墊片是用紙、橡皮片或銅片制成，放在兩平面之間以加強密封的材料，為防止流體泄漏設置在靜密封面之間的密封元件。它由內環、密封元件本體、外環、表面層、增強層、抗黏結處理層六個部分組成。
墊片在壓緊后發生變形，增加比壓使變形加劇，表面層被壓入密封面波谷，阻止介質滲透。中間部分在壓緊力作用下產生塑性和彈性變形，密封面間距變化時，墊片借回彈力調整厚度，防止介質泄漏。墊片按其材料和結構特征可分為非金屬墊片、金屬墊片、金屬-非金屬組合墊片三類，各類又可細分成若干種。
墊片的發展可追溯至古代，墊片的使用是中國古代青銅器鑄造中的一項重要技術發明，周晚期的散氏盤、春秋時期的蔡倫申缶曾有濫用墊片的跡象。現代墊片發展經歷了初創期，成長期，成熟期，衰退期四個發展階段。隨著工業的發展，開發新型環保材料成為墊片行業的一個研究方向，高性能墊片的需求將持續增長。
定義
墊片是放在兩平面之間以加強密封的材料，為防止流體泄漏設置在靜密封面之間的密封元件，是兩個物體之間的機械密封，通常以防止兩個物體之間受到壓力泄漏。墊片通常由片狀材料制成，如墊紙、橡膠、硅橡膠、金屬、軟木、毛氈、氯丁橡膠、丁腈橡膠、玻璃纖維或塑料聚合物（如聚四氟乙烯）。特定應用的墊片可能含有石棉。由于機械加工表面不可能完美，使用墊片即可填補不規則性。
簡史
中國的發展
中國古代青銅器約有四千年的歷史，是技術和藝術的集合體。在鑄造技術上，墊片的使用是中國古代青銅器鑄造中的一項重要技術發明。墊片用以支撐芯保證鑄型尺寸，鑄造出厚度不足一毫米的大尺寸鑄件，同時減少了大鑄造缺陷。隨著時間的推移，墊片的使用逐漸被工匠所依賴，甚至濫用。例如，西周晚期的散氏盤、春秋時期的蔡倫申缶等都有濫用墊片的跡象。
春秋時期，鑄鼎技術有了顯著的進步，大量使用墊片，器壁厚度控制得更加熟練，造出很多壁薄而均勻的銅器。這種現象不僅在鼎上，在很多容器上均可見到墊片使用的痕跡，顯示了墊片在青銅器鑄造中的廣泛應用。
中國現代墊片行業發展主要包括四個發展階段：初創期，成長期，成熟期，衰退期。初創期的市場增長率較高，需求增長較快，技術變動較大，產業中的企業主要致力于開辟新用戶占領市場，但此時技術上有很大的不確定性，在產品、市場、服務等策略上有很大的余地，對產業特點、產業競爭狀況、用戶特點等方面的信息掌握不多,企業進入壁壘較低。
成長期的市場增長率很高需求高速增長，技術漸趨定型，產業特點、產業競爭狀況及用戶特點已比較明朗，企業進入壁壘提高,產品品種及競爭者數量增多。到了成熟期，其市場增長率不高，需求增長率不高，技術上已經成熟，產業特點、產業競爭狀況及用戶特點非常清楚和穩定，買方市場形成，產業盈利能力下降，新產品和產品的新用途開發更為困難，產業進入壁壘很高。進入衰敗期，其市場增長率下降，需求下降，產品品種及競爭者數目減少。
隨著工業生產的不斷發展，對于墊片的耐溫性、耐壓性、耐腐蝕性等性能要求越來越高。目前市場上，墊片材料主要包括金屬、非金屬以及復合材料等多種類型，每種材料都有其適用范圍和特點。例如，石墨墊片適用于高溫高壓環境，而橡膠墊片則更適用于低壓低溫場合。此外，隨著環保要求的提高，開發新型環保材料也成為墊片行業的一個研究方向。未來，隨著工業生產向更高效、更清潔的方向發展，對于高性能墊片的需求將持續增長。
功能原理
靜密封是兩個連接件中間夾上墊片來實現密封的，其結構形式有平面墊、透鏡墊、錐面墊等。墊片是解決靜密封處“跑、冒、滴、漏”的重要零件。當墊片被壓緊后，墊片開始變形，隨著壓緊力增加，墊片比壓增大，墊片變形越大。由于墊片表面層變形，墊片被擠壓進密封面的波谷中去，填滿整個波谷，阻止介質從界面滲透出來。墊片中間部分在壓緊力的作用下，除有一定的塑性變形外，還有一定的彈性變形，兩密封面在某些因素的作用下，間距變大時，墊片具有回彈力，隨之變厚，填補密封面間距的變大，阻止介質從界面泄漏。
基本構造
墊片由內環、密封元件本體、外環、表面層、增強層、抗黏結處理層六個部分組成。
密封元件本體是阻止泄漏的關鍵部分。常用的材料為非金屬材料，如柔性石墨、 F4、 纖維增強橡膠基復合板等。密封元件本體材料也可以是剛性或柔性的金屬，通常用于壓力和溫度較高的場合。對于非金屬材料常通過金屬材料予以增強，同時也方便了如石墨等易破碎材料的密封元件的制造加工。增強材料也可以是金屬薄板或絲網，金屬薄板常采用沖刺孔的方式以提高增強效果和增加彈性，并通過黏結劑和（或）輥壓將它們貼合在一起。
密封元件也可以設表面層或抗黏結處理層來增加密封效果，并防止與法蘭密封面黏結。表面層材料可以是F4或屈服強度低的金屬材料（如金、黃銅、軟鋼、鎳、蒙乃爾合金等），也可以采用表面鍍層、如鉛、錫、聚四氟乙烯、金、銀等。 密封元件還可以用聚四氟乙烯或金屬保護套包覆，其作用是使內芯材料免受被密封流體的化學侵蝕， 同時又保持了內芯材料的彈性， 如各種包覆結構形式的墊片。
外環的作用是幫助密封元件安裝時對中，從而防止密封元件過分壓縮而被破壞，加固墊片本體，防止墊片吹出和減少法蘭轉動等。 外環材料為實心金屬，因其不與流體介質接觸，不要求耐介質腐蝕，故常常采用碳鋼制成。外環也可以與密封元件制成一體，例如金屬齒形墊片、波齒復合墊片等。
內環是用來防止密封元件本體因剛性不足發生向內屈曲；填補密封件與容器或管道法蘭密封面之間的空隙，以避免此空隙干擾流體的流動，以及由此引起的流體對墊片的沖蝕。因為內環與流體接觸， 所以其材料要能抵御被密封流體介質的腐蝕。
分類
非金屬墊片
非金屬墊片，能在流體壓力不超過5MPa、溫度低于300℃的條件下有效防止流體泄漏，而且由于其質地柔軟和良好的彈性，只需較小的預緊力即可實現密封。
橡膠墊片
橡膠墊片因其價格低廉、安裝簡便，以及硬度低、不易損傷法蘭面而受到青睞。它具備柔軟性好、壓縮回彈率高和出色的密封效果。然而，橡膠墊片的耐熱性有限，其化學穩定性、耐熱性、耐寒性和耐放射性一般，且在高壓環境下容易變形。因此，橡膠墊片主要適用于一般管道法蘭和機械設備的密封。
有機纖維墊片
有機纖維墊片以其低廉的價格、簡便的裝配和易于操作的特點而受到青睞。它們不僅柔軟且富有彈性，還具備較高的強度。盡管如此，這類墊片在耐熱性和密封性能方面表現不佳，適用的流體類型有限，并且容易吸濕。因此，有機纖維墊片主要被應用于汽車、機械和液壓機械的密封領域。
塑料墊片
PTFE墊片和PTFE包裹式墊片都具有良好的化學穩定性、耐寒性和電絕緣性能，不污染流體。但前者在高溫中蠕變性和高壓下冷流熱脹系數大，彈性較小。后者壓縮回彈性大，形狀多變，用途廣泛，但高溫中軟化，高壓部位不易采用，制造尺寸有誤差。其主要用于法蘭密封，電絕緣法蘭，怕污染的流體。
石棉橡膠墊片
石棉橡膠墊片具有優良的化學穩定性，能夠在寬廣的溫度和壓力范圍內使用，便于裝配且操作簡便，同時成本低廉且穩定。然而，它們在加熱后會變得較硬，致密度較低，容易發生滲透泄漏，且材料組成可能存在不均勻性。它主要用于管道法蘭和機械法蘭的密封。
金屬墊片
金屬環形墊片
金屬環墊是將截面形狀加工成八角形或橢圓形的實體金屬墊，具有徑向自緊密封作用，靠墊片與法蘭梯形槽的內外側面（主要是外側面）接觸，并通過壓緊而實現密封。金屬環墊適用于高溫、高壓及載荷變化頻繁等工況條件，保證密封的必需密封比壓比較大，硬度應低于法蘭密封面的硬度，以保證密封過程中金屬墊片在壓緊力作用下有良好的變形，能夠更好地填補泄漏通道，同時又不損壞法蘭密封面。其適用于公稱壓力PN2.5～PN400和150BL～2500BL的管法蘭密封面。
金屬齒形墊片
金屬齒形墊片是一種實體金屬墊片，墊片的剖截面呈鋸齒形。墊片的密封面上車削若干同心圓。由于金屬齒形墊片密封表面接觸的V形筋形成許多具有壓差的空間線接觸，所以密封可靠，使用周期長。和一般金屬墊片相比，這種墊片所需的壓緊力較小。其適用于公稱壓力PN16～PN200的管法蘭密封面。
金屬透鏡墊片
金屬透鏡墊的密封面均為球面，與管道的錐形密封面相接觸，初始狀態為一環線。在預緊力作用下，透鏡墊在接觸處產生塑性變形，環線狀變成環帶狀，密封性能較好。由于接觸面是由球面和斜面自然形成的，墊片易對中。透鏡墊片密封屬于強制密封，密封面為球面與錐面相接觸，易出現壓痕，零件的互換性較差。此外，墊片制造成本較高，加工也較困難。其適用公稱壓力為16.0～32.0MPa，公稱通徑為3～200mm，使用溫度為-30～200℃。
金屬復合墊片
纏繞式墊片
纏繞式墊片是由V形或W形斷面的金屬帶和非金屬帶螺旋復合繞制而成的一種半金屬平墊片。其壓縮、回彈性能好；具有多道密封和一定的自緊功能；對法蘭壓緊密封表面的缺陷不太敏感，不黏接法蘭密封表面；容易對中，拆裝便捷；可部分消除壓力、溫度變化和機械振動的影響；能在高溫、低溫、高真空、沖擊振動等循環交變的各種苛刻條件下，保持優良的密封性能。其可用于石油、化工、石油化工、熱電、燃氣、核能、航天、紡織、制藥等諸多行業的管道裝置、工藝管路或管道靜密封部位。
金屬包覆墊片
金屬包覆墊片是以非金屬材料為芯材，切成所需的形狀，外面包以厚度為0.25～0.5mm的金屬薄板組成的一種復合墊片。根據包覆狀態，一般分為平面型包覆和波紋型包覆兩種。其具有與包覆金屬相同的耐蝕性和相近的耐熱性，非金屬柔性填充材料使墊片能在較低的壓緊力下達到較好的密封效果。此外， 這種墊片還能制成各種形式的幽靈螳螂墊片，例如橢圓形、方形、帶筋形等。與非金屬軟墊片相比，這種墊片在經常拆卸的條件下不易損壞，不污染、腐蝕法蘭密封面，而且具有較高的強度。
金屬沖齒板柔性石墨復合墊片
這種墊片是由沖齒的金屬齒板或沖孔金屬芯板與柔性石墨粒子復合壓制而成的密封墊片，它通常由金屬沖齒板與柔性石墨板材復合成的柔性石墨復合增強板裁制成所需的形狀。這種墊片可制成帶不銹鋼或碳鋼內包邊或外包邊的形式。 其有良好的耐高、低溫，耐腐蝕，耐輻射等性能，強度高，能在高壓工況下使用，安裝時所需的預緊力比使用金屬墊片或金屬纏繞墊片的小。其主要用于各種管道、閥門、泵、壓力容器、熱交換器等法蘭連接處的密封部位。這種墊片的使用溫度范圍為-200～800℃，最高使壓力為11.0MPa，最小預緊比壓y=30MPa。
柔性石墨金屬波齒復合墊片
這種墊片是在加工成波齒形狀的金屬板兩端面覆上柔性石墨的一種金屬復合墊片，墊片既有金屬的強度，又有波紋彈性的特點，適用最高溫度 650℃、最高壓力26.0MPa以下的突面、凹凸面及榫槽面帶頸對焊鋼制管法蘭、壓力容器法蘭、閥門及換熱器管道和法蘭的密封。
安裝與拆卸
安裝前的準備
墊片安裝前要確定墊片的尺寸，制作平行墊，對螺栓、螺母，以及螺紋連接或法蘭連接處進行檢查或修整，把密封面上的橡膠、石棉墊片的殘片用鏟刀鏟除干凈。
安裝時的要求
拆卸的方法
墊片拆卸順序是：卸除墊片上的預緊力，繼而打開靜密封面，取出墊片，清除墊片殘渣。墊片拆卸方法有除銹法、勻卸法、撬動法等。
相關標準
應用領域
墊片廣泛應用于管道連接、閥門、法蘭等部位，不同材質的墊片應用的領域不同，例如非金屬墊片主要用于汽車、機械密封，液壓機械等密封領域，金屬復合墊片可用于石油、化工、石油化工、熱電、燃氣、核能、航天、紡織、制藥等諸多行業的管道裝置、工藝管路或管道靜密封部位等領域。
參考資料 >
自然科學史專家在國博講堂談中國古代青銅器鑄造.中華人民共和國文化和旅游部.2024-11-19
細說古代青銅器鑄造工藝的演變.新浪收藏.2024-11-19
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