工厂尤其是老工厂设备、管线运行时，法兰不再像新法兰一样光洁也可能不满足标准要求（如美国、欧标及国标等）规定的瑕疵、平面度或者粗糙度，有的法兰表面可能存在明显的不平整、伤痕或凹坑。受损法兰表面超出法兰的标准时，常规操作是需要停机维修法兰直至达到标准后再使用。这种情况下，使用能够提高工厂设备、管线可用性的高补偿垫片材料就显得非常重要，且有很大的经济效益。
本文将重点介绍GYLON EPIX®垫片材料对法兰尤其是受损法兰的高补偿性特点。
1 关于法兰密封面缺陷
为了获得低泄漏的实际使用效果，必须做的工作之一是审视螺栓紧固法兰连接组装过程，注意具体使用情况中的影响要素，包括法兰、垫片、紧固件、安装等方面。关于法兰密封面缺陷的容许尺寸，一般参阅行业标准或相关指导原则。
ASME（American Society of Mechanical Engineers，美国机械工程师协会，简称ASME）发布了 《ASME PCC-1 压力边界螺栓紧固法兰连接组装导则》。ASME PCC-1-2019在附录D中对法兰面容许的缺陷深度和宽度都有明确的规定，且不容许有贯穿痕，如下表所示：
▲上图由Galock工程师整理
▲上图由Galock工程师整理
国标《GB/T 38343-2019 法兰接头安装技术规定》提出，法兰表面粗糙度和密封面缺陷容许尺寸除符合HG/T 20592和 HG/T 20615的规定外，法兰密封表面不平整度应符合相关规定，简要地说对于选用厚度≤3mm的垫片时，法兰密封面的圆周方向和半径方向的表面不平度均需小于0.25mm，具体如下表：
▲上图由Galock工程师整理
实际的运行中，介质的腐蚀、异物的划伤很容易造成法兰表面瑕疵，法兰上容易出现深度超过0.25mm的缺陷甚至是贯穿痕。这些表面缺陷是超出法兰设计标准的，需要及时更换或维修法兰，其造成高昂的停机成本或更换法兰成本让工厂业主非常头疼。采用常规PTFE垫片，其对法兰的补偿性有限，很难完全满足缺陷法兰所在的工况条件，容易导致泄漏，容易产生安全隐患和生产效率不足。
▲有缺陷的旧法兰图例
工厂业主和维修负责人希望最小化停机，降低维修成本且提高旧法兰的可用性，这就需要创新型PTFE垫片来补偿0.25mm/0.5mm深的缺陷，甚至是应对0.5mm深的贯穿痕也能提供很好的密封性。
2 GYLON EPIX®的高补偿表现
高补偿、低泄漏、提高工厂设备、管线旧法兰的可用性，这些需求促使着Garlock人持续研发新一代的GYLON EPIX®低泄漏垫片材料来提高对受损法兰的补偿性。Garlock工程师们用GYLON®及GYLON EPIX®垫片材料安装在有贯穿痕的受损法兰中进行测试密封性来验证其补偿能力，测试法兰一面的伤痕分别深为0.01" (0.25mm) 和0.02" (0.5mm)，按照DIN3535的面压32MPa进行密封测试。
测试产品：
GYLON® (1.6mm&3.2mm)和GYLON EPIX® (2.4mm)各三个型号
测试条件：
对比传统的GYLON®垫片材料，同样是由二氧化硅、硫酸钡和玻璃微珠填充PTFE组成的GYLON EPIX®垫片材料在受损法兰的密封测试中体现出绝对优势。
下面是GYLON®及GYLON EPIX®三种型号的产品测试结果的具体展示：
GYLON® 3500 & GYLON EPIX® 3500 EPX
3500的1/16"和1/8"垫片无法补偿这样的贯穿痕。其中试验后的1/16"垫片表面印痕很浅，1/8"垫片表面的印痕较明显。3500 EPX垫片有优秀的密封性能，可以补偿0.25mm和0.5mm深的法兰贯穿痕。
GYLON® 3504 & GYLON EPIX® 3504 EPX
3504的1/16", 1/8" 和3504EPX 垫片都有优秀的密封性能，可以补偿0.5mm深的法兰贯穿痕。
GYLON® 3510 & GYLON EPIX® 3510 EPX
3510的1/16"和 1/8"垫片无法补偿这两种贯穿痕。其中试验后的1/16"垫片表面印痕很浅，1/8"垫片表面的印痕较明显。3510 EPX垫片有优秀的密封性能，可以补偿0.25mm和0.5mm深的法兰贯穿痕。
GYLON®和GYLON EPIX®安装在0.25mm/0.5mm受损法兰中的密封测试结果非常清晰。对比传统的改性PTFE材质, GYLON EPIX®在受损法兰测试中都表现出了更优异密封性能，泄漏量仅仅为0.002 毫升每分钟，即一个大气压下的泄漏速度为3.3*10-5cc/s。三种型号的GYLON EPIX®可显著帮助补偿法兰表面缺陷，提高受损法兰的可用性。
这高补偿、低泄漏的特点主要得益于GYLON EPIX®的专利结构设计，其六边形表面突起结构更容易集聚垫片应力，使垫片可以更好地填充和包裹法兰面的缺陷，因此对于法兰表面的受损区域可以做更好的补偿。
我们还通过压缩&回弹测试对比GYLON EPIX® 3504 EPX（2.4mm）和一般改性PTFE（3.2mm）回弹量。通过测试结果对比，我们可以计算出2.4mm的GYLON EPIX®的回弹量高达0.31mm，是一般3.2mm PTFE材料回弹量的近3倍。
GYLON EPIX®兼有低泄漏和高补偿性的特点，在低应力时就能很好地起到密封作用，能补偿受损法兰的不足，也能胜任更高的密封面压，同时降低了逸散泄漏和节约介质的泄漏，从而更好地提高工厂密封安全等级及旧法兰的可用性。
参考文献
1. HG/T 20592-2009/20615-2009《钢制管法兰(PN系列)/钢制管法兰(Class系列)》
2. GB/T 38343-2019《法兰接头安装技术规定》
3. ASME PCC-1-2019 Guidelinesfor Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly《ASME PCC-1-2019 压力边界螺栓紧固法兰连接组装导则》
4. ASTM F36 StandardTest Method for Compressibility and Recovery of Gasket Materials 《ASTM F36 垫片材料的压缩和回弹测试方法》
