
问:安装时垫片很容易断,或者一拧螺栓就挤出来了,是什么原因?
答:这是一个典型的安装失效问题,与垫片质量无关,而是由选型厚度不当和操作预紧力失控两个核心原因造成。下面详细拆解:
一、原因1:垫片过厚(最常见的主因)
为什么垫片越厚越容易出问题?
很多人误以为“垫片厚一点,密封效果更好”,事实恰恰相反。
失效机理:
厚度 压缩行为 失效模式
薄垫片(≤1.5mm) 压缩均匀,材料横向流动受限 稳定密封
中等厚度(2-3mm) 可接受范围,需控制扭矩 正常使用
厚垫片(≥3mm) 压缩时材料向四周大量挤出 压溃、挤出、断裂
具体原因分解:
压溃(Compression Crushing)
非石棉垫片的抗压强度有限。当厚度超过3mm时,垫片内部的纤维结构在螺栓压力下无法支撑自身,导致内部结构坍塌。
就像一块厚海绵:压薄海绵比压薄硬纸板更容易被压扁,但海绵被压死后会失去回弹——垫片压溃后就没有密封能力了。
蠕变松弛(Creep Relaxation)
厚垫片在长期受压下会持续发生塑性变形(蠕变),厚度逐渐减小。
结果是:螺栓预紧力逐渐松弛,运行一段时间后出现泄漏。
挤出(Extrusion)
法兰间隙的存在使得厚垫片在受压时,多余的材料会向法兰外侧或内侧挤出。
一旦垫片部分被挤出,剩余部分的密封宽度减小,局部应力急剧上升,导致垫片断裂或吹损行业标准建议:
非石棉垫片:推荐厚度 1.0mm ~ 2.0mm,最大不超过 3.0mm
特殊情况(如法兰面严重不平):可选用 3.0mm,但需降低操作压力等级
二、原因2:预紧力过大(操作失误)
为什么螺栓拧紧了反而坏事?
非石棉垫片的抗拉强度(通常为 7-15 MPa)远低于金属垫片。螺栓扭矩过大时,垫片承受的压应力超过其极限强度,导致材料破坏。
失效过程:
使用大号扳手“凭手感”拧紧 扭矩无法控制,极易超压
一次性将螺栓拧到最终位置 垫片来不及均匀压缩,局部过载破裂
只拧紧一个螺栓,其余不拧 垫片单侧受压,另一侧翘起或破裂
使用加长力臂的扳手 扭矩成倍放大,远超设计要求
三、为什么“非石棉垫片”特别容易出现这种情况?
对比不同垫片材质的机械性能:
垫片类型 抗拉强度 压缩率 回弹率 对过载的敏感性
传统石棉垫片 较高(~20 MPa) 中等 中等 较低(纤维韧性好)
非石棉垫片 较低(7-15 MPa) 较高 较低 高(填料多,脆性大)
柔性石墨垫片 很低(~5 MPa) 很高 中等 高(易压碎)
缠绕垫片(金属) 很高(>100 MPa) 低 高 低(金属抗压)
结论:非石棉垫片失去了石棉纤维的韧性,变得“更脆、更怕过载”。因此安装时需要更精确的扭矩控制。
四、完整解决方案:规范操作四步法
第1步:选择正确的垫片厚度
法兰类型 推荐垫片厚度 最大允许厚度
加工光面法兰(Ra ≤ 6.3μm) 1.0 - 1.5 mm 2.0 mm
老旧法兰(表面有轻微缺陷) 2.0 mm 3.0 mm
严重不平的法兰(需修复,不建议用厚垫片填补) 临时:3.0 mm 不可超过3.0 mm
第2步:计算合适的螺栓扭矩
基本原则:按垫片厂商提供的推荐扭矩值操作,而不是“越紧越好”。
如果没有具体数据,可参考以下范围(以DN100, PN16法兰,M16螺栓为例):
垫片类型 推荐扭矩范围(Nm)
非石棉垫片(1.5mm) 50 - 80
非石棉垫片(3.0mm) 35 - 60(需降低)
柔性石墨垫片 30 - 50
注意:实际扭矩需根据螺栓尺寸、法兰材质、介质压力综合确定。建议向垫片供应商索取扭矩推荐表。
第3步:使用扭矩扳手,分步加压
禁止一次性拧到底! 必须采用三步或四步加压法。
以最终扭矩100Nm为例的操作流程:
步骤 扭矩比例 扭矩值 操作要点
第1轮 50% 50 Nm 按对角线顺序,将所有螺栓依次拧至50Nm
第2轮 75% 75 Nm 按相同对角线顺序,将所有螺栓依次拧至75Nm
第3轮 100% 100 Nm 按相同对角线顺序,将所有螺栓依次拧至100Nm
第4轮(可选) 100%复核 100 Nm 按顺时针顺序,逐个复核扭矩
顺序:1→5→3→7→2→6→4→8(每次拧对侧的螺栓)
第4步:安装前检查垫片状态
目视检查:垫片有无裂纹、分层、边缘毛刺
厚度测量:用卡尺测量多点厚度,偏差超过0.2mm应报废
禁止重复使用:被压过或挤压过的垫片绝对不能再用


