当前位置新闻资讯
行业资讯
-
润滑在垫片密封系统中的作用
你会发动没有油的汽车发动机吗？在不使用合适的螺纹润滑剂的情况下组装螺栓连接是一种可比较的方案。螺纹润滑剂经常被忽视，但会对螺栓连接的成功产生巨大影响。在任何工业设备中，可能存在数千个螺栓连接，主要在整个管道系统的法兰连接中，在泵和阀上的填充填料箱上，以及在例如热交换器盖上。所有这些设备都用于连接组件，同时保持系统的密封压力边界。这些系统可以在高压，高温和危险化学品下运行，并且螺栓连接的失效可能导致人员极端危险。乍一看，螺栓连接看起来非常简单。
图1.典型的螺栓法兰组件（图片由作者提供）
图1显示了用于将管段连接在一起的基本螺栓法兰组件。凸缘通常具有安装在它们之间的垫圈，垫圈必须被压缩以在组件中形成紧密密封。螺栓提供了向垫圈施加压力的手段。机械师用扳手拧紧（转动）法兰上的螺栓，施加的扭矩转化为将法兰夹在一起的力，从而压缩垫圈。但是螺栓连接比看起来要复杂一些。垫圈需要特定的压缩量以产生和保持密封，并且市场上有无数的垫圈类型，每种垫圈具有不同的特性并且需要压缩应力以适当地密封。螺栓可以采用不同的材料，强度，表面处理，螺纹设计和配合。无论所有这些变量如何，都有一个关键要求：使用正确的应力压缩垫圈，以在法兰之间形成紧密密封，并在整个使用寿命期间保持密封。有许多方法可以精确地拧紧螺栓连接。最常见的方法是使用扭矩扳手手动拧紧法兰上的螺栓。除了摩擦之外，许多变量会影响给定扭矩值所达到的螺栓载荷的精度，包括螺纹配合和精加工，使用的工具和机械能力。本文将只关注一个主要变量：摩擦。这就是润滑剂的主题所在。为了获得正确的垫圈应力，需要将螺栓拧紧到正确的扭矩。有一个基本公式用于计算实现特定负载所需的扭矩。请注意，法兰组件的每个螺栓的负载是通过将所需的垫圈应力除以垫圈表面积来确定的。然后将垫圈上产生的载荷除以法兰上的螺栓数量，以确定每个螺栓的载荷。
然后，通过公式1中的公式确定实现每个螺栓所需载荷所需的扭矩。
图3.使用润滑（A）与非润滑（B）组件的施加载荷的一致性（图片来源：Bickford。（1995），“螺栓接头的设计和行为简介”，纽约，纽约：Marcel Dekker）
螺栓载荷和螺栓直径是明确定义的参数。 K值有点不同。这是表示螺栓组件中的摩擦的理论数字。理想情况下，通过测试实际的螺栓组件（即每个螺栓或螺母组件）来确定，但在许多情况下，使用的值是螺栓润滑剂供应商提供的K值。摩擦对螺栓组件有巨大影响。
图2.施加在螺栓负载上的扭矩比
如图2所示，施加的扭矩的一小部分（大约10％）实际上导致可用的螺栓载荷最终施加到垫圈上;大部分扭矩由螺柱或螺栓的螺纹与螺母或盲孔之间的摩擦以及螺栓或螺母头部下方的凸缘表面之间的摩擦消耗。使用具有较低K因子的更有效的润滑剂可以增加可用螺栓力的值，这降低了对组件的整体摩擦效应。
表1.螺栓负载变化取决于K系数
表1显示了单个3/4英寸UNC，B7螺柱/螺母组件的基本计算示例，该组件扭矩达到200英尺磅的值。在典型的螺栓扭矩表中，K因子0.2通常作为没有润滑剂的合金钢组件的值给出。使用该K系数产生的螺栓载荷提供16,000磅的螺栓载荷。如果使用具有较低K系数的润滑油，并且施加相同的扭矩，则螺栓负载增加25％至20,000磅。如果K系数实际上高于0.2，这绝对是可能的，则目标扭矩处的实际螺栓载荷可以显着小于在法兰中实现适当垫圈应力所需的螺栓载荷。在此计算中使用通用K因子可能会在没有人知道的情况下产生问题。如果实际螺栓载荷高于目标值，则可能导致螺栓屈服或损坏垫圈。如果实际螺栓负载太低，则可能导致垫片组件泄漏，从而产生危险情况。使用报告的特定润滑剂K因子可以提供帮助。润滑剂在法兰组件中加载螺栓时具有更好的精度和一致性。图3显示了一系列润滑螺柱（A）与不使用润滑剂的干净螺柱（B）之间的螺栓拉伸差异（相当于施加的载荷）。使用的螺栓尺寸为2 1/4英寸螺栓，12英寸长，B6级。润滑螺柱与干燥螺柱的一致性更高。在带有八个螺栓的法兰组件中，这种改进的精度有助于确保垫圈上施加的应力均匀分布在整个区域。根据润滑油的质量，这种精度可能会在较高负荷下下降。一些润滑剂被设计成在高负载下提供良好的润滑（即，高质量的抗咬合），而其他润滑剂在低负载下是低摩擦但在较高应力下分解导致多个组件中的更大可变性。这可能导致螺栓载荷不一致，或者在最坏的情况下，螺纹磨损导致所施加的扭矩都不会导致螺栓载荷。但即使设计师选择了优质的螺纹润滑剂，也需要考虑其他一些事项。首先，联合装置是一次性装配，还是在维修期间反复组装和拆卸或调整？如果是后者，最好的选择是具有良好润滑性能的优质防卡，以防止在组装使用一段时间后（通常在升高的温度下，这可能会破坏基础润滑剂）发生磨损。即使在基础润滑油损坏后，该类别中的最高质量产品仍可提供一致的通常更高K因子。其次，润滑剂应与被密封的介质或螺栓连接所处的气氛相容。最后，在监测排放符合性的系统中，一些润滑剂可能在高温下释放挥发性有机化合物（VOC），这可能导致假阳性。监测设备可以指示法兰的VOC泄漏，而实际上它是润滑剂排气。
上一篇文章：GRAFILIT®MULTIFORCE：极端条件下的垫片材料 下一篇文章：橡胶材料能通过哪种环保认证？ 发布时间：2019.05.24 来源： 查看次数：