八角墊（槽）加工與密封研究

毛昀

鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司

八角墊（槽）加工與密封研究

毛昀

鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司

本文主要介紹了為確保八角墊密封采取的制造工藝技術(shù)，著重對(duì)材料硬度控制、公差帶選擇、機(jī)械加工與測(cè)量、裝配注意事項(xiàng)等實(shí)施方法進(jìn)行了敘述。

八角墊；密封；硬度；尺寸精度；粗糙度

引言

八角墊密封廣泛配套于石化、船舶、核電、重型機(jī)械等行業(yè)，我公司每年都會(huì)制造多臺(tái)采用八角墊密封的設(shè)備，然而如何確保八角墊密封——如何一次通過(guò)制造過(guò)程壓力試驗(yàn)，特別是設(shè)備到業(yè)主安裝現(xiàn)場(chǎng)拆卸檢查后，如何一次通過(guò)安裝現(xiàn)場(chǎng)的壓力試驗(yàn)，卻一直是困擾我們的課題。隨著公司纏繞管式換熱器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大及大型化的發(fā)展，八角墊尺寸規(guī)格加大，確保密封更成問(wèn)題。

1.八角墊簡(jiǎn)介

八角密封面的按機(jī)械加工技術(shù)要求，八角槽、墊片中心距有± 0.18mm的允差，密封斜面角度有±0.5°的允差。按SH3501規(guī)定管道安裝前，法蘭環(huán)槽密封面與金屬環(huán)墊作接觸線檢查。在滿足械加工技術(shù)要求情況下，要求八角槽與八角墊兩側(cè)密封面在轉(zhuǎn)動(dòng)90°的方位下，密封面必須全部連續(xù)接觸。在八角墊中心距負(fù)偏差，八角槽中心距正偏差的情況下，雖然滿足機(jī)加工檢驗(yàn)要求，但無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)管道安裝要求，對(duì)機(jī)加工提出了更高的要求。

2.環(huán)槽密封面的加工

環(huán)槽密封面中，圖紙八角槽、墊片中心距有0.18mm的公差，密封斜面角度有0.5°的公差，但對(duì)試壓壓力250KG以上及墊片寬40以上的八角墊片在一定程度上失去了自緊的作用。在加工過(guò)程中往往由于槽中心距角度的正偏差，與八角墊片中心距角度的負(fù)偏差使密封線靠近八角槽底部，造成試壓開始密封線在內(nèi)側(cè)，待到壓力增加墊片膨脹，密封線從內(nèi)側(cè)向外側(cè)轉(zhuǎn)移過(guò)程中造成試壓泄漏。所以在金加工八角槽及墊片時(shí)要控制中心距與角度公差帶。

法蘭八角槽機(jī)加工控制尺寸：

法蘭八角槽機(jī)加工公差控制控制要素圖紙尺寸公差要求mm實(shí)際加工控制尺寸mm A B C D ±0.20 0 -0.2 ±0.13 0 -0.13 +0.4 0 +0.4 0 ±0.5° 0 -0.5° E(R) ±0.1 -0.1

八角墊片在受壓過(guò)程為膨脹向外擠壓密封面的過(guò)程。所以要求墊片中心距取正偏差。八角墊片密封面為線接觸，所以墊片密封面傾角取正偏差，才能使密封的線接觸位置靠近八角槽的槽頂部位。

八角墊片機(jī)加工控制尺寸：

八角墊機(jī)加工公差控制A控制要素圖紙尺寸公差要求m m實(shí)際加工控制尺寸m m B C D ± 0 . 5 ° + 0 . 5 ° 0 ± 0 . 1 3 + 0 . 1 3 0 ± 0 . 5 ° + 0 . 5 ° 0 ± 0 . 2 0 + 0 . 2 0

3.八角密封面試壓前控制要求

（1）在八角槽加工完畢后試壓前為了保證密封面的貼合性能必須對(duì)八角槽研磨。八角槽試壓完畢后，往往由于硬度、試壓胎具對(duì)密封面造成二次損傷，必須對(duì)八角槽進(jìn)行出廠前二次研磨。

研磨胎具制作：八角槽在機(jī)加工后須用鑄鐵進(jìn)行研磨（不允許用16Mn的碳鋼替代），研磨胎具加工中心距及角度應(yīng)靠近0位，以增加研磨接觸面。研磨胎具的環(huán)寬尺寸須比八角墊墊寬大5mm，研磨胎具環(huán)頂寬要比八角墊頂寬小2mm。這樣能保證研磨密封面有效作用尺寸及光潔度，且保證胎具的重復(fù)的利用。

研磨過(guò)程控制：在八角槽研磨中需三人配合，兩人做胎具的圓周運(yùn)動(dòng)，一人控制研磨胎具的縱向力。在上研磨砂前，必須檢查胎具接觸面，防止異物擠壓損傷密封面。

（2）按石化部要求金屬環(huán)墊材料硬度值宜比法蘭材料硬度值低HB30～40，堆焊法蘭密封面硬度與八角墊硬度相近，在試壓中造成八角墊未發(fā)生自緊變形已把法蘭八角槽密封面壓陷。堆焊八角槽法蘭在過(guò)渡層堆焊后未做加工安排，有導(dǎo)致面層厚薄不均而產(chǎn)生的密封面硬度不一的現(xiàn)象。

由于八角密封面試壓的原理，在試壓前須對(duì)八角墊片進(jìn)行檢驗(yàn)，包括硬度、尺寸數(shù)據(jù)以及八角墊密封面的缺陷（敲痕、積屑瘤）。

4.環(huán)槽密封面檢驗(yàn)控制要求

合格的八角型金屬環(huán)墊/環(huán)連接面（RJ）密封面按SH3501作接觸線檢查，能滿足單側(cè)密封面全部連續(xù)接觸，一些用戶與監(jiān)造要求兩側(cè)密封面必須全部連續(xù)接觸無(wú)疑提高了八角型金屬環(huán)墊/環(huán)連接面（RJ）密封面的檢驗(yàn)要求。為滿足用戶要求，需要在機(jī)械加工時(shí)采取特殊措施，使八角型金屬環(huán)墊/環(huán)連接面（RJ）密封面的中心距偏差接近于“0”。

（1）一般項(xiàng)目檢驗(yàn)要求

根據(jù)八角型金屬環(huán)墊面試壓的原理，須對(duì)八角型金屬環(huán)墊進(jìn)行包括硬度、表面粗糙度以及八角墊密封面的缺陷（敲痕、積屑瘤）檢驗(yàn)。

八角型金屬環(huán)墊檢測(cè)要求

①硬度要求：要求符合八角型金屬環(huán)墊技術(shù)要求，且硬度應(yīng)均勻，應(yīng)避免補(bǔ)焊；

②表面粗糙度要求：檢驗(yàn)八角型金屬環(huán)墊密封面的表面粗糙度；

③缺陷檢驗(yàn)：對(duì)八角型金屬環(huán)墊密封面進(jìn)行目測(cè)和手感檢測(cè)，防止密封面上的敲痕、加工積屑瘤劃傷密封面；

（2）提供模具

在SH3501規(guī)定的基礎(chǔ)上，執(zhí)行了更嚴(yán)格的公司要求，用標(biāo)準(zhǔn)件八角型環(huán)墊/環(huán)模具驗(yàn)收八角型金屬環(huán)墊/環(huán)連接面（RJ）的密封面。環(huán)連接面（RJ）與標(biāo)準(zhǔn)金屬環(huán)墊進(jìn)行兩側(cè)面接觸線檢查，八角型金屬環(huán)墊與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)連接面（RJ）進(jìn)行接觸線檢查。

標(biāo)準(zhǔn)八角型金屬墊的密封面涂上著色劑（紅丹等），放入待檢驗(yàn)的八角型環(huán)連接面（RJ），轉(zhuǎn)動(dòng)45°的方位，環(huán)連接面（RJ）應(yīng)滿足接觸線檢查兩側(cè)密封面全部同時(shí)連續(xù)接觸的要求，作為八角型環(huán)連接面（RJ）的合格依據(jù)。

待檢驗(yàn)的八角型金屬墊的密封面涂上著色劑（紅丹等），放入標(biāo)準(zhǔn)八角型環(huán)連接面（RJ），轉(zhuǎn)動(dòng)45°的方位，八角型環(huán)連接面（RJ）應(yīng)滿足接觸線檢查兩側(cè)密封面全部同時(shí)連續(xù)接觸的要求，作為八角型金屬墊密封面的合格依據(jù)。

（3）不提供模具

在沒(méi)有加工模具的條件下，為了確保八角型金屬環(huán)墊/環(huán)連接面（RJ）密封面的密封性能，公司對(duì)關(guān)鍵尺寸的允差提出了更高的要求。在八角型金屬環(huán)墊/環(huán)連接面（RJ）密封面中，圖紙中心距一般有±0.18mm的允差，密封斜面角度有±0.5°的允差。

為了使密封面接觸在外側(cè)，避免安裝后金屬環(huán)墊損傷法蘭環(huán)連接面（RJ）密封面，提高使用壽命，二者的中心距由原來(lái)的± 0.18mm，調(diào)整為八角型金屬環(huán)墊+0.18mm，環(huán)連接面（RJ）為-0.18mm。二者的角度公差由原來(lái)的23°±0.5°，調(diào)整為八角型金屬環(huán)墊23°＋0.5°，環(huán)連接面（RJ）23°-0.5°。

[1]GB150-1998《鋼制壓力容器》

[2]周振豐.焊接冶金與金屬焊接性，機(jī)械工業(yè)出版社，1993

[3]黃鴻鼎等.換熱器[M].烴加工出版社，1980

[4]劉鴻義等.材料力學(xué).高等教育出版社，1986