法蘭密封泄漏的原因分析
法蘭密封一般是依靠其連接螺栓所產(chǎn)生的預(yù)緊力，通過各種固體墊片(如:橡膠、石棉橡膠墊片、植物纖維墊片、纏繞式金屬內(nèi)填石棉墊片、波紋狀金屬內(nèi)填石棉墊片、波紋狀金屬夾殼內(nèi)填石棉墊片、波紋狀金屬墊片、平金屬夾殼內(nèi)填石棉墊片、槽形金屬墊片、突心金屬平墊片、金屬圓環(huán)墊片、金屬八角墊片等)或液體墊片(一定時(shí)間或一定條件下轉(zhuǎn)變成一定形狀的固體墊片)達(dá)到足夠的工作密封比壓，來阻止被密封流體介質(zhì)的外泄，屬于強(qiáng)制密封范疇，如圖2一1所示。這種密封結(jié)構(gòu)形式常見的泄漏有以下幾種。
1.界面泄漏
主要原因是密封墊片壓緊力不足、法蘭結(jié)合面上的粗糙度不恰當(dāng)、管道熱變形、機(jī)械振動(dòng)等都會(huì)引起密封墊片與法蘭面之間密合不嚴(yán)而發(fā)生泄漏。另外，法蘭連接后，螺栓變形、伸長(zhǎng)及密封墊片長(zhǎng)期使用后塑性變形、回彈力下降、密封墊片材料老化、龜裂、變質(zhì)等，也會(huì)造成墊片與法蘭面之間密合不嚴(yán)而發(fā)生泄漏。如圖2 -2所示因此，我們把這種由于金屬面和密封墊片交界面上不能很好的吻合而發(fā)生的泄漏稱之為“界面泄漏”。無論哪種形式的密封墊片或哪種材料制成的密封墊片都會(huì)出現(xiàn)界面泄漏
在法蘭連接部位上所發(fā)生的泄漏事故，絕大多數(shù)是這種界面泄漏，界面泄漏事故要占全部法蘭泄漏的80%~95%以上。
2.滲透泄漏
植物纖維(棉、麻、絲)、動(dòng)物纖維(羊毛、兔毛等)、礦物纖維(石棉、石墨、玻璃、陶瓷等)和化學(xué)纖維(尼龍、聚四氟乙烯等各種塑料纖維)等都是制造密封墊片的常用原材料，還有皮革、紙板也常被用做密封墊片材料這些墊片的基礎(chǔ)材料的組織成分比較疏松、致密性差，纖維與纖維之間有無數(shù)的微小縫隙，很容易被流體介質(zhì)浸透，特別是在流體介質(zhì)的壓力作用下，被密封介質(zhì)會(huì)通過纖維間的微小縫隙滲透到低壓一側(cè)來如圖2 -3所示。因此，我們把這種由于墊片材料的纖維和纖維之間有一定的縫隙，流體介質(zhì)在一定條件下能夠通過這些縫隙而產(chǎn)生的泄漏現(xiàn)象稱之為“滲透泄漏”。
滲透泄漏一般與被密封的流體介質(zhì)的工作壓力有關(guān)，壓力越高，泄漏流量也會(huì)隨之增大。另外滲透泄漏還與被密封的流體介質(zhì)的物理性質(zhì)有關(guān)，粘性小的介質(zhì)易發(fā)生滲透泄漏，而粘性大的介質(zhì)則不易發(fā)生滲透泄漏。滲透泄漏一般約占法蘭密封泄漏事故的8%~12%左右。進(jìn)入90年代，隨著材料科學(xué)迅猛發(fā)展，新型密封材料不斷涌現(xiàn)，這些新型密封材料的致密性非常好，以它們?yōu)橹饕现谱鞯拿芊鈮|片發(fā)生滲透泄漏的現(xiàn)象日趨減少。隨著材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，總有一天密封墊片的滲透泄漏事故會(huì)得到徹底解決。
3.破壞泄漏
破壞泄漏事故的發(fā)生，人為的因素占有很大的比例。密封墊片在安裝過程中，易發(fā)生裝偏的現(xiàn)象，從而使局部的密封比壓不足或預(yù)緊力過度，超過了密封墊片的設(shè)計(jì)限度，而使密封墊片失去回彈能力。另外，法蘭的連接螺栓松緊不一，兩法蘭中心線偏移，在把緊法蘭的過程中都可能發(fā)生上述現(xiàn)象，如圖2-4所示因此，我們把這種由于安裝質(zhì)量欠佳而產(chǎn)生密封墊片壓縮過度或密封比壓不足而發(fā)生的泄漏稱之為“破壞泄漏”。這種泄漏很大程度上取決于人的因素。應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)施工質(zhì)量的管理，如選用密封可靠性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式。一般來說，低壓系統(tǒng)采用寬面法蘭就較窄面法蘭易于同心和對(duì)正，如圖2-5所示，泄漏現(xiàn)象較少。另外，凸凹法蘭密封結(jié)構(gòu)就比平面法蘭密封結(jié)構(gòu)為好。在已有的設(shè)備、管道法蘭上采取一些行之有效的方法，也能明顯地提高安裝質(zhì)量。如在平面法蘭安裝過程中，應(yīng)用定位不干粘接劑就能有效地防止墊片偏移，減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。破壞泄漏事故一般約占全部泄漏事故的1%~5%左右。
界面泄漏和破壞泄漏的泄漏量都會(huì)隨著時(shí)間的推移而明顯加大，而滲透泄漏的泄漏量與時(shí)間的關(guān)系不十分明顯。無論是哪一種泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)就應(yīng)當(dāng)立刻采取措施。首先可以用扳手檢查一下連接螺栓是否松動(dòng)，然后均勻擰緊直到泄漏消失。若擰緊螺栓后，泄漏不見消除，就應(yīng)當(dāng)考慮采用動(dòng)態(tài)密封技術(shù)中的某種方法加以解決。采用動(dòng)態(tài)密封技術(shù)消除泄漏易早不易晚，待到泄漏呈明顯增大后再處理，就會(huì)給動(dòng)態(tài)密封作業(yè)帶來不便，無形中增大了施工難度。
造成法蘭密封面泄漏的原因，除了上述三種類型外，還有介質(zhì)腐蝕因素的影響。這種腐蝕屬于間隙腐蝕，主要發(fā)生在法蘭結(jié)合面上微小的間隙處。在那里介質(zhì)中的氧供應(yīng)不足，它與間隙外的介質(zhì)之間形成電位差，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。這種化學(xué)腐蝕稱之為“濃淡電化學(xué)腐蝕”。腐蝕泄漏是緩慢進(jìn)行的，只有發(fā)展到形成腐蝕麻點(diǎn)連成一通道后，被密封的流體介質(zhì)才能外泄。在現(xiàn)場(chǎng)檢修中我們時(shí)常發(fā)現(xiàn)在法蘭密封面上，有許多斑點(diǎn)，有的甚至己形成明顯的小坑，這便是濃淡電化學(xué)腐蝕的產(chǎn)物，但并沒有發(fā)生泄漏現(xiàn)象。出現(xiàn)腐蝕泄漏的情況較為少見，即便產(chǎn)生了泄漏，它的形式也與界面泄漏十分相似，都是發(fā)生在法蘭密封面與墊片接觸界面上，形式類似于界面泄漏，這里不做詳述。
