CN109385030A - 一种螺栓法兰接头用密封垫片及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺栓法兰接头用密封垫片，包括两层增强垫料层、位于两层增强垫料层之间的骨架以及包覆在密封垫片外侧边的金属包边，所述增强垫料层的原料包括：聚四氟乙烯、可膨胀石墨、溴化丁基橡胶、玻璃纤维、磷酸三丁酯、硫酸钙晶须、碳纤维、陶瓷纤维、丙烯酸树脂。其制备方法是先在不锈钢钢片两侧铺设混合物料进行压片，得到半成品密封垫片，然后对半成品密封垫片进行金属带滚压包边，即得。本发明的密封垫片不仅具有高温稳定性好、强度高、导热系数高的特性，而且不易老化，经久耐用。

Description

一种螺栓法兰接头用密封垫片及其制备方法
技术领域
本发明属于密封材料技术领域，具体涉及一种螺栓法兰接头用密封垫片及其制备方法。
背景技术
螺栓法兰连接是石油化工设备中最常用的连接形式，被广泛应用于石油化工、冶金、核能等工业生产的压力容器及管道上，具有量大面广的特点。然而，由于使用环境、操作条件复杂多样，螺栓法兰连接泄漏是最常见的事故之一。特别在大型石油化工企业，生产规模庞大，设备管道众多，螺栓法兰接头不计其数，这些接头一旦发生泄漏，不仅浪费资源、污染环境，严重的还会发生燃烧爆炸，造成人员伤，给企业带来巨大的损失。因此，螺栓法兰接头的密封性能和可靠性能一直是影响石油、化工生产长周期安全运行的一个关键因素。
影响在役法兰高温密封性能的主要原因就是垫片的热力学性能不稳定，即不同垫片的性能随温度变化较大，导致密封泄漏。因此，设计具有优异密封性能和耐高温性能的密封垫片对于螺栓法兰连接的稳定使用极为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种螺栓法兰接头用密封垫片及其制备方法。
一种螺栓法兰接头用密封垫片，包括两层增强垫料层、位于两层增强垫料层之间的骨架以及包覆在密封垫片外侧边的金属包边；
所述增强垫料层的原料以重量份计包括：聚四氟乙烯5-10份、可膨胀石墨3-7份、溴化丁基橡胶2-6份、玻璃纤维1-4份、磷酸三丁酯0.5-1份、硫酸钙晶须0.5-1份、碳纤维0.5-1份、陶瓷纤维0.5-1份、丙烯酸树脂3-5份；
所述骨架为不锈钢钢片。
优选地，所述陶瓷纤维的直径为5-15μm，纤维长度为50-300μm。
优选地，所述碳纤维的的直径为5-15μm，纤维长度为20-80mm。
上述螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维置于前处理剂中浸泡，取出后晾干，得到改性复合纤维；
步骤2，将可膨胀石墨置于800℃高温活化膨胀，得到膨胀石墨；
步骤3，将聚四氟乙烯、膨胀石墨、溴化丁基橡胶、磷酸三丁酯、硫酸钙晶须、丙烯酸树脂和改性复合纤维送入高速搅拌机混合，得到混合物料；
步骤4，将混合物料铺设在压片机的模具底层，在其上放置双面冲孔翻边拉毛的薄不锈钢钢片，接着再在其表面铺设混合物料，进行压片，得到半成品密封垫片；
步骤5，对半成品密封垫片进行金属带滚压包边，即得。
优选地，所述前处理剂为3-5wt.%硅烷偶联剂和1-2 wt.%烷基磺酸钠的混合液。
优选地，步骤4中混合物料的厚度为3-5mm。
优选地，步骤4中压片条件为50-60℃、15-20MPa、200-300s。
本发明在钢片骨架表面覆压由聚四氟乙烯、可膨胀石墨和玻璃纤维为主料的增强垫料层，使得密封垫片具有高温稳定性好、强度高、导热系数高的特性，溴化丁基橡胶可以增强密封垫片的弹性和可塑性，在密封垫片外侧边的金属包边使其不易老化，经久耐用。
具体实施方式
实施例1
一种螺栓法兰接头用密封垫片，包括两层增强垫料层、位于两层增强垫料层之间的骨架以及包覆在密封垫片外侧边的金属包边；
所述增强垫料层的原料以重量份计包括：聚四氟乙烯5份、可膨胀石墨3份、溴化丁基橡胶2份、玻璃纤维1份、磷酸三丁酯0.5份、硫酸钙晶须0.5份、碳纤维0.5份、陶瓷纤维0.5份、丙烯酸树脂3份；
所述骨架为不锈钢钢片。
其中，所述陶瓷纤维的直径为5-15μm，纤维长度为50-300μm。
所述碳纤维的的直径为5-15μm，纤维长度为20-80mm。
上述螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维置于前处理剂中浸泡，取出后晾干，得到改性复合纤维；
步骤2，将可膨胀石墨置于800℃高温活化膨胀，得到膨胀石墨；
步骤3，将聚四氟乙烯、膨胀石墨、溴化丁基橡胶、磷酸三丁酯、硫酸钙晶须、丙烯酸树脂和改性复合纤维送入高速搅拌机混合，得到混合物料；
步骤4，将混合物料铺设在压片机的模具底层，在其上放置双面冲孔翻边拉毛的薄不锈钢钢片，接着再在其表面铺设混合物料，进行压片，得到半成品密封垫片；
步骤5，对半成品密封垫片进行金属带滚压包边，即得。
其中，所述前处理剂为3wt.%硅烷偶联剂和1wt.%烷基磺酸钠的混合液。
步骤4中混合物料的厚度为3-5mm。步骤4中压片条件为50℃、20MPa、240s。
实施例2
一种螺栓法兰接头用密封垫片，包括两层增强垫料层、位于两层增强垫料层之间的骨架以及包覆在密封垫片外侧边的金属包边；
所述增强垫料层的原料以重量份计包括：聚四氟乙烯7份、可膨胀石墨5份、溴化丁基橡胶3份、玻璃纤维2份、磷酸三丁酯0.7份、硫酸钙晶须0.6份、碳纤维0.8份、陶瓷纤维0.7份、丙烯酸树脂4份；
所述骨架为不锈钢钢片。
其中，所述陶瓷纤维的直径为5-15μm，纤维长度为50-300μm。
所述碳纤维的的直径为5-15μm，纤维长度为20-80mm。
上述螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维置于前处理剂中浸泡，取出后晾干，得到改性复合纤维；
步骤2，将可膨胀石墨置于800℃高温活化膨胀，得到膨胀石墨；
步骤3，将聚四氟乙烯、膨胀石墨、溴化丁基橡胶、磷酸三丁酯、硫酸钙晶须、丙烯酸树脂和改性复合纤维送入高速搅拌机混合，得到混合物料；
步骤4，将混合物料铺设在压片机的模具底层，在其上放置双面冲孔翻边拉毛的薄不锈钢钢片，接着再在其表面铺设混合物料，进行压片，得到半成品密封垫片；
步骤5，对半成品密封垫片进行金属带滚压包边，即得。
其中，所述前处理剂为3wt.%硅烷偶联剂和1wt.%烷基磺酸钠的混合液。
步骤4中混合物料的厚度为3-5mm。步骤4中压片条件为55℃、15MPa、300s。
实施例3
一种螺栓法兰接头用密封垫片，包括两层增强垫料层、位于两层增强垫料层之间的骨架以及包覆在密封垫片外侧边的金属包边；
所述增强垫料层的原料以重量份计包括：聚四氟乙烯10份、可膨胀石墨7份、溴化丁基橡胶6份、玻璃纤维4份、磷酸三丁酯1份、硫酸钙晶须1份、碳纤维1份、陶瓷纤维1份、丙烯酸树脂5份；
所述骨架为不锈钢钢片。
其中，所述陶瓷纤维的直径为5-15μm，纤维长度为50-300μm。
所述碳纤维的的直径为5-15μm，纤维长度为20-80mm。
上述螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维置于前处理剂中浸泡，取出后晾干，得到改性复合纤维；
步骤2，将可膨胀石墨置于800℃高温活化膨胀，得到膨胀石墨；
步骤3，将聚四氟乙烯、膨胀石墨、溴化丁基橡胶、磷酸三丁酯、硫酸钙晶须、丙烯酸树脂和改性复合纤维送入高速搅拌机混合，得到混合物料；
步骤4，将混合物料铺设在压片机的模具底层，在其上放置双面冲孔翻边拉毛的薄不锈钢钢片，接着再在其表面铺设混合物料，进行压片，得到半成品密封垫片；
步骤5，对半成品密封垫片进行金属带滚压包边，即得。
其中，所述前处理剂为3wt.%硅烷偶联剂和1wt.%烷基磺酸钠的混合液。
步骤4中混合物料的厚度为3-5mm。步骤4中压片条件为60℃、15MPa、200s。
本发明在钢片骨架表面覆压由聚四氟乙烯、可膨胀石墨和玻璃纤维为主料的增强垫料层，使得密封垫片具有高温稳定性好、强度高、导热系数高的特性，溴化丁基橡胶可以增强密封垫片的弹性和可塑性，在密封垫片外侧边的金属包边使其不易老化，经久耐用。

Claims (7)

1.一种螺栓法兰接头用密封垫片，包括两层增强垫料层、位于两层增强垫料层之间的骨架以及包覆在密封垫片外侧边的金属包边；
所述增强垫料层的原料以重量份计包括：聚四氟乙烯5-10份、可膨胀石墨3-7份、溴化丁基橡胶2-6份、玻璃纤维1-4份、磷酸三丁酯0.5-1份、硫酸钙晶须0.5-1份、碳纤维0.5-1份、陶瓷纤维0.5-1份、丙烯酸树脂3-5份；
所述骨架为不锈钢钢片。
2.根据权利要求1所述的螺栓法兰接头用密封垫片，其特征在于：所述陶瓷纤维的直径为5-15μm，纤维长度为50-300μm。
3.根据权利要求1所述的螺栓法兰接头用密封垫片，其特征在于：所述碳纤维的的直径为5-15μm，纤维长度为20-80mm。
4.权利要求1所述的螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，将玻璃纤维、碳纤维和陶瓷纤维置于前处理剂中浸泡，取出后晾干，得到改性复合纤维；
步骤2，将可膨胀石墨置于800℃高温活化膨胀，得到膨胀石墨；
步骤3，将聚四氟乙烯、膨胀石墨、溴化丁基橡胶、磷酸三丁酯、硫酸钙晶须、丙烯酸树脂和改性复合纤维送入高速搅拌机混合，得到混合物料；
步骤4，将混合物料铺设在压片机的模具底层，在其上放置双面冲孔翻边拉毛的薄不锈钢钢片，接着再在其表面铺设混合物料，进行压片，得到半成品密封垫片；
步骤5，对半成品密封垫片进行金属带滚压包边，即得。
5. 根据权利要求4所述的螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，其特征在于：所述前处理剂为3-5wt.%硅烷偶联剂和1-2 wt.%烷基磺酸钠的混合液。
6.根据权利要求4所述的螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，其特征在于：步骤4中混合物料的厚度为3-5mm。
7.根据权利要求4所述的螺栓法兰接头用密封垫片的制备方法，其特征在于：步骤4中压片条件为50-60℃、15-20MPa、200-300s。
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