垫片是管道和工艺设备实现密封不可或缺的部件。
但很多人可能认为，垫片只是“夹在中间拧紧就行”的零件。
实际上，垫片性能由两个重要参数决定：
垫片系数 m（Gasket Factor） 和 最小压紧应力 y（Minimum Seating Stress）。
不同类型垫片的这两个数值差异很大，对螺栓载荷、密封可靠性以及泄漏风险有直接影响。
本文将对常见垫片的 m 值和 y 值进行对比，并从化工装置现场的角度，讲解实际选型时需要注意的要点。
作为机械或仪表工程师，在成长为独立负责设计之前，这些参数最好能形成直观的理解。
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PTFE 实心垫片 vs. PTFE 包覆垫片：优缺点与实际选型解析
各类垫片的大致数值
首先来看不同垫片类型的垫片系数和最小压紧应力。
以下数据引用自 VALQUA（巴尔卡）公司的垫片样本。
虽然数值会随厚度变化，但本文统一以 3 mm 厚度 进行比较。
在工程实践中，3 mm 可以说是最常用、最基础的垫片厚度。
垫片系数 m
垫片系数 m 的定义是：
用于确定运行状态下螺栓载荷时，施加在垫片上的力。
| 垫片类型 | m |
|---|---|
| 非金属板垫 | 2.0 |
| PTFE 垫片 | 2.5 |
| PTFE 包覆垫（内芯为非金属板） | 3.5 |
| 缠绕垫 | 3.0 |
| 金属包覆垫（不锈钢） | 3.5 |
| 金属实心垫（不锈钢） | 6.5 |
除金属实心垫片外，其余垫片的 m 值大多集中在 2.0～3.5 之间。
在实际工作中，很少单独依据垫片系数来决定垫片选型。
在批量化工装置中，通常存在以下前提条件：
- 管道内压 ≈ 法兰耐压
- 使用 JIS 10K 等标准法兰
- 垫片受压 ≈ 法兰压力 × 垫片系数
- 法兰标准中已包含螺栓尺寸与强度的考虑
因此，工程师几乎没有“单独选择螺栓”的机会。
但在 高压系统 中，设计法兰—螺栓—垫片整体系统时，仍然需要考虑垫片系数。
之所以经常听到垫片系数，是因为它作为一个数值，比较容易用于描述垫片特性。
最小压紧应力 y
最小压紧应力 y 的定义是：
在初始拧紧时，为实现密封所需施加在垫片上的力。
| 垫片类型 | y（N/mm²） |
|---|---|
| 非金属板垫 | 11.0 |
| PTFE 垫片 | 19.6 |
| PTFE 包覆垫（内芯为非金属板） | 14.7 |
| 缠绕垫 | 68.9 |
| 金属包覆垫（不锈钢） | 44.8 |
| 金属实心垫（不锈钢） | 179.3 |
可以看到，y 值的差异非常大。
它通常用来反映 垫片的硬度和贴合难易程度。
在批量生产装置中，讨论最多的是非金属板垫、PTFE 垫片及其包覆型垫片，这几类的差异相对较小。
但在使用 缠绕垫或金属包覆垫 时，必须把法兰、螺栓和垫片作为一个整体系统来考虑。
低压用垫片的对比
在低压系统中，经常会出现以下讨论。
“这种垫片比较硬”
垫片的“硬”通常来自手感或拧紧时的感觉。
对于玻璃衬里设备等 不允许施加过大载荷 的设备来说，这是一个重要问题。
PTFE 垫片相对较硬，这一点也反映在其较高的 y 值（19.6 N/mm²）上。
实际上，PTFE 包覆垫的开发初衷之一，就是改善贴合性和压紧性能。
“PTFE 垫片容易泄漏”
过去经常能听到这样的说法。
这主要与垫片系数 m 有关。
PTFE 包覆垫的 m 值为 3.5，在三种低压垫片中最高。
这意味着在相同工况下，需要施加更大的螺栓载荷。
如果仍按“以往的拧紧感觉”操作，就更容易发生泄漏。
虽然可以通过涂抹垫片膏来应对，但在不允许使用垫片膏的工艺中，需要更加谨慎。
关于垫片厚度的影响
本文统一以 3 mm 厚度进行讨论。
作为参考知识，可以记住以下规律：
垫片越厚，垫片系数 m 越低，最小压紧应力 y 也越低。
换一种说法就是：
垫片越厚，越容易拧紧。
m 和 y 越低，所需螺栓载荷就越小。
较小的拧紧力也更有利于保持多螺栓之间的受力平衡。
对于玻璃衬里设备或大口径设备来说，这一点尤其重要。
在关键场合，这些知识往往能派上用场。
结语
垫片系数 m 可以作为运行状态下螺栓载荷的参考，
而最小压紧应力 y 则是判断拧紧难度和垫片硬度的重要指标。
掌握不同垫片之间 y 值的巨大差异，有助于避免泄漏和过度拧紧引起的故障。
在批量化工装置中，这些知识在低压垫片选型时尤其实用。
如果你在化工装置的设计、维护或运行中遇到垫片相关的问题，欢迎在评论区留言交流。
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