Page 79 - 《橡塑技术与装备》2023年3期
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理论与研究 殷小明·基于石墨垫片的压缩回弹特性研究进展
刘华等 [14] 通过有限元分析和模拟对石墨波齿复合 平对石墨密封垫片的压缩回弹性能的影响，鉴于垫片
垫片的压缩回弹性能进行测试，发现在相同的波深下， 发生金属与金属接触的门槛应力，得出 35 MPa 的试
随着波齿距的增大，其压缩率相应增大，而回弹率却 验应力较适合核级石墨密封垫片的特点。
相应减少。 范淑玲 [20] 研究了石墨密封垫片在室温和高温下的
励行根等 [15] 试验研究发现石墨垫片的压缩回弹 压缩回弹性能，发现在金属与金属接触后，不同温度
特性受石墨的装配密度、容积及压缩厚度等因素影响， 下垫片的压缩回弹曲线比较接近，说明石墨垫片的压
在相同外部条件下，装配密度越大，压缩率越小 ；容 缩回弹性能受温度的影响较小，垫片的高温性能比较
积越大的石墨环，其储存的弹性性能越多，回弹性能 稳定，主要由于金属支撑，可以耐受更高的温度。
更好。周期律 [16] 对核级石墨密封垫片进行试验研究， 从相关的学者研究中，可以发现温度、预紧力及
发现垫片的压缩量同样保持与垫片通径大小的正相关 加载（卸载）速度对石墨垫片的压缩回弹性能产生影
性，压缩率明显随着通径的增大而增大，其回弹特性 响，从而影响其密封特性，且受石墨垫片的形状、复
也更好。 合垫片的类型及应用场合等原因，在使用时都存在一
针对石墨垫片的内部因素对其压缩回弹性能影 个最佳的使用工况，使其具有更好的压缩率及回弹率，
响，除了石墨本身的装配密度、容积及压缩厚度等有 表现更好的性能。
关，还有石墨垫片的几何尺寸，如通径及复合垫片的
形状，但目前的研究需要更深入，寻找出最佳的组合 3 结论
以在工程中应用更广。 石墨垫片的压缩回弹性能对其密封性能起至关重
2.2 外部因素 要的作用，其主要通过压缩率及回弹率来表征。通过
温度、加载（卸载）速率及载荷等也会影响石墨 相关研究发现，对石墨垫片的压缩回弹性能的研究主
垫片的压缩回弹性能，从而影响其密封特性，石墨垫 要采用试验、有限元仿真模拟及试验和模拟相结合的
片在工程设备中应用的范围广，有时使用环境恶劣， 方法，模拟预测石墨垫片的性能，拟合性能曲线，试
研究外部因素对其性能的影响十分有必要。 验验证其准确性，增强说服力。影响石墨垫片的压缩
贾晓红等 [17] 仿真及试验研究了核电极柔性石墨复 回弹性能的因素很多，将其分为外部因素和内部因素，
合垫片的压缩回弹特性，验证了有限元模型的准确性， 具体分析了石墨垫片的压缩回弹特性的因素及机理，
并发现加载过程接触应力的大小和分布特性可以作为 且提出了未来的研究方向。
确定预紧力大小的依据，在保证接触刚度足够的情况
选择尽可能小的预紧力。 参考文献 ：
周期律 [16] 研究了石墨密封垫片的循环压缩回弹性 [1] 周 杰 . 石 墨 制 化 工 设 备 国 内 生 产 现 状 [J]. 全 面 腐 蚀 控 制，
2010,24(02):22-25.
能，从试验加卸载速率及试验温度对其性能进行了系 [2] 赖盛刚，奚縢 . 膨胀石墨密封材料及其制品［M］. 北京 : 中
统的分析。分析常温下，三种加卸载速率 0.25 MPa/s、 国石化出版社，1994.
[3] 应道宴 . 柔性石墨垫片的性能和要求 [J]. 石油化工设备技术，
0.50 MPa/s、1.00 MPa/s 对石墨密封垫片性能的影响，
1993(02):11-13.
发现垫片的回弹性能在常温下主要受最大压缩量的影
[4] Jaszak P.Adaptation of a highly compressible elastomeric
响，温度对垫片的压缩回弹性能有显著的影响，高温 material model to simulate compressed expanded graphite
下垫片更容易累积变形。 and its application in optimization of graphite-metallic
structure[J].Journal of Brazilian Society of Mechanical
[18]
王琪瑶等 研究了加载方式及工作温度对核级石
Sciences and Engineering，2020,42:224-268.
墨密封垫片压缩回弹性能的影响。研究发现分级加载 [5] 李军，李翔，何兴建 . 柔性石墨波齿复合垫片压缩回弹性能研
的加载方式使得垫片的最大压缩量明显提升，而垫片 究 [J] 化工科技，2015,23(05):21-23.
[6] 滕加庄，陈庆 .W 形柔性石墨金属缠绕垫片压缩 — 回弹性能
的回弹率大幅下降，因此，核级石墨密封垫片更适合
试验与优化研究 [J]. 科技资讯，2016,14(18):64-65.
采用一次性加载或少量分级加载的方式施加载荷，在 [7] 陈庆，刘书麟，程学晶，等 . 压力管道用柔性石墨不锈钢
高温环境下，垫片具有较好的压缩回弹性能，温度的 波齿复合垫片压缩 - 回弹性能优化试验研究 [J]. 压力容器，
2016,33(11):20-23.
升高使得垫片的石墨密封环发生软化。
[8] 陈冉，章兰珠，韩文翔，等 . 柔性石墨金属缠绕垫片性能研究
杨书益等 [19] 试验研究了在常温环境中不同应力水
年
2023 第 49 卷 ·31·
