高压管道连接中，广泛使用透镜垫密封结构。透镜垫的密封面均为球面，与管道的锥形密封面相接触，初始状态为一环线。在预紧力作用下，透镜垫在接触处产生塑性变形，环线变成环带，密封性能较好。由于接触面是由球面和斜面自然形成，垫片易对中。透镜垫片密封属于强制密封，密封面为球面与锥面相接触，易出现压痕，零件的互换性较差。此外，垫片制造成本较高，加工也较困难。
金属透镜垫性能特点：
1、耐温、耐高压，适用于高压法兰；
2、密封持久可靠；
3、适应压力、温度有波动的工况条件；
金属透镜垫应用范围：我国通用机械行业现行角式高压阀门端法兰，采用透镜垫密封，其适用公称压力为16.0～32.0Mpa；公称通径为3～200mm；使用温度为－30～200℃，常用于高压含氢含酸介质的密封。
金属环垫来源于美国，在20世纪20年代使用于锅炉领域，后来用于人孔盖，高压釜其它窗口的密封，以后在石油生产和炼油工业中格外受到重视。随着蒸汽动力装置的温度和压力增加，金属环垫的用途就越来越广泛。
金属透镜垫材料材质选择：
|
材料 |
硬度范围 |
标示 |
温度℃ |
||
|
Brinell HB |
Rocknell HB |
Min |
Max |
||
|
Soft Iron |
90 |
56 |
P |
-40 |
540 |
|
Low C/S |
120 |
68 |
S |
-60 |
500 |
|
SS410 |
170 |
86 |
S410 |
-40 |
850 |
|
SS304 |
160 |
83 |
S304 |
-250 |
540 |
|
SS316 |
160 |
83 |
S316 |
-200 |
815 |
|
SS347 |
160 |
83 |
S347 |
-200 |
870 |
|
4-6%Cr,0.5% Mo, |
130 |
72 |
F5 |
-40 |
650 |
|
Copper |
80 |
-- |
C |
-100 |
315 |
|
Aluminum |
35 |
-- |
A |
-200 |
425 |
|
Inconel 600 |
150 |
78 |
Y |
-100 |
1095 |
|
Inconel 825 |
150 |
78 |
W |
-100 |
1095 |
|
Monel 400 |
150 |
78 |
M |
-100 |
760 |
|
Titanium |
215 |
77 |
T |
-200 |
540 |
|
Nikel 200 |
110 |
58 |
N |
-200 |
760 |
|
Hastelloy B2 |
230 |
121 |
X1 |
-100 |
1095 |
|
Hastelloy C276 |
210 |
110 |
X2 |
-100 |
1095 |
金属透镜垫的尺寸偏差：
|
尺寸名称 |
代 号 |
偏差 |
|
环垫的节径 |
P |
±0.18 |
|
环垫的宽度 |
A |
+0.20 0 |
|
环垫的高度 |
H |
+0.20 0 |
|
金属透镜垫的底面宽度 |
C |
+0.20 0 |
|
角度23° |
-- |
±0.15° |
|
环垫的圆角半径 |
R |
±0.4 |
|
金属透镜垫上所有23°角的平面，其表面粗糙度应不大于0.8μm |
||
金属透镜垫主要性能参数：
|
垫片系数 |
m=5.50-6.50 |
|
垫片使用压力 |
≤32MPa |
|
垫片使用温度 |
-196℃-1000℃ |
|
预紧比压 |
y=126.6-182.8MPa |
金属透镜垫技术标准:
可提供标准和非标准的尺寸，包括API 6A, ASME B16.20，DIN 2693-67，JPI-7S-23-72，DIN-2696-1999 及其它标准。
国内相关标准：
JB/T2777-1992 PN16.0～32.0MPa无孔透镜垫
JB/T2776-2010 阀门零部件 高压透镜垫
JB90-1959 密封面透镜式的法兰用金属垫片