金属冲齿板柔性石墨复合垫片检测概述
金属冲齿板柔性石墨复合垫片是一种广泛应用于石油、化工、电力等高温高压工况下的关键密封元件,其性能直接关系到设备的安全可靠运行。它通常由冲压成特定齿形的薄金属板(如304SS, 316SS,钛等)作为骨架,双面复合柔性石墨层构成。这种结构兼具了金属骨架的机械强度和柔性石墨优异的密封性、耐高温性及化学稳定性。为确保此类复合垫片满足严苛工况下的密封要求,对其进行全面、严格的检测至关重要。检测工作贯穿原材料筛选、生产过程控制及成品验收等环节,核心在于验证其物理性能、机械性能(特别是压缩回弹特性、应力松弛及蠕变性能)以及最终的密封效能。
核心检测项目
针对金属冲齿板柔性石墨复合垫片,关键的检测项目主要包括:
- 物理尺寸与外观检查: 包括垫片内径、外径、厚度的精确测量,以及表面平整度、石墨层覆盖均匀性、有无破损、裂纹、金属骨架外露、明显折皱、杂质等缺陷的目视或借助光学仪器检查。
- 基本物理性能: 如密度、挥发份含量(表征石墨纯度及处理工艺)、灰分(杂质含量)。
- 压缩回弹性能: 这是最核心的性能指标之一。
- 压缩率: 垫片在规定压缩载荷下厚度减小的百分比,反映填料的密实能力。
- 回弹率: 卸载后垫片厚度恢复的百分比,反映其补偿法兰面分离和密封应力波动的能力。
- 应力松弛和高温蠕变性能: 在恒定应变(或初始载荷)和温度(特别是高温)下,垫片密封应力随时间衰减的程度。优异的抗松弛和抗蠕变性能是保证长期密封可靠性的关键。
- 密封性能: 在模拟实际工况(压力、温度、介质)下测试垫片的泄漏率。
- 机械强度: 评估金属冲齿板骨架的强度及与石墨层的结合强度(通常通过剪切或剥离试验)。
- 耐介质性能: 评估垫片在特定化学介质(如酸、碱、油等)中浸泡后性能(如尺寸、重量、强度、压缩回弹)的变化。
- 金属骨架特性: 金属板的材质验证(光谱分析)、厚度、齿形、表面处理状态等。
主要检测仪器
完成上述检测项目需要一系列专业的仪器设备:
- 万能材料试验机 (配备高温环境箱): 这是检测压缩率、回弹率、应力松弛、蠕变和机械强度的核心设备。需配备专用压缩夹具和高精度位移传感器。
- 垫片密封性试验台: 专门用于在控制温度、压力(内压或外压)和介质条件下,精确测量垫片泄漏率的设备(如氦质谱检漏仪)。
- 高精度测厚仪/千分尺: 用于测量垫片厚度及压缩/回弹过程中的厚度变化。
- 密度测试仪/电子天平: 用于测量密度、挥发份、灰分。
- 高温烘箱/马弗炉: 用于挥发份、灰分测试及高温老化预处理。
- 光学显微镜/投影仪/影像测量仪: 用于检查表面缺陷、测量齿形几何参数、观察石墨覆盖情况。
- 游标卡尺/内/外径千分尺: 用于测量垫片尺寸。
- 光谱分析仪 (OES/XRF): 用于金属骨架材质的快速无损鉴别。
关键检测方法
检测方法严格遵循相关标准,主要步骤包括:
- 压缩回弹测试 (ASTM F36 / GB/T 20671.2): 将垫片放入试验机夹具,预加载至较低应力消除间隙,然后加载至规定应力(通常为特定螺栓应力水平如70MPa),保压一段时间后记录压缩厚度;卸载至较低应力,再保压记录回弹厚度。计算压缩率和回弹率。
- 应力松弛测试 (ASTM F38 / GB/T 20671.3): 将垫片压缩至规定应变(或初始载荷),在恒温(常温和高温)下保持恒定应变,连续或间歇记录载荷(密封应力)随时间衰减的情况。
- 蠕变测试: 在恒定载荷和高温下,测量垫片厚度随时间增加的变形量。
- 密封性测试 (ASTM F586 / EN 13555): 将垫片安装到标准测试法兰中,按预定的螺栓载荷紧固程序上紧,在设定的试验温度和介质压力(常为氦气)下,使用高灵敏度泄漏检测仪(如氦质谱仪)测量泄漏率。
- 物理性能测试:
- 挥发份 (ASTM F146): 称重后放入规定温度(如105°C)烘箱干燥至恒重,计算失重百分比。
- 灰分 (ASTM F146): 将干燥后的样品放入马弗炉高温(如750°C或900°C)灼烧至恒重,残余物重量百分比即为灰分。
- 密度 (ASTM F104): 通常采用几何法(体积/质量)测量。
主要依据的检测标准
金属冲齿板柔性石墨复合垫片的检测主要依据以下国际、国内及行业标准:
- 国际/美国标准:
- ASTM F104: Standard Classification for Nonmetallic Gasket Materials
- ASTM F36: Test Method for Compressibility and Recovery of Gasket Materials
- ASTM F38: Test Methods for Creep Relaxation of a Gasket Material
- ASTM F586: Test Method for Measurement of Gasket Constants
- ASTM F146: Test Methods for Fluid Resistance of Gasket Materials
- ASME PCC-1: Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly
- 中国国家标准 (GB):
- GB/T 20671.1: 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第1部分:非金属垫片材料分类体系
- GB/T 20671.2: 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第2部分:垫片材料压缩率回弹率试验方法
- GB/T 20671.3: 非金属垫片材料分类体系及试验方法 第3部分:垫片材料应力松弛试验方法
- GB/T 12621: 管法兰用垫片密封性能试验方法
- GB/T 12622: 管法兰用垫片应力松弛试验方法
- JB/T 6618: 金属缠绕垫用聚四氟乙烯带、膨胀石墨带技术条件(虽非直接对应,但部分方法可参考)
- 欧洲标准 (EN):
- EN 1514: Flanges and their joints - Dimensions of gaskets for PN-designated flanges
- EN 13555: Flanges and their joints - Gasket parameters and test procedures relevant to the design rules for gasketed circular flange connections
选择执行哪项/哪些标准通常取决于最终用户的要求、应用场合(如遵守ASME规范的压力容器或管道系统常用ASTM标准)、项目合同约定或产品遵循的特定规范。制造商的质量控制体系也会依据这些标准建立内部检测流程。
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号:241520345370
有效期至:2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号:CNAS L22006
有效期至:2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号:ISO9001-2024001
有效期至:2027年12月31日