柔性石墨金属缠绕垫片(下称金属石墨缠绕垫片)由一定形状和尺寸的金属带(通常是V形或W形)与柔性石墨填充材料交替缠绕而成,以其结构简单、密封性能优良等特点广泛应用于石油化工、核电、船舶等流程工业领域。目前,国内对金属石墨缠绕垫片工艺参数的研究不够深入、检测标准欠完善,仍以70 MPa作为测试应力,造成金属石墨缠绕垫片分级不明确,有些垫片性能虽能满足测试标准要求,但在实际使用时仍会出现压缩量不足或压溃等问题而导致密封失效。本文针对流程工业领域广泛应用的内外环型金属石墨缠绕垫片,采用试验和有限元模拟分析相结合的方法,研究工艺参数对其性能的影响规律。主要工作如下:首先,选定缠绕密度、顶紧气压和定位环安装尺寸为金属石墨缠绕垫片的主要工艺参数,根据确定的工艺参数制作标准试验样件,并进行压缩回弹试验,结果表明:随着缠绕密度和顶紧气压的增加,垫片的压缩性能降低,回弹性能增加;随着定位环安装尺寸的增大,垫片的压缩性能增加,回弹性能降低。其次,采用商用有限元软件ABAQUS建立金属石墨缠绕垫片的二维轴对称有限元模型,对其压缩回弹过程进行了非线性弹塑性分析。结果表明:数值模拟得到的压缩回弹曲线与试验曲线变化趋势基本相同,但由于垫片压缩过程中,内部变形及应力较为复杂,模拟结果在数值上与试验结果之间还存在偏差。最后,使用AMTEC TEMESfl.ai1垫片综合性能试验机,对不同工艺参数下金属石墨缠绕垫片进行密封性能试验。结果表明:在同一应力水平下,垫片的泄漏率随缠绕密度和顶紧气压的增加而降低,随定位环安装尺寸的减小而降低。研究结果对于优化金属石墨缠绕垫片的分级制造、提高密封性能、指导垫片的合理选型具有重要的工程价值与实际意义。