密封垫片的设计，还应当考虑到密封垫片的尺寸和型式，尤其像金属缠绕垫片这类有多种型式的垫片，内环、本体、外环各部分都有其作用，选择何种型式与法兰配合很重要，本期我们继续分享垫片尺寸和型式选定不当的案例及对策。
案例10：垫片尺寸设定错误导致的问题
一般来说，当使用了不适合法兰尺寸的垫片时，也有可能会出现泄漏问题。
比如，当设定的非金属垫片外径比标准尺寸更小时，垫片将无法与法兰密封面正确对中，从而出现偏芯状态，此时就会发生密封垫片的局部接触宽度变窄的问题，可能会导致接触宽度狭窄部位与法兰面摩擦力不足，受内压作用向外径侧过度变形甚至断裂的情况。
此外，非金属垫片没有正确对中，也可能会导致密封垫片内径侧局部嵌入法兰内径之中，出现密封垫片受介质冲刷破损，脱落后遗留在管线中污染介质，或者垫片破损后导致泄漏的问题。
作为推荐的对策，应当与法兰采用同一标准体系来设计垫片尺寸，如果是非标法兰，法兰面为突面时，垫片的外径应当设计成与螺栓内侧接触的尺寸，如果是橡胶和软四氟类垫片，考虑到安装时难于推入到法兰间隙中，可以设计成带有螺栓孔的全面型垫片，以便安装时确保与法兰对中。如果是凹凸面法兰，垫片的外径与凹槽面台阶之间的间隙以不超过1.5mm为宜。
案例11：缠绕垫片的菊形变形和压溃
当膨胀石墨缠绕垫片和PTFE缠绕垫片使用没有内环的型式时，容易发生菊形变形，经过分析可能有两方面的原因：
1、金属缠绕垫片被紧固时，垫片会发生变形，内径有变小的趋势，虽然缠绕垫片本体的内径侧有金属空卷作为支撑，但是当金属空卷部分无法承受引起变形的作用力时，就会向着内径侧发生三角形变形，即菊形变形。
2、法兰面的加工精度较高，或者安装时涂抹了密封膏，缠绕垫片本体容易滑动向内径挤出，垫片可能被压溃。
作为推荐的对策，首先是建议在以下场合下，配置带有内环的缠绕垫片：
1、填充带为膨胀石墨和PTFE时；
2、垫片直径大于24英寸时；
3、压力等级大于600LB时；
4、介质为氧气、毒性气体以及危险性介质时；
5、当采用金属铜或铝作为环带材料时。
其次，如果安装时涂抹了密封膏，还要控制好紧固力和紧固过程。
另外，我们甚至碰到过客户在突面法兰使用基本型缠绕垫片，因为没有外环支撑导致垫片被压溃的情况，也是最明确的型式设定不当的问题。
案例12：带分程筋的缠绕垫片的焊接问题
金属缠绕垫片用于多通路型管壳式换热器时，管箱法兰密封面相当于MFM型式，此时很多设计人员会依据缠绕垫片与法兰密封面的匹配性，选用基本型缠绕垫片，而制造厂家就需要把分程筋焊接到缠绕垫片本体的金属钢带上。
由于金属钢带很薄，无论是采用电焊还是锡焊，都存在焊接难度大，很容易将环带烧穿，或者焊接后环带异常扭曲变形，甚至破坏了垫片密封面的问题。
另外还有焊接后不方便打磨处理，导致焊接部位凸起的问题，安装时即便紧固力很大也无法压紧垫片。
或者制造厂家采用别出心裁的焊接办法，虽然焊接后很牢固，却反而导致安装时垫片本体部分不能按照预期正常变形，也会出现无论用多大紧固力也无法压紧垫片，或者直接把垫片压溃的问题。
凡此种种，都可以把原因归结为分程筋与缠绕垫片本体之间的焊接难度很大，既要焊接牢固，又不能破坏缠绕垫片本体的密封面和钢带的正常变形，最后还要把焊接部位打磨平整，这样的要求很难做到。
作为推荐的对策，建议修改为带有内环的金属缠绕垫片，或者在基本型缠绕垫片内径侧增加Ø3.2直径的圆钢，将分程筋焊接在内环或圆钢上，不会造成缠绕垫片密封面和坏带的损伤，降低了制造难度，同时内环或圆钢还能对缠绕垫片本体起到支撑作用。
截至此文，我们关于密封垫片设计和选定不当的案例分享就将暂时告一段落，我们通过4期的篇幅，以12份案例介绍了诸如材料选定不当时，垫片被介质腐蚀或侵蚀、垫片污染了介质、垫片引起了法兰的腐蚀、垫片在高温高压作用下失效，以及垫片尺寸和型式选定不当引起的异常变形故障等。
也许我们提出的对策仍不是最佳方案，也欢迎各位朋友交流指正。
以上内容部分参考自：
松下 明日香，华尔卡技术志，No.34，（2017）
西田 隆仁，现代密封垫片概论，（2015）
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