八角垫（槽）加工与密封研究

毛昀

镇海石化建安工程有限公司

八角垫（槽）加工与密封研究

毛昀

镇海石化建安工程有限公司

本文主要介绍了为确保八角垫密封采取的制造工艺技术，着重对材料硬度控制、公差带选择、机械加工与测量、装配注意事项等实施方法进行了叙述。

八角垫；密封；硬度；尺寸精度；粗糙度

引言

八角垫密封广泛配套于石化、船舶、核电、重型机械等行业，我公司每年都会制造多台采用八角垫密封的设备，然而如何确保八角垫密封——如何一次通过制造过程压力试验，特别是设备到业主安装现场拆卸检查后，如何一次通过安装现场的压力试验，却一直是困扰我们的课题。随着公司缠绕管式换热器应用领域的不断扩大及大型化的发展，八角垫尺寸规格加大，确保密封更成问题。

1.八角垫简介

八角密封面的按机械加工技术要求，八角槽、垫片中心距有± 0.18mm的允差，密封斜面角度有±0.5°的允差。按SH3501规定管道安装前，法兰环槽密封面与金属环垫作接触线检查。在满足械加工技术要求情况下，要求八角槽与八角垫两侧密封面在转动90°的方位下，密封面必须全部连续接触。在八角垫中心距负偏差，八角槽中心距正偏差的情况下，虽然满足机加工检验要求，但无法满足现场管道安装要求，对机加工提出了更高的要求。

2.环槽密封面的加工

环槽密封面中，图纸八角槽、垫片中心距有0.18mm的公差，密封斜面角度有0.5°的公差，但对试压压力250KG以上及垫片宽40以上的八角垫片在一定程度上失去了自紧的作用。在加工过程中往往由于槽中心距角度的正偏差，与八角垫片中心距角度的负偏差使密封线靠近八角槽底部，造成试压开始密封线在内侧，待到压力增加垫片膨胀，密封线从内侧向外侧转移过程中造成试压泄漏。所以在金加工八角槽及垫片时要控制中心距与角度公差带。

法兰八角槽机加工控制尺寸：

法兰八角槽机加工公差控制控制要素图纸尺寸公差要求mm实际加工控制尺寸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

八角垫片在受压过程为膨胀向外挤压密封面的过程。所以要求垫片中心距取正偏差。八角垫片密封面为线接触，所以垫片密封面倾角取正偏差，才能使密封的线接触位置靠近八角槽的槽顶部位。

八角垫片机加工控制尺寸：

八角垫机加工公差控制A控制要素图纸尺寸公差要求m m实际加工控制尺寸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

3.八角密封面试压前控制要求

（1）在八角槽加工完毕后试压前为了保证密封面的贴合性能必须对八角槽研磨。八角槽试压完毕后，往往由于硬度、试压胎具对密封面造成二次损伤，必须对八角槽进行出厂前二次研磨。

研磨胎具制作：八角槽在机加工后须用铸铁进行研磨（不允许用16Mn的碳钢替代），研磨胎具加工中心距及角度应靠近0位，以增加研磨接触面。研磨胎具的环宽尺寸须比八角垫垫宽大5mm，研磨胎具环顶宽要比八角垫顶宽小2mm。这样能保证研磨密封面有效作用尺寸及光洁度，且保证胎具的重复的利用。

研磨过程控制：在八角槽研磨中需三人配合，两人做胎具的圆周运动，一人控制研磨胎具的纵向力。在上研磨砂前，必须检查胎具接触面，防止异物挤压损伤密封面。

（2）按石化部要求金属环垫材料硬度值宜比法兰材料硬度值低HB30～40，堆焊法兰密封面硬度与八角垫硬度相近，在试压中造成八角垫未发生自紧变形已把法兰八角槽密封面压陷。堆焊八角槽法兰在过渡层堆焊后未做加工安排，有导致面层厚薄不均而产生的密封面硬度不一的现象。

由于八角密封面试压的原理，在试压前须对八角垫片进行检验，包括硬度、尺寸数据以及八角垫密封面的缺陷（敲痕、积屑瘤）。

4.环槽密封面检验控制要求

合格的八角型金属环垫/环连接面（RJ）密封面按SH3501作接触线检查，能满足单侧密封面全部连续接触，一些用户与监造要求两侧密封面必须全部连续接触无疑提高了八角型金属环垫/环连接面（RJ）密封面的检验要求。为满足用户要求，需要在机械加工时采取特殊措施，使八角型金属环垫/环连接面（RJ）密封面的中心距偏差接近于“0”。

（1）一般项目检验要求

根据八角型金属环垫面试压的原理，须对八角型金属环垫进行包括硬度、表面粗糙度以及八角垫密封面的缺陷（敲痕、积屑瘤）检验。

八角型金属环垫检测要求

①硬度要求：要求符合八角型金属环垫技术要求，且硬度应均匀，应避免补焊；

②表面粗糙度要求：检验八角型金属环垫密封面的表面粗糙度；

③缺陷检验：对八角型金属环垫密封面进行目测和手感检测，防止密封面上的敲痕、加工积屑瘤划伤密封面；

（2）提供模具

在SH3501规定的基础上，执行了更严格的公司要求，用标准件八角型环垫/环模具验收八角型金属环垫/环连接面（RJ）的密封面。环连接面（RJ）与标准金属环垫进行两侧面接触线检查，八角型金属环垫与标准环连接面（RJ）进行接触线检查。

标准八角型金属垫的密封面涂上着色剂（红丹等），放入待检验的八角型环连接面（RJ），转动45°的方位，环连接面（RJ）应满足接触线检查两侧密封面全部同时连续接触的要求，作为八角型环连接面（RJ）的合格依据。

待检验的八角型金属垫的密封面涂上着色剂（红丹等），放入标准八角型环连接面（RJ），转动45°的方位，八角型环连接面（RJ）应满足接触线检查两侧密封面全部同时连续接触的要求，作为八角型金属垫密封面的合格依据。

（3）不提供模具

在没有加工模具的条件下，为了确保八角型金属环垫/环连接面（RJ）密封面的密封性能，公司对关键尺寸的允差提出了更高的要求。在八角型金属环垫/环连接面（RJ）密封面中，图纸中心距一般有±0.18mm的允差，密封斜面角度有±0.5°的允差。

为了使密封面接触在外侧，避免安装后金属环垫损伤法兰环连接面（RJ）密封面，提高使用寿命，二者的中心距由原来的± 0.18mm，调整为八角型金属环垫+0.18mm，环连接面（RJ）为-0.18mm。二者的角度公差由原来的23°±0.5°，调整为八角型金属环垫23°＋0.5°，环连接面（RJ）23°-0.5°。

[1]GB150-1998《钢制压力容器》

[2]周振丰.焊接冶金与金属焊接性，机械工业出版社，1993

[3]黄鸿鼎等.换热器[M].烃加工出版社，1980

[4]刘鸿义等.材料力学.高等教育出版社，1986