利用海泡石作为增强纤维制备的无石棉密封垫片因性能优异被广泛的应用,然而由于其本身与石棉为共生矿的特性,不可能实现完全无石棉,故其使用也受到限制。本文旨在研究利用无石棉纤维制备出综合性能优异的密封垫片并对其性能进行研究。
主要的研究内容及成果包括如下几个方面：
(1)研究了纤维和橡胶含量、配合剂种类及硫化工艺对密封垫片综合性能的影响,并利用性能试验结果对其进行了优化,*终确定：纤维含量为30%；橡胶含量为15%；硫化剂S含量1.5%,促进剂M含量1.5%,促进剂TT含量1.0%,ZnO含量5%。
(2)研究了垫片应力、介质压力、循环加载、界面质量以及垫片宽度等因素对垫片密封性能的影响,结果表明：随着垫片应力的减小和介质压力的增加,垫片泄漏率增加；对垫片进行循环加载能提高垫片的密封能力；金属缠绕垫厚度影响垫片的泄漏方式；不同表面处理方式对垫片的泄漏率影响不同,无表面处理泄漏率*大,覆膜处理次之,涂胶处理后泄漏率*低。
(3)分别提出了单螺栓连接条件下的无石棉垫片松弛、蠕变和蠕变松弛模型,引入与垫片厚度相关与垫片应力无关的垫片参数K1、K2、C1和C2,获得了模型的数值解,利用该模型所得预测结果与试验数据具有较好的一致性。提出了考虑垫片蠕变松弛的残余载荷计算公式,利用其可以对垫片的可靠性和寿命进行有效预测。
(4)基于所研制无石棉垫片的多孔介质特性,通过引入受垫片应力影响的多孔参数D和N,并假定气体的流动是持续的且在泄漏路径存在滑移边界条件,提出了一个新的垫片泄漏模型。利用该模型可以发现,垫片泄漏率较低时利用分子流模型可以对其进行准确预测,当泄漏率较高时滑移泄漏模型则可以取得比较好的预测效果。