[01514754]高性能金属缠绕垫片的研制与开发

垫片在流体密封中具有重要的作用，其性能直接影响该系统的紧密性。一旦泄漏会引起事故的发生。为此，美国压力容器委员会（PVRC）与美国材料试验学会（ASTM）在早期的研究论文（Report of Gaskets Factor Tests）中介绍，一般工业设备泄漏指标为1×10^(-3)cm^3/s，对于原子能和化学工业工业，则用1×10^(-6)cm^3/s。按这一要求，传统的一些垫片是无法达到的。金属缠绕垫片是一种成型金属带与非金属带螺旋缠绕而成的复合型垫片，因其优良的性能而得到广泛应用，用量已占全部静密封件的80%以上。60年代初随引进装置进入国内市场，并初随着我国石油工业的兴起，需求量与日俱增。由于垫片属于一次性使用元件，不能长期依赖进口，迫切需要国产化。国内的缠绕垫片生产厂家为数不少，但由于落后的生产工艺和技术，致使产品性能较差。1996年化工部对几十家参与普查的缠绕垫片进行检测，结果竟然无一家产品在性能和外观质量上全部合格。研制和开发高性能的缠绕垫片迫在眉睫。经调查研究，影响缠绕垫片性能的主要因素是金属钢带的结构、缠绕时的拉紧力和压紧力。为此，我们针对三种平钢带进行成型设计和压紧设计，在合理的结构设计基础上，采用三因子、三水平优化试验方法，对不锈钢柔性石墨缠绕垫片进行优化，获得了最佳优化参数。利用该结果加工制造的缠绕垫片其压缩率在满足国标要求的基础上，回弹率在30%左右，这是国内产品从未见过的，而国标指标规定大于19%即可。密封性能指标达到国标四级-五级水平，达到了国外同类水平。通过优化研究，缠绕垫片的应用范围更加广泛，更加科学。同时，又进行了基本性能研究，找出了某些因素对垫片性能的影响规律。创造性地提出了结构与非金属材料的合理匹配关系、工艺参数对垫片的强度、刚度的影响规律等。这项科学研究成果通过在石化企业的应用得以证明，目前，该项技术经省教育厅专家组鉴定，属于国内领先技术，并已成功地应用于企业生产中，为企业创造了丰厚的利润，社会效益和经济效益显著。