，我们把这种由于垫片材料的纤维和纤维之间有一定的缝隙，流体介质在一定条件下能够通过这些缝隙而产生的泄漏现象称之为“渗透泄漏”。渗透泄漏一般与被密封的流体介质的工作压力有关，压力越高，泄漏流量也会随之增大。另外渗透泄漏还与被密封的流体介质的物理性质有关，粘性小的介质易发生渗透泄漏，而粘性大的介质则不易发生渗透泄漏。渗透泄漏一般约占法兰密封泄漏事故的8%12%左右。进入90年代，随着材料科学迅猛发展，新型密封材料不断涌现，这些新型密封材料的致密性非常好，以它们为主要基料制作的密封垫片发生渗透泄漏的现象日趋减少。随着材料科学技术的进一步发展，总有一天密封垫片的渗透泄漏事故会得到彻底解决。3.破坏泄漏破坏泄漏事故的发生，人为的因素占有很大的比例。密封垫片在安装过程中，易发生装偏的现象，从而使局部的密封比压不足或预紧力过度，超过了密封垫片的设计限度，而使密封垫片失去回弹能力。另外，法兰的连接螺栓松紧不一，两法兰中心线偏移，在把紧法兰的过程中都可能发生上述现象，如图2-4所示因此，我们把这种由于安装质量欠佳而产生密封垫片压缩过度或密封比压不足而发生的泄漏称之为“破坏泄漏”。这种泄漏很大程度上取决于人的因素。应当加强施工质量的管理，如选用密封可靠性强的结构形式。一般来说，低压系统采用宽面法兰就较窄面法兰易于同心和对正，如图2-5所示，泄漏现象较少。另外，凸凹法兰密封结构就比平面法兰密封结构为好。在已有的设备、管道法兰上采取一些行之有效的方法，也能明显地提高安装质量。如在平面法兰安装过程中，应用定位不干粘接剂就能有效地防止垫片偏移，减轻作业人员的劳动强度。破坏泄漏事故一般约占全部泄漏事故的1%5%左右。界面泄漏和破坏泄漏的泄漏量都会随着时间的推移而明显加大，而渗透泄漏的泄漏量与时间的关系不十分明显。无论是哪一种泄漏，一旦发现就应当立刻采取措施。首先可以用扳手检查一下连接螺栓是否松动，然后均匀拧紧直到泄漏消失。若拧紧螺栓后，泄漏不见消除，就应当考虑采用动态密封技术中的某种方法加以解决。采用动态密封技术消除泄漏易早不易晚，待到泄漏呈明显增大后再处理，就会给动态密封作业带来不便，无形中增大了施工难度。造成法兰密封面泄漏的原因，除了上述三种类型外，还有介质腐蚀因素的影响。这种腐蚀属于间隙腐蚀，主要发生在法兰结合面上微小的间隙处。在那里介质中的氧供应不足，它与间隙外的介质之间形成电位差，产生电化学腐蚀。这种化学腐蚀称之为“浓淡电化学腐蚀”。腐蚀泄漏是缓慢进行的，只有发展到形成腐蚀麻点连成一通道后，被密封的流体介质才能外泄。