邱砚明，徐树林，牟力波，刘艳鹏 ，焦刚毅

(1.哈电集团 中央研究院，哈尔滨 黑龙江 150028；2.哈尔滨电机厂有限责任公司, 哈尔滨 黑龙江 150028)

0 概 况

本文以不锈钢石墨缠绕垫为例，依据技术专著、国家标准阐述该缠绕垫的垫片系数的含义、有效宽度与实际密封宽度、垫片预紧压应力与操作时压应力 、垫片操作工况的剩余压应力的关系,垫片宽度的选择以及使用中的注意事项等，给出此类垫片应用中的一些建议，供本专业参考。

1 垫片系数m、y [1]

m——在临界泄漏时，垫片单位面积压力的剩余值(垫片2倍有效宽度单位面积上的残余压应力)与密封操作压力Pw的比值,无量纲；

y——垫片预紧状态下需要的有效密封宽度内的最小压应力值，MPa。

2 垫片有效密封宽度b

垫片实际密封宽度和有效密封宽度不相同，垫片基本密封宽度b0是垫片密封接触宽度的一半，这是这种垫片采用的密封面的结构特点所决定的，垫片的实际宽度至少是有效宽度b的2倍，详见下面的表1，具体计算在GB 150-2011《压力容器》第7.5.1.2中有明确的计算公式：

表1 垫片实际宽度(N)与有效宽度(b)的关系表

N——缠绕垫片密封接触面宽度,mm；

b——垫片有效密封宽度，mm。

N/2≤6.4,b=N/2；

3 各工况下垫片压应力

以操作压力Pw为20 MPa，DN300的法兰密封,材料以奥氏体不锈钢石墨缠绕垫为例：

HG/T 20631-2009《钢制管法兰用缠绕式垫片(Class系列)》中的垫片尺寸D2=317.5,D3=368.3，D2、D3位置见图1,垫片有效宽度b=9.02,垫片压紧力中心圆直径DG=350.27

预紧时垫片需要的最小压紧力：

Fa=πDGby

=π×350.27×9.02×69

=684 575.53 N

DG——垫片压紧力中心圆直径，mm；

垫片承压面积：

A=π(368.32-317.52)/4

=27 362.2 mm2

预紧时需要的垫片平均压……