摘要
金屬密封作為一種特殊的密封材料，在高溫、高壓、輻射和腐蝕性介質等惡劣工作環境中已經使用了幾十年。到目前為止，市場上已經出現了如此多的各種金屬密封件來匹配不同的應用，以至于新用戶有時會困惑于如何從中進行選擇，而如何設計金屬密封解決方案變得至關重要。如果您正在考慮在工程設計中使用金屬密封件，但不確定使用哪種金屬密封圈，那么本文適合您。本文介紹了金屬密封類型的發展，并解釋了您的操作條件如何決定金屬密封類型。
金屬O形圈及其增強形式
金屬O形圈是最基本的金屬密封件。金屬O形圈由高強度金屬管制成，適用于惡劣工作環境。它們是一種可忽略回彈的高壓/高溫密封解決方案。由于其獨特的結構和材料，金屬O形圈可用于高溫（高達750°C）、低溫（低至-270°C）、高壓（高達150Mpa）、高真空（高達1E-9 mmHg）和其他惡劣的靜態密封情況。
通常情況下，標準金屬O形圈應在低壓（低于10bar）和高溫（低于500°C）條件下使用。如果壓力升高，建議在金屬O形圈（也稱為通風金屬O形圈）上開通風孔，以便使用系統壓力提高密封性。如果壓力非常高，例如超過100Mpa，則可以考慮在金屬O形圈管內安裝彈簧。為了應對過大的壓力，內部的彈簧可能會變得柔軟。
在某些應用中，工作溫度相當高（>600°C）；在這種情況下，應考慮使用充氣金屬O形圈。與標準金屬O形圈相比，充氣金屬O形圈內的氣體在高溫下膨脹，使金屬管更難變形。
金屬C形圈及其增強形式
某些密封應用受到法蘭載荷、法蘭移動或兩個變量組合的限制，因此，各種金屬密封設計（如金屬C形圈）被用作金屬O形圈的替代品。
C型環與金屬O型環在類似應用中使用，但提供了額外的靈活性和更低的法蘭負載要求。裝配時的線性壓縮與法蘭密封相當，約為20%，但實現這一點所需的力約為等效金屬O形圈的一半。由于C暴露在壓力下，因此必須為外部和內部壓力應用正確設計和安裝。
其中一種金屬C形圈，設計用于在核部門和其他需要最小泄漏的應用中提供高完整性密封。緊密包裹的螺旋彈簧被一個或兩個金屬套包圍。當使用兩個金屬套時，內部金屬環將能量從彈簧轉移到外部金屬層。外層由多種涂層材料制成，包括高純度銀，比法蘭槽表面更耐用。
應用區域包括高達350 MPa的真空和高達750°C的低溫。彈簧增加了額外的拉伸強度，以考慮法蘭移動。增強的彈簧壓縮導致法蘭負載大于金屬O形環和C形環。壓縮至16%的設計標準需要200–700N/mm。
金屬V形圈
在某些應用中，如燃氣輪機、旋轉裝置、閥門或渦輪增壓器，螺栓力較低，但需要顯著的回彈。如果泄漏率要求較低（如1E-7mbar*l/s），則金屬V形圈適用于該應用。金屬V形圈構建在金屬“V”基底上；預載需求大大低于相應的金屬C型圈和金屬O型圈，但回彈性能幾乎是金屬O型圈的10倍和金屬C型圈的4倍。
金屬U形圈（用于軸向壓力的金屬C形圈）
與金屬O形圈相比，金屬C形圈提供了更好的靈活性，因此金屬C形圈也可以設計為適應軸向壓力。在這種情況下，它也被稱為金屬U形圈，其子狀態更像“U”形。金屬U型圈的典型應用是活塞密封、桿密封、螺栓和閥門應用。
金屬E型圈（W型圈）
在某些操作條件下，如航空航天和管道應用，其溫度較高，需要比V型環更高的回彈性能，但可以提供更低的法蘭載荷（5-25N/mm）。然后針對這些應用設計了金屬E型圈（W型圈）。密封件的標準材料為高鎳合金N07718（合金718）。由于合金718的物理性能，金屬E形環可以實現最高的回彈。
總結
金屬密封設計是一項系統工程。要為您的應用選擇最佳的金屬密封類型，不僅要考慮泄漏率要求，還要考慮所有工作變量，如溫度、壓力、法蘭負載和法蘭移動。如果您不確定在您的應用中使用哪種金屬密封件，請聯系Sonkit尋求最佳解決方案。
