压力容器法兰的密封形式

压力容器法兰的密封形式是确保容器在压力下不发生泄漏的关键结构设计，当对法兰螺栓施加预紧力时，螵栓力通过法兰环把垫片压紧，迫使法兰垫片产生压缩变形。当螵栓力达到一定数值后，迫使法兰密封面和垫片上的四凸不平面借助垫片变形而填满，这就为阻止流体介质泄漏创造了初始密封条件。
此时垫片单位有效密封面积上的压紧力称为垫片的初始密封比压。当设备或管道承受介质压力后，螺栓受到拉伸应力而伸长，法兰密封面沿着彼此分离的方向移动，密封面与垫片之间的压紧力下降，垫片的压缩量减少，预紧密封比压下降。

如果这时密封垫片具有足够的回弹能力，垫片的变形能补偿螺栓和密封面的分离值，而使预紧密封比压只下降到不小于工作密封比压，则法兰依然保持良好的密封状态。反之，如垫片的回弹能力不足，密封比压下降到工作密封比压以下，甚至密封口重新出现缝隙，则密封失效。

1. 强制密封

通过外力（如螺栓）压紧密封元件实现密封，需在操作状态下持续保持足够的压紧力。

平垫密封（法兰垫片密封）

结构：法兰压紧平垫片（如橡胶、石棉、金属缠绕垫等）。  

特点：结构简单，成本低，适用于中低压（如PN≤4.0MPa）。  

常见类型：突面法兰（RF）、全平面法兰（FF）配软垫片。  

卡扎里密封（特殊强制密封）

结构：金属垫片+锯齿形法兰面，通过螺栓和顶紧环压紧。  

特点：适用于高压（如PN≥10MPa），但结构复杂。

2. 自紧式密封

依靠介质压力使密封元件自动压紧，密封效果随压力升高而增强。

O形环密封 

结构：金属或橡胶O形圈嵌入法兰槽中，受压膨胀密封。  

特点：耐高压、耐疲劳，适用于动态密封。  

C形环密封

结构：金属C形环，介质压力使其径向扩张贴紧法兰。  

特点：适用于高温高压（如PN≥15MPa）。  

楔形密封（双锥环密封）

结构：法兰与顶盖间放置双锥环，螺栓预紧+介质压力使环径向变形密封。  

特点：用于高压容器（如加氢反应器）。  

八角垫/椭圆垫密封（金属环垫）

结构：金属环（八角形或椭圆形）与法兰锥槽匹配，高压下塑性变形密封。  

特点：用于高温高压（如PN≥6.4MPa，Class 600以上法兰）。  

3. 半自紧式密封

结合强制密封与自紧式特点，预紧力与介质压力共同作用。

Bridgman密封（螺纹法兰压紧）

结构：螺纹法兰压紧金属垫片，介质压力辅助密封。  

特点：适用于超高压实验装置。  

平垫自紧式密封

结构：平垫片+弹性支撑环，介质压力推动垫片进一步压紧。  

按法兰密封面形式分类

突面（RF）：配软垫片，通用性强。  

凹凸面（MFM）：凹法兰+凸法兰+垫片，对中性好。  

榫槽面（TG）：榫+槽嵌合垫片，密封更可靠（如易燃易爆介质）。  

环连接面（RTJ）：配金属环垫，用于高压高温（如API标准Class 1500以上）。  

选型考虑因素

压力等级：低压用平垫，高压用金属环垫或自紧式。  

介质特性：腐蚀性介质需耐蚀垫片（如PTFE、不锈钢）。  

温度：高温工况需金属垫片（如石墨缠绕垫、八角垫）。  

成本与维护：强制密封结构简单但需定期紧固，自紧式维护少但成本高。  

实际设计中需遵循标准（如GB/T 150、ASME VIII、EN 1092），确保密封可靠性与安全性。