6.3壓潰強(qiáng)度如前所述，墊片應(yīng)力越大，泄漏就越少。但是應(yīng)力太大，墊片就會(huì)被壓潰，或者壓縮時(shí)已經(jīng)碎裂。因此在測(cè)試壓縮墊片的全過程中，總會(huì)存在發(fā)生壓潰的限載荷，即墊片的壓潰強(qiáng)度。壓潰強(qiáng)度也與工作溫度和墊片厚度有關(guān)。例如，1.5㎜厚的石棉橡膠板室溫下的壓潰強(qiáng)度為110Mpa，而3㎜厚的石棉橡膠板僅為60Mpa；同樣的墊片，300℃時(shí)的壓潰強(qiáng)度分別是72Mpa和38Mpa。不同構(gòu)造材料和形式的墊片壓潰強(qiáng)度自然也不一樣，如與上述同樣厚度和溫度下的橡膠粘結(jié)非石棉纖維（芳綸纖維）板，300℃時(shí)的壓潰強(qiáng)度僅為45Mpa（1.5㎜）和30Mpa（3㎜）。在溫度下測(cè)得的壓潰強(qiáng)度也稱熱壓縮強(qiáng)度。

6.4吹出抗力

墊片能否抵抗吹出，不但取決于材料的拉伸強(qiáng)度，還與墊片應(yīng)力、操作壓力和工作溫度有關(guān)。材料的拉伸強(qiáng)度受溫度影響，溫度越高，拉伸強(qiáng)度越低；操作壓力越大，墊片承受的拉伸應(yīng)力則越大；墊片應(yīng)力越低，墊片與密封面間的摩擦系數(shù)越小，則阻止墊片吹出的阻力越小。同樣，通過標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法可以評(píng)定墊片的吹出抗力。

6.5蠕變松馳性能

當(dāng)施加螺栓載荷時(shí)，作用在招牌上的壓縮應(yīng)力會(huì)使墊片厚度變薄，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，墊片厚度將繼續(xù)減小，墊片上的應(yīng)力也會(huì)逐漸減少，稱之為應(yīng)力松馳。實(shí)際上墊片的應(yīng)力松馳主要是應(yīng)力松馳和蠕變兩個(gè)因素的聯(lián)合作用。按照定義：應(yīng)力松馳是恒應(yīng)力下的應(yīng)變的改變，它則以初始載荷下墊片厚度變化的百分率表示。前者稱為純松馳，后者稱為純?nèi)渥儭?duì)于螺栓-墊片-法蘭這樣的特定載荷系統(tǒng)，墊片應(yīng)力是由螺栓伸長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成對(duì)墊片的壓縮力，即墊片應(yīng)力。因而，墊片蠕變不發(fā)生的恒應(yīng)力下，墊片厚度的任何改變都會(huì)引起螺栓伸長(zhǎng)的變化，同時(shí)也改變了墊片應(yīng)力，這樣墊片與螺栓的相互作用稱為墊片的“蠕變松馳”。螺栓伸長(zhǎng)的大小受螺栓剛度的影響，進(jìn)而影響墊片應(yīng)力的檢驗(yàn)程度。因此，上述純?nèi)渥兣c平面密封面為槽面且具有金屬與金屬接觸的法蘭接頭中，并與具有很大剛度的平面密封面法蘭接頭中的情況相接近。

綜上所述，應(yīng)力松馳不是材料的基本性質(zhì)，應(yīng)力松馳受墊片材料的蠕變以及接頭中其他零件的影響，只有蠕變才是墊片材料的基本性質(zhì)，只有在討論這樣主要因素共同作用時(shí)才用蠕變松馳這一概念。顯然，墊片的蠕變松馳性能是影響接頭密封性能的一項(xiàng)十分重要的力學(xué)性能，它的zui直接結(jié)果是墊片應(yīng)力的下降，zui終接頭趨向泄漏，甚至發(fā)生墊片從密封面處吹出的情況。

根據(jù)不同的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，表示墊片蠕變檢驗(yàn)性能有兩種方法，一是按照螺栓伸長(zhǎng)改變量（相當(dāng)改變螺栓載荷）表示墊片應(yīng)力的變化，以蠕變松馳率（C-R）表示；二是直接測(cè)量蠕變前后墊片應(yīng)力的變化，以應(yīng)力松馳率（R）表示。兩者分別如式（2-3）、（2-4）兩式所示：

C-R=[△（△LB）/（△LB）]×100% （2-3）

式中△LB—裝配時(shí)螺栓有效長(zhǎng)度內(nèi)的初始伸長(zhǎng)量，mm；

△（△LB）--墊片蠕變后螺栓初始伸長(zhǎng)量的變化量，mm。

墊片密封板材的蠕變松馳率的數(shù)據(jù)如表2-18所示。

R=（δgr/δgi）×100%（2-4）

式中δgr--初始?jí)嚎s的墊片應(yīng)力，Mpa；

δgi --蠕變后殘留的墊片應(yīng)力，Mpa。

通常墊片要具有一定的塑性，所以蠕變是不可避免的。毫無疑問蠕變的大小與墊片的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)，但還和初始厚度、載荷、溫度、時(shí)間等許多因素有關(guān)。蠕變與厚度成正比關(guān)系，同樣材料的墊片，厚的比薄的蠕變大，所以選擇墊片時(shí)應(yīng)盡可能選薄的墊片。大多數(shù)法蘭接頭的蠕變松馳發(fā)生的預(yù)知載荷后的15~20min或20~25min的載荷循環(huán)內(nèi)，此后仍將繼續(xù)下去，但逐漸趨于緩慢并轉(zhuǎn)向穩(wěn)定。因此有推薦在螺栓預(yù)緊18~24h后重新擰緊螺栓，以恢復(fù)部分螺栓載荷。但這種做法通常用在溫度較高的場(chǎng)合，因?yàn)楦邷貙?duì)蠕變的影響比室溫大得多，有時(shí)甚至高達(dá)十多倍。此外，蠕變的速率隨作用在墊片上初始應(yīng)力的增強(qiáng)而提高，但有時(shí)也存在相反的情況。在很多應(yīng)用中，將墊片蠕變引起的應(yīng)力松馳謂之“扭矩?fù)p失”，這是因?yàn)轭A(yù)緊螺栓的扭矩直接與螺栓的伸長(zhǎng)，也即墊片應(yīng)力有關(guān)，扭矩?fù)p失也就意味著墊片應(yīng)力的損失。

6.6 P×T

每種墊片材料都有它的zui高使用溫度，超過此溫度，就不能安全使用；當(dāng)然，每種墊片也有zui大使用壓力。例如對(duì)于非金屬墊片材料其溫度的限值是150℃，而限壓力是100Mpa，但不能同時(shí)在150℃的溫度和10Mpa的壓力下使用。因此用P×T值或P×T關(guān)系圖來表示非金屬墊片材料可以允許的zui高使用溫度和zui大使用壓力的匹配關(guān)系，如表2-18中列出的部分墊片材料的P×T值。舉例來說，橡膠粘結(jié)合成纖維（芳綸）板，其zui大P×T值為12000℃·bar（厚度1.6mm），即當(dāng)使用壓力的100bar（1bar=1×105Pa）時(shí)，zui高使用溫度是120℃，如果使用溫度為了200℃，那么zui大使用壓力就是60bar，如此等等。

6.7 招牌的高溫力學(xué)性能

高溫對(duì)墊片接頭的性能通常有不利影響。例如高溫會(huì)使墊片力學(xué)性能包括拉伸強(qiáng)度、回彈率（彈性模量）和承載能力等發(fā)生劣化，再如大多數(shù)橡膠粘結(jié)石棉或非石棉纖維材料（除柔性石墨外）遇高溫會(huì)發(fā)生分解、粉化或*變形，其zui高使用壓力隨溫度增加而降低。其次，高溫對(duì)墊片蠕變或松馳的加強(qiáng)作用也是顯而易見的，例如在相同的載荷下，石棉橡膠墊片200℃的松馳達(dá)到室溫下的3.5倍；而作為代替石棉的柔性石墨墊片在氧化性介質(zhì)中的連續(xù)工作溫度也應(yīng)考慮不超過343℃。墊片的熱膨脹或收縮改變了墊片的應(yīng)力，因而其密封能力也相應(yīng)發(fā)生改變。此外，熱波動(dòng)或熱循環(huán)在接頭中會(huì)引起聯(lián)合的墊片變形棘輪和應(yīng)力棘輪效應(yīng)，如圖2-5所示，而這種影響取決于墊片的粘塑性和對(duì)應(yīng)力-應(yīng)變的非線性響應(yīng)以及溫度等因素。

6.8 墊片的密封性能

墊片的密封性能*依靠理論預(yù)測(cè)，很難真實(shí)反映介質(zhì)通過墊片的復(fù)雜泄漏現(xiàn)象，因此它們主要還是通過試驗(yàn)測(cè)定。通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)墊片試樣進(jìn)行室溫或高溫密封測(cè)試，可獲得在一定墊片應(yīng)力和試驗(yàn)介質(zhì)壓力下墊片的泄漏率。這一泄漏率的大小即表征了介質(zhì)通過墊片本身和墊片與密封面間的密封性能。

圖2-6是在墊片應(yīng)力-變形圖上疊加了一簇恒泄漏率曲線（試驗(yàn)介質(zhì)壓力恒定），左側(cè)曲線A的泄漏率比右側(cè)B小。由圖可見，與墊片的應(yīng)力-變形圖相似，墊片應(yīng)力與泄漏量也呈非線性關(guān)系和滯遲現(xiàn)象。載荷歷程不同，同一墊片應(yīng)力下的泄漏率有較大的差別。因此在初始預(yù)緊墊片載荷不同的條件下，當(dāng)卸載到同一墊片應(yīng)力時(shí)，預(yù)緊載荷高的泄漏率比預(yù)緊載荷低的小。或者說達(dá)到同樣的泄漏率水平，預(yù)緊載荷高的墊片在工作狀態(tài)下需要的應(yīng)力比預(yù)緊載荷低的小，因此裝配墊片應(yīng)力是影響其密封性能的重要因素。

除了裝配墊片應(yīng)力外，影響墊片密封性能的主要因素還有介質(zhì)性質(zhì)、壓力、法蘭密封面的粗糙度等。對(duì)非金屬軟墊片和纏繞墊片等，法蘭密封面的粗糙度影響較小，而對(duì)金屬墊片則影響較大。某些墊片材料的密封性能隨溫度的提高發(fā)生較大變化，高溫下墊片對(duì)卸載愈加敏感，即達(dá)到同樣泄漏率允許的墊片應(yīng)力的減少量，熱太要比冷態(tài)少得多。

7 墊片材料的選擇

選擇墊片材料要考慮以下因素：

7.1易揮發(fā)有機(jī)物的逸出要求

隨著對(duì)健康和環(huán)保的高度重視，新的更嚴(yán)格的控制易揮發(fā)的有機(jī)物逸出的標(biāo)準(zhǔn)和法律出臺(tái)，而減少來自法蘭接頭的逸出就成為優(yōu)先考慮的因素。因此，出現(xiàn)了多種密封性能更好的材料，包括無石棉材料的墊片。由于它們具有不同的性能和局限性，因此正確選擇、安裝、使用和維護(hù)這類墊片以得到*密封性能就變得尤其重要。

7.2介質(zhì)

墊片應(yīng)在全程工作條件下不受密封介質(zhì)的影響，包括抗高溫氧化性、抗化學(xué)腐蝕性、抗溶劑性、抗?jié)B透性等，顯然墊片材料對(duì)介質(zhì)的化學(xué)耐蝕性的好壞是選擇墊片的首要條件。

7.3 溫度

所選用的墊片應(yīng)該在zui高或zui低的工作溫度下有合理的使用壽命。如前所述，為了在工作條件下保持密封，墊片材料應(yīng)能耐受蠕變，以降低墊片應(yīng)力松馳。室溫下，大多數(shù)墊片材料沒有大的蠕變，但隨著溫度的升高（超過100℃），除大多數(shù)金屬墊片外，蠕變變得嚴(yán)重了。因此zui容易區(qū)分墊片質(zhì)量?jī)?yōu)劣的是墊片在不同溫度下的蠕變松馳性能。除了短期能耐受的zui高或zui低工作溫度外，應(yīng)考慮允許連續(xù)工作的溫度，通常該溫度低于zui高工作溫度和高于zui低工作溫度。

7.4 壓力

墊片必須承受zui大的工作壓力。這種壓力可以是試驗(yàn)壓力，因?yàn)樗赡苁莦ui大工作壓力的1.25～1.5倍。對(duì)于非金屬材料的墊片，因其P×T值有一限值，所以在選擇其zui大工作壓力時(shí)，要考慮墊片所能承受的zui高工作溫度，尤其是飽和水蒸氣，其蒸汽壓力越高，蒸汽溫度也就越高。用于真空操作條件下的墊片也要做特殊考慮，對(duì)于一般真空（760～1Torr）（1Torr=133.322Pa）可采用橡膠或橡膠粘結(jié)纖維壓縮墊片；對(duì)于較高真空（1～1×10-7Torr）可用橡膠O形環(huán)或矩形模壓密封條；對(duì)于很高真空（1×10-7Torr以上），則需采用特殊的密封材料和結(jié)構(gòu)形式。

7.5 法蘭密封面光潔度

不同的墊片形式和應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)光潔度的要求不同，如表2-19所示。
7.6 其他考慮

還有許多影響選擇墊片材料和結(jié)構(gòu)形式的因素

7.6.1 循環(huán)載荷 如果溫度和壓力存在頻繁的波動(dòng)，則墊片必須有足夠的回彈能力。

7.6.2 振動(dòng) 如果管線有振動(dòng)，那么墊片就必須能經(jīng)受反復(fù)的高循環(huán)應(yīng)力作用。

7.6.3 磨損 某些含懸浮顆粒的介質(zhì)會(huì)磨損墊片，以致縮短墊片的使用壽命。

7.6.4 污染介質(zhì) 如果密封介質(zhì)是飲用水、血漿、藥品、食品、啤酒等，要考慮墊片材料的化學(xué)物質(zhì)污染介質(zhì)，需采用符合食品和醫(yī)藥衛(wèi)生要求的PTFE或橡膠等材料。

7.6.5 法蘭腐蝕 某些金屬（如奧氏體不銹鋼耐酸鋼）有應(yīng)力腐蝕開裂傾向，應(yīng)保證墊片材料不含會(huì)引起各種腐蝕的超量雜質(zhì)，如核電站不銹鋼耐酸鋼法蘭用的柔性石墨墊片要求氯離子含量不超過50mg·kg-1。

7.6.6 安全性 如果密封高度毒性的化學(xué)品，則要求墊片具有更大的安全性。例如對(duì)液化氣系統(tǒng)，選用纏繞墊片較佳，且宜選用帶外環(huán)形式的，使之具有較高的抗吹出能力。此外，對(duì)石油煉制廠，還有防火的要求。例如，對(duì)于輸送易燃液體的管道系統(tǒng)，非金屬墊片用于全平面或突面法蘭上的zui高使用壓力為5Mpa，zui高使用溫度為400℃。

7.6.7 經(jīng)濟(jì)性 雖然墊片相對(duì)比較便宜，但在選擇墊片的品質(zhì)、類型和材料時(shí)，應(yīng)考慮到泄漏造成的物料流失、停工損失以及發(fā)生重大破壞造成的經(jīng)濟(jì)后果，綜合考慮墊片的性能與價(jià)格比。

8 墊片尺寸選擇的一般原則

8.1 盡可能選擇薄的墊片

墊片要求的厚度與其形式、材料、直徑、密封面的加工狀況和密封介質(zhì)等有關(guān)。例如對(duì)大多數(shù)非金屬板狀墊片而言，其抵抗應(yīng)力松馳的能力隨墊片厚度減少而增加，薄的墊片其周邊暴露于密封介質(zhì)的面積較少，因而沿墊片本體的滲漏也隨之減少。可是墊片必須填補(bǔ)法蘭密封表面的凹凸和起伏不平，因此墊片的zui小厚度就取決于法蘭表面光潔度、墊片的壓縮性、墊處應(yīng)力、法蘭的偏轉(zhuǎn)程度等因素。表2——20為非金屬板狀墊片厚度選擇的參考表。金屬纏繞墊片的厚度通常是4.5mm，但也可根據(jù)設(shè)備或管道直徑的大小選用其他厚度，如表2-21所示。

8.2 盡可能選擇較窄的墊片

在同樣的螺栓載荷爾蒙下，墊片寬度越窄，墊片應(yīng)力越高，密封壓力也就越大，但墊片不至于被壓裂或壓潰，同時(shí)還要具有必需的徑向密封通道長(zhǎng)度和足夠的吹出抗力。一般的板狀墊片通常可根據(jù)公稱直徑和公稱壓力選取，并按照實(shí)際法蘭和使用情況做適當(dāng)修改，例如法蘭密封面光潔度低或密封介質(zhì)粘度低，則增加寬度。表2-22則是金屬纏繞墊片繞帶部分的zui大參考寬度。
8.3 不要讓墊片的內(nèi)徑伸進(jìn)管道內(nèi)，也不要過分增加墊片的外徑

前者會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)流體介質(zhì)沖刷墊片，不但污染介質(zhì)，增加流動(dòng)阻力，而且會(huì)因墊片材料被介質(zhì)浸脹而損壞壓縮部分的墊片；而后者會(huì)因受環(huán)境腐蝕，同樣損害墊片。對(duì)于密封面為突面或全平面法蘭的情況，當(dāng)墊片位于螺栓孔中心圓內(nèi)時(shí)，通常出于安裝定位的需要，取螺栓孔中心圓直徑螺栓孔直徑的長(zhǎng)度為墊片外徑（或外環(huán)外徑）。