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摘 要：本文查阅了大量的文献资料，深入了解了垫片，针对300万净化装置的脱硫高压段的特点，分析了此次仪表垫片破裂的原因，并提出了解决措施，为了从源头上遏制类似事件的再次发生，本文查阅了大量相关文献资料，对垫片进行了选型的研究。
关键词：垫片 破裂原因 解决措施 源头 选型研究
一、绪论
1986年1月28日上午，美国航天飞机“挑战者”号 （Challenger）从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的发射架上升空，73秒钟后突然爆炸，价值12亿美元的航天飞机被炸成碎片坠入大西洋。挑战者号航天飞机升空后，因其右侧固体火箭助推器（SRB）的“O”型环密封圈失效，毗邻的外部燃料舱在泄漏出的火焰的高温烧灼下结构失效，使高速飞行中的航天飞机在空气阻力的作用下于发射后的第73秒解体，机上7名宇航员全部罹难[1]。
上述事件只是冰山一角，近几年发生的因垫片问题而出现的事故，引起了世界范围内的巨大震动。所以说对垫片进行选型研究是非常有必要的。
二、垫片的介绍
垫片是用纸、橡皮片或铜片制成，放在两平面之间以加强密封的材料，为防止流体泄漏设置在静密封面之间的密封元件。
1.垫片的分类
1.1垫圈
垫圈（washer）是垫在连接件与螺母之间的零件， 一般为扁平形的金属环。
1.2 非金属垫片
非金属垫片（non-metallic gasket）用石棉、橡胶、合成树脂、聚四氟乙烯等非金属制成的垫片。
1.3 金属垫片
金属垫片[2]（metallic gasket）用钢、铝、铜、镍或蒙乃尔合金等金属制成的垫片。
1.4金属缠绕垫片
金属缠绕垫片采用优质SUS304、SUS316（“V”形或“W”形） 金属带及其它合金材料与石墨、石棉、聚四氟乙烯、无石棉等软性材料相互交替重叠螺旋缠绕而成，在开始及末端用点焊方式将金属带固定。其特性是：压缩、回弹性能好；具有多道密封和一定的自紧功能；对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感，不粘结法兰密封面，容易对中，因而拆卸便捷；可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响；能在高温、低压、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下，保持其优良的密封性能。为了加强垫片主体和准确定位，设有金属制内环和外环。
缠绕式垫片按结构又可分为 4 种：A型基本型、B型带金属内环型、C型带金属外环型和D型带内外金属环型。
三、300万净化装置垫片破裂事件
1. 事件经过
2013年11月26日，300万净化装置原料气大量泄漏，事故原因为：原料气过滤器、重力分离器四阀组内的垫片被冲破，因而导致了大量原料气的外漏。
2.事故原因分析及采取措施
由于事发装置处于脱硫高压段，首先要求所用垫片属于高压垫片。其次，可以看出法兰密封面的形式为突面，这就要求所选垫片适用于突面法兰面。再次，考虑到介质的可燃性以及高压情况，必须采取特殊方式以增加垫片的安定性。
四阀组内的垫片为A型基本型石墨缠绕垫片。该垫片能适用于6.29MPa的脱硫高压段，但基本型缠绕垫片适用的法兰密封面只能是榫槽面（TG），不适用于突面（RF）法兰密封面。其次，由于密封性不好，且基本型缠绕垫片没有内外加强圈的保护，造成了基本型的密封面被高压气流冲散。
根据现场的情况调研，综合考虑了造价、加工时间、现场的压力、温度等一系列因素，最终选定的垫片为：带内外环加强的金属缠绕垫片。原因是：（1）带内外环加强的缠绕式金属垫片适用于突面法兰，符合现场仪表法兰面的实际情况；（2）采用了外加强环能对垫片本体进行补强和正确定位，防止过紧压缩失去垫片的回弹能力并能够防止垫片松散。采用内加强环能防止密封元件与容器或管道法兰之间的空隙，以避免此空隙干扰流体的流动以及由此引起的流体对垫片的冲蚀。这样垫片的密封面就不易被介质冲散，而导致大量原料气外漏。
3. 效果评价
300万净化装置脱水C撬属于高压段，仪表垫片采用的为带内外环加强的金属缠绕垫片，在试运行阶段，现场未发现因垫片破裂而造成的泄漏事故。脱硫高压段在采用了带内外环加强的金属缠绕垫片后到目前为止未发现因垫片破裂而造成的泄漏事故，所以在采用了带内外环加强的金属缠绕垫片后适用效果良好。
四、垫片的选型标准
选用适当类型的垫片是保证良好密封效果的前提。
垫片的选型主要是依据操作条件（温度、压力）及该条件下被密封介质的性质。首先，
1.所选垫片的密封压力必须能满足使用压力的要求。
2.所选垫片材料的物理化学性能要适应被密封介质的性质，满足可压缩性、回弹性、抗腐蚀性和抗氧化性等要求。
3.所选垫片要和法兰密封面的型式相匹配。
4.还需要符合相应的标准和规定，参考同行业的使用经验，考虑垫片的经济性等。
5. 预防垫片失效的措施
垫片的失效预防是在密封问题中的重要问题。要预防垫片失效，首先应保证投入使用的垫片是质量合格的产品，垫片的平时存储就成了很重要的一个环节。只有遵循正确的垫片存储方式，才能为安装环节提供合格的配件。应按不同的垫片材料类型，采用不同的存储方式。在垫片安装时，应遵循正确的安装方式，这是发挥垫片密封效果的前提。在安装前必须对垫片和法兰的表面都要做清洁处理，对垫片表面划痕要做检查，对垫片的尺寸、材料和螺栓等细节都要按规定进行检查，对表面的污物也要严格清理。在安装之前对法兰表面的粗糙程度、密封面的平行度等做判断，看是否跟垫片的型式协调。安装时应将垫片的位置摆放正确，为了获取较为准确的螺栓应力，应借助力矩扳手等辅助工具。
在垫片安装完毕后，应定期或不定期的检查垫片的工作情况。特别是在工作环境发生变化后，应及时根据具体要求对垫片进行升级改造，对发生应力松弛、泄漏的垫片，应及时更换，或升级为强度更高的垫片[3]。
五、结论
本文查阅了大量文献资料，深入了解了垫片的相关知识，分析了300万净化装置垫片破裂的原因，即：
1.安装在四阀组内的基本型缠绕垫片不适用于RF法兰密封面，致使垫片的密封效果差，由于密封效果差所采用的基本型缠绕垫片没有采用内外加强圈进行保护，而导致密封圈被冲散，因而发生了泄漏事故。针对事故的原因，采用了带内外加强圈的金属缠绕垫片来防止事故的再次发生。
2.为了从源头遏制类似事件的再次发生，本文对垫片的选型做了详细的研究，列出了一些细则来规范垫片的选型。
由于作者的知识和时间有限，论文中的某些问题还有待完善，争取在以后的工作中改进。
参考文献：
[1] 徐鸿.从ICPVT一9看世界压力容器技术发展现状与趋势（三）一螺栓法兰接头和密封垫片.压力容器，2001，18（1）：70～74.
[2] Kollmann K. Problems of the APPlication of Metal seals at Very High Pressures.Proc. of 5th Inter.Conf on Fluid Sealing.1971：53～67.
[3] 陈庆.金属缠绕垫片的结构及性能研究.吉林化工学院学报，2004，24-26.
关键词：垫片 破裂原因 解决措施 源头 选型研究
一、绪论
1986年1月28日上午，美国航天飞机“挑战者”号 （Challenger）从佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心的发射架上升空，73秒钟后突然爆炸，价值12亿美元的航天飞机被炸成碎片坠入大西洋。挑战者号航天飞机升空后，因其右侧固体火箭助推器（SRB）的“O”型环密封圈失效，毗邻的外部燃料舱在泄漏出的火焰的高温烧灼下结构失效，使高速飞行中的航天飞机在空气阻力的作用下于发射后的第73秒解体，机上7名宇航员全部罹难[1]。
上述事件只是冰山一角，近几年发生的因垫片问题而出现的事故，引起了世界范围内的巨大震动。所以说对垫片进行选型研究是非常有必要的。
二、垫片的介绍
垫片是用纸、橡皮片或铜片制成，放在两平面之间以加强密封的材料，为防止流体泄漏设置在静密封面之间的密封元件。
1.垫片的分类
1.1垫圈
垫圈（washer）是垫在连接件与螺母之间的零件， 一般为扁平形的金属环。
1.2 非金属垫片
非金属垫片（non-metallic gasket）用石棉、橡胶、合成树脂、聚四氟乙烯等非金属制成的垫片。
1.3 金属垫片
金属垫片[2]（metallic gasket）用钢、铝、铜、镍或蒙乃尔合金等金属制成的垫片。
1.4金属缠绕垫片
金属缠绕垫片采用优质SUS304、SUS316（“V”形或“W”形） 金属带及其它合金材料与石墨、石棉、聚四氟乙烯、无石棉等软性材料相互交替重叠螺旋缠绕而成，在开始及末端用点焊方式将金属带固定。其特性是：压缩、回弹性能好；具有多道密封和一定的自紧功能；对于法兰压紧面的表面缺陷不太敏感，不粘结法兰密封面，容易对中，因而拆卸便捷；可部分消除压力、温度变化和机械振动的影响；能在高温、低压、高真空、冲击振动等循环交变的各种苛刻条件下，保持其优良的密封性能。为了加强垫片主体和准确定位，设有金属制内环和外环。
缠绕式垫片按结构又可分为 4 种：A型基本型、B型带金属内环型、C型带金属外环型和D型带内外金属环型。
三、300万净化装置垫片破裂事件
1. 事件经过
2013年11月26日，300万净化装置原料气大量泄漏，事故原因为：原料气过滤器、重力分离器四阀组内的垫片被冲破，因而导致了大量原料气的外漏。
2.事故原因分析及采取措施
由于事发装置处于脱硫高压段，首先要求所用垫片属于高压垫片。其次，可以看出法兰密封面的形式为突面，这就要求所选垫片适用于突面法兰面。再次，考虑到介质的可燃性以及高压情况，必须采取特殊方式以增加垫片的安定性。
四阀组内的垫片为A型基本型石墨缠绕垫片。该垫片能适用于6.29MPa的脱硫高压段，但基本型缠绕垫片适用的法兰密封面只能是榫槽面（TG），不适用于突面（RF）法兰密封面。其次，由于密封性不好，且基本型缠绕垫片没有内外加强圈的保护，造成了基本型的密封面被高压气流冲散。
根据现场的情况调研，综合考虑了造价、加工时间、现场的压力、温度等一系列因素，最终选定的垫片为：带内外环加强的金属缠绕垫片。原因是：（1）带内外环加强的缠绕式金属垫片适用于突面法兰，符合现场仪表法兰面的实际情况；（2）采用了外加强环能对垫片本体进行补强和正确定位，防止过紧压缩失去垫片的回弹能力并能够防止垫片松散。采用内加强环能防止密封元件与容器或管道法兰之间的空隙，以避免此空隙干扰流体的流动以及由此引起的流体对垫片的冲蚀。这样垫片的密封面就不易被介质冲散，而导致大量原料气外漏。
3. 效果评价
300万净化装置脱水C撬属于高压段，仪表垫片采用的为带内外环加强的金属缠绕垫片，在试运行阶段，现场未发现因垫片破裂而造成的泄漏事故。脱硫高压段在采用了带内外环加强的金属缠绕垫片后到目前为止未发现因垫片破裂而造成的泄漏事故，所以在采用了带内外环加强的金属缠绕垫片后适用效果良好。
四、垫片的选型标准
选用适当类型的垫片是保证良好密封效果的前提。
垫片的选型主要是依据操作条件（温度、压力）及该条件下被密封介质的性质。首先，
1.所选垫片的密封压力必须能满足使用压力的要求。
2.所选垫片材料的物理化学性能要适应被密封介质的性质，满足可压缩性、回弹性、抗腐蚀性和抗氧化性等要求。
3.所选垫片要和法兰密封面的型式相匹配。
4.还需要符合相应的标准和规定，参考同行业的使用经验，考虑垫片的经济性等。
5. 预防垫片失效的措施
垫片的失效预防是在密封问题中的重要问题。要预防垫片失效，首先应保证投入使用的垫片是质量合格的产品，垫片的平时存储就成了很重要的一个环节。只有遵循正确的垫片存储方式，才能为安装环节提供合格的配件。应按不同的垫片材料类型，采用不同的存储方式。在垫片安装时，应遵循正确的安装方式，这是发挥垫片密封效果的前提。在安装前必须对垫片和法兰的表面都要做清洁处理，对垫片表面划痕要做检查，对垫片的尺寸、材料和螺栓等细节都要按规定进行检查，对表面的污物也要严格清理。在安装之前对法兰表面的粗糙程度、密封面的平行度等做判断，看是否跟垫片的型式协调。安装时应将垫片的位置摆放正确，为了获取较为准确的螺栓应力，应借助力矩扳手等辅助工具。
在垫片安装完毕后，应定期或不定期的检查垫片的工作情况。特别是在工作环境发生变化后，应及时根据具体要求对垫片进行升级改造，对发生应力松弛、泄漏的垫片，应及时更换，或升级为强度更高的垫片[3]。
五、结论
本文查阅了大量文献资料，深入了解了垫片的相关知识，分析了300万净化装置垫片破裂的原因，即：
1.安装在四阀组内的基本型缠绕垫片不适用于RF法兰密封面，致使垫片的密封效果差，由于密封效果差所采用的基本型缠绕垫片没有采用内外加强圈进行保护，而导致密封圈被冲散，因而发生了泄漏事故。针对事故的原因，采用了带内外加强圈的金属缠绕垫片来防止事故的再次发生。
2.为了从源头遏制类似事件的再次发生，本文对垫片的选型做了详细的研究，列出了一些细则来规范垫片的选型。
由于作者的知识和时间有限，论文中的某些问题还有待完善，争取在以后的工作中改进。
参考文献：
[1] 徐鸿.从ICPVT一9看世界压力容器技术发展现状与趋势（三）一螺栓法兰接头和密封垫片.压力容器，2001，18（1）：70～74.
[2] Kollmann K. Problems of the APPlication of Metal seals at Very High Pressures.Proc. of 5th Inter.Conf on Fluid Sealing.1971：53～67.
[3] 陈庆.金属缠绕垫片的结构及性能研究.吉林化工学院学报，2004，24-26.