密封技术

高压容器的密封技术讨论

   高压容器的密封比中低压容器困难得多,这主要是由于压力高造成的。如果高压下再遇到直径大、高温就更为困难。高温下,材料容易发生塑性变形,以至蠕变变形,紧固螺栓会发生松弛,很容易发生泄漏。无疑在进行高压容器总体结构设计时,必须首先考虑尽量减少密封口的直径,选用设计温度下难于发生松弛变形而强度较好的材料,然后再合理地选用适当的密封结构,这样才能得到可靠的密封。

   高压下的密封设计,从密封原理与密封结构上总的原则如下。

   ① 一般采用金属垫圈,高压密封面上的比压大大超过中低压容器的密封比压,非金属垫片材料无法达到如此大的密封比压。高压容器常用的金属垫片是延性好的退火铝、退火紫铜或软钢。

   ② 采用窄面密封,有时甚至将窄面演变成线接触密封。

   ③ 尽可能利用介质压力达到自紧密封,因为自紧密封要比强制密封更为可靠和紧凑。

   高压密封的型式很多,按其工作原理分为强制密封和自紧密封两类。强制密封是依靠连接件(螺栓)的预紧力来保证压力容器的顶盖、密封元件和圆筒体端部之间具有一定的接触压力,以达到密封的目的。自紧密封是随着压力容器内的操作压力增加,密封元件与顶盖、圆筒体端部之间的接触压力也随之增加,由此实现密封作用。自紧密封的特点是压力越高,密封元件在接触面间的压紧力就越大,密封性能也就越好,操作条件波动时,密封仍然可靠,但是结构比较复杂,制造较困难。自紧密封按密封元件变形方式还可分为轴向自紧密封和径向自紧密封。

按密封材料性能,高压密封又可分为使密封元件产生塑性变形的塑性密封和使密封元件产生弹性变形的弹性密封。

   目前,压力容器常用的强制密封有平垫密封、卡扎里密封;半自紧密封有双锥密封;自紧密封有楔形密封、伍德密封、空心金属O形环密封、C形环密封、B形环密封、三角垫密封、八角垫密封、平垫自紧密封及橡胶O形圈密封等。

   我国钢制压力容器国家标准的附录J根据经验和结构特性推荐了几种常用的密封结构,设计时可结合操作条件进行合理选用。

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