八角垫和椭圆垫密封及其在冷换设备上的应用
 

本文介绍了八角垫和椭圆垫的密封原理.材料选用.规格尺寸及在冷换设备上的应用实例
 

冷换设备所采用的密封形式一般可分为三大类：强制式密封、自紧式密封和半自紧式密封。强
制密封是依靠螺栓的拉紧力来保证平盖（或封头）与密封件以及简体端部（或法兰）与密封件之间具有
一定的压紧力， 以达到密封。自紧式密封则是依靠它们各自结构上的特点，当压力升高后密封件与平
盖、筒体端部之间的压紧力自动加大，从而达到密封的目的；螺栓仅用来产生初始密封所需要的压紧力。自紧式密封比强制式密封可靠，尤其是当内压比较高时或压力与温度有波动时自紧式密封的优点更为显著。半自紧式密封兼有强制与自紧式密封的特点。下面介绍一种在延炼石化股份有限公司使用并取得预期效果的径向自紧式密封—— 八角垫和椭圆垫密封，以供参考。
1．1 八角垫和椭圆垫密封原理
八角垫和椭圆垫密封结构是在开有梯形槽的法兰密封面内放人八角形或椭圆形（一般加工成长圆形）截面的金属环形垫圈，如图1、图2所示，其中八角形用得较多，而椭圆形密封效果较好，但加工比较困难


八角形垫和椭圆形垫在我国石油行业又俗称“土钢圈”。这种密封垫的密封面窄，螺栓载荷不太
大，密封面的表面粗糙度要求不太高，但却能封住很高的压力 其结构示意如图3所示。当内压p上
升时·密封面上的密封比压也跟着上升，克服了强制密封由于内压户上升后密封比压反而下降，造成
介质易渗漏的问题。



 

1．3 八角垫和椭圆垫材料垫圈材料的硬度应比密封槽处的硬度低HB30～ 40，垫圈*使用材料及其硬度要求见表l。

1．4 八角垫和椭圆垫尺寸规格
八角垫和椭圆垫已纳人美国API和日本JPI标准，八角垫尺寸用到~1022mm，椭圆垫尺寸用到~692mm， 国外引进的氢合成塔， 八角垫用到41143ram
国产换热器使用八角垫和椭圆垫尺寸规格也已标准化，不同规格换垫器不同位置的椭圆垫及梯形
槽尺寸见图4及表2。当螺栓充分把紧时，因为环稍有缩小，斯以槽的外径配合尺寸应适当缩小一点
2 八角垫和椭圆垫密封应用实例
1991年4月，在50万t／a常减压装置改造时上上了两台AES600 2．5-96 一2I折流杆原油／渣油换
热器，采用椭圆垫密封，1992年8月和1993年7月两次检修，除有一台在1 993年7月检修时平盖椭圆
垫换新垫外，其余钢垫均未更换，运行几年来密封面从未发生渗漏现象。
1996年7月，在100万t／a常压装置大检修期间，将两台采用平垫密封渗漏非常严重的渣油／原油
换热器改为采用八角垫和椭圆垫密封，投用后密封面不渗漏，而与之并列、使用工况一样而采用缠绕
垫强制密封的两台渣油／原油换热器大检修完投用后有一个平盖、一个壳体侧管板密封面出现渗漏，且
此壳体侧管板密封面由于装置突然停电而发生喷漏，但采用八角垫和椭圆垫密封的两台渣油／原油换
热器密封面没有发现渗漏痕迹 表3是延炼石化股份有限公司采用八角垫和椭圆垫密封的换热器工况
参数。





4 结论
a．用边界曲率为零的封头与等厚度圆筒联接，在理论上解决了变形不协调问题，但实际上这种不
协调因素已经转移到封头的转角区内，如不增加封头的深度则会使这一区域应力分布恶化。
b．目前·在制造水平方面难以保证边界曲率为零的封头对边界形状的要求。
C．中低压容器zui常用的标准椭圆封头在与等厚度筒体联接时不需考虑边缘影响。