一种绝缘密封垫片的制作方法

本发明涉及密封件技术领域，具体涉及一种绝缘密封垫片。

背景技术：

绝缘垫片是使用不导电的物质将带电体隔离或防止电流对未保护的金属管路和设备造成干扰。

工作温度低于260℃，工作压力小于8MPa的绝缘垫片组件相对比较成熟，已广泛应用于相关领域。而对于工作温度不低于400℃，工作压力不小于10MPa的绝缘垫片，其在国内外均属于高端专业产品，目前市场上还没有成熟产品。

虽然一些材料在仅耐高温或仅耐高压等单一情况下是理想的，但是却无法具备优良的综合性能，如云母有好的绝缘性，可耐700℃高温，但云母不适用水介质，不耐高压。目前的中低温低压中绝缘垫片一般采用石棉垫片，可耐温度为400℃，工作压力一般不允许超过10MPa，但石棉材料因违反相关环保法规而被禁用。

目前在核电、石化等领域，一些高温高压并且同时伴有温度和压力波动的承压设备法兰，不仅要密封，还需实现法兰绝缘隔离，但因目前绝缘垫片只能满足低温低压或中低温低压要求，对高温高压并且同时伴有压力温度波动下要求绝缘的密封垫片，目前市场上没有可有效满足规范的产品。

因此发明一种高性能绝缘垫片，可在高温、高压及一定的温度和压力波动下能够满足绝缘和密封的垫片是必要的。

技术实现要素：

本发明提供一种绝缘密封垫片，其可在高温、高压及一定的温度和压力波动下满足绝缘和密封要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种绝缘密封垫片，其特征在于：包括环状的金属骨架，所述金属骨架的两轴向端面为相互平行的平面，所述金属骨架的两所述轴向端面向外依次设置有第一过渡层、第一绝缘层和密封层，所述第一过渡层完全覆盖所述金属骨架的所述轴向端面，所述第一绝缘层完全覆盖所述第一过渡层且所述密封层完全覆盖所述第一绝缘层。

进一步的，所述垫片还包括自所述金属骨架的内环面和外环面分别向外依次设置的第二过渡层和第二绝缘层。

进一步的，所述第二过渡层完全覆盖所述金属骨架的所述内环面和所述外环面，所述第二绝缘层完全覆盖所述第二过渡层。

进一步的，所述第一过渡层、所述第一绝缘层、所述第二过渡层和所述第二绝缘层通过喷涂或3D打印的方法沉积于所述金属骨架上，所述喷涂方法包括激光喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂。

进一步的，所述金属骨架为不锈钢材质或镍铬铁合金，所述第一过渡层和所述第二过渡层为奥氏体不锈钢或镍基合金，所述第一过渡层和所述第二过渡层的材质相同或不同。

进一步的，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层采用陶瓷材料，所述陶瓷材料包括氧化铝、碳化硅和氮化硅，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层的材质相同或不同。

进一步的，所述第一过渡层、所述第一绝缘层、所述第二过渡层、所述第二绝缘层和所述密封层的厚度均不大于1mm。

进一步的，所述第一过渡层、所述第一绝缘层、所述第二过渡层、所述第二绝缘层和所述密封层的厚度为0.2-0.5mm。

进一步的，所述密封层的材质为石墨或云母。

进一步的，所述密封层采用贴覆的方式设于所述第一绝缘层上。

采用以上技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的垫片不仅具备密封功能，还能实现与法兰的绝缘隔离，并且能够承受高温高压及一定的温度和压力波动。本发明的垫片可满足温度不高于650℃、工作压力不高于50MPa、绝缘电阻不高于150MΩ的工况条件。

附图说明

附图1为本发明的垫片一种实施方式的结构示意图；

附图2为本发明的垫片另一种实施方式的结构示意图；

附图3为本发明中垫片第一种使用示例的结构示意图；

附图4为本发明中垫片第二种使用示例的结构示意图。

其中，

100、垫片；

101、金属骨架；102、第一过渡层；103、第一绝缘层；104、密封层；105、第二过渡层；106、第二绝缘层；

200、第一法兰；

300、第二法兰；

400、支撑骨架；401、通孔；

500、绝缘介质。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种绝缘密封垫片100，包括环状的金属骨架101，金属骨架101的两轴向端面为相互平行的平面，金属骨架101的两轴向端面向外依次设置有第一过渡层102、第一绝缘层103和密封层104，第一过渡层102完全覆盖金属骨架101的轴向端面，第一绝缘层103完全覆盖第一过渡层102且密封层104完全覆盖第一绝缘层103。

作为本发明垫片的另一种实施方式，如图2所示，垫片100还包括自金属骨架101的内环面和外环面分别向外依次设置的第二过渡层105和第二绝缘层106。

优选的，第二过渡层105完全覆盖金属骨架101的内环面和外环面，并且第二绝缘层106完全覆盖第二过渡层105。

金属骨架101的材料可采用不锈钢(06Cr17Ni12Mo2)、镍铬铁合金（Inconel718）等。

第一过渡层102和第二过渡层105的材料可采用奥氏体不锈钢或镍基合金。第一过渡层102和第二过渡层105可以选用相同的材料或不同的材料。

可采用喷涂（如激光喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂等）或3D打印等方法，在金属骨架101表面形成第一过渡层102和第二过渡层105。第一过渡层102和第二过渡层105可以一体成型也可以独立成型。第一过渡层102和第二过渡层105的单位长度热变形量介于金属骨架和绝缘层之间，用以防止在高低温变化中因金属骨架101和第一绝缘层103/第二绝缘层106变形不协调而造成第一绝缘层103/第二绝缘层106裂纹。

第一绝缘层103和第二绝缘层106起绝缘作用。第一绝缘层103和第二绝缘层106的材料可采用陶瓷材料或其它绝缘材料，如氧化铝、碳化硅、氮化硅等。第一绝缘层103和第二绝缘层106选用的材料可以相同或不同。类似的，可采用喷涂（如激光喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂等）或3D打印等方法形成第一绝缘层103和第二绝缘层106。第一绝缘层103和第二绝缘层106可以一体成型也可以独立成型。

密封层104的材料可选用石墨、云母等高温材料。密封层104采用贴覆的方式设于第一绝缘层103上。

第一过渡层102、第一绝缘层103、第二过渡层105、第二绝缘层106和密封层104的厚度均不大于1mm。

优选的，第一过渡层102、第一绝缘层103、第二过渡层105、第二绝缘层106和密封层104的厚度为0.2-0.5mm。

进一步优选的，第一过渡层102、第一绝缘层103、第二过渡层105、第二绝缘层106和密封层104的厚度均为0.3mm。

附图3为采用本发明中垫片100的第一种使用示例。

在该实施例中，第一法兰200和第二法兰300之间安装有支撑骨架400，支撑骨架400可对法兰中的绝缘介质500进行加热，并且支撑骨架400的中部设有将第一法兰200和第二法兰300中的介质相贯通的通孔401。本实施例中，第一法兰200和第二法兰300为非带电体，支撑骨架400为带电体。垫片100包括两个，其中一个垫片100设于第一法兰200和支撑骨架400之间，其密封层104分别与第一法兰200以及支撑骨架400的一个轴向端面相紧密贴触。另一个法兰设于支撑骨架400和第二法兰300之间，其密封层104分别与第二法兰300以及支撑骨架400的另一个轴向端面相紧密贴触。从而可以在高温、高压及一定的温度和压力波动下满足绝缘和密封要求。

附图4为采用本发明中垫片100的第二种使用示例。当然，也可采用本发明其它实施方式中的垫片100。

在该实施例中，垫片100设于第一法兰200和第二法兰300之间，第一法兰200和第二法兰300均为带电体，垫片100的密封层104分别与第一法兰200以及第二法兰300的轴向端面相紧密贴触。垫片100用于第一法兰200和第二法兰300之间的绝缘以及密封。

本发明的垫片100不仅具备密封功能，还能实现与法兰的绝缘隔离，并且能够承受高温高压及一定的温度和压力波动。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。