不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼法蘭、密封墊片及緊固螺栓三個元件組成的一個密封組件,起著連接管子、泵、閥門、壓力容器及各種承壓設備的重要作用,它是機械、石油、化工、石化、水利、電力、輕工、紡織、船舶、制藥及核工業等部門管道系統和裝置中應用最廣泛的一種管道連接件。據統計,在石油化工領域,僅一個大型煉油廠所使用的法蘭密封接頭總數就達到20萬個以上。
法蘭密(mi)封(feng)接頭(tou)的密(mi)封(feng)失(shi)效主要表現為泄漏(lou)。在各行業(ye)的管道(dao)系統和裝置中,因(yin)法蘭密(mi)封(feng)接頭(tou)密(mi)封(feng)失(shi)效,輕則(ze)造(zao)成(cheng)能源、原材料(liao)的浪費,重(zhong)則(ze)導致設備報廢、停(ting)工(gong)停(ting)產(chan)、人員傷亡(wang)和嚴重(zhong)的環(huan)境污染(ran)。因(yin)此,現代石油、化工(gong)等工(gong)業(ye)對(dui)管道(dao)裝置的密(mi)封(feng)提出了(le)非常嚴格的要求。
法蘭(lan)密封接頭中的(de)主要零件(jian)為法蘭(lan)及墊(dian)片,它(ta)們通常以一個(ge)獨立的(de)標準件(jian)出現。目前(qian),法蘭(lan)及墊(dian)片都已標準化。
一、法蘭
法蘭(lan)術語見表2-1。
| 表2-1 法蘭術語 | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 法蘭 | 墊片連(lian)接總成的基礎部件(jian),帶有堅固的向心伸出(chu)凸緣(yuan),目的是把兩(liang)件(jian)或多件(jian)過程裝置(zhi)連(lian)接起來 |
| 2 | 平面法蘭 | 整個耦合面(mian)(mian)為平面(mian)(mian)或全(quan)平面(mian)(mian)的法蘭 |
| 3 | 凸面(mian)法蘭 | 法(fa)蘭的(de)(de)接合面凸出了一(yi)部(bu)分,該法(fa)蘭是以(yi)它(ta)的(de)(de)邊(bian)緣連接部(bu)分發生接觸,而它(ta)的(de)(de)表面不在螺(luo)栓(shuan)圓周(zhou)處與(yu)其他(ta)部(bu)件接觸。正規情況下,墊片(pian)的(de)(de)遮(zhe)蓋部(bu)分伸出到螺(luo)栓(shuan)的(de)(de)內側。 |
| 4 | 凹凸面法蘭 | 又稱插口法蘭(也即所謂的陰陽面法蘭),它夾持半封閉的墊片。陰法蘭的深度等于或略大于陽法蘭的高度,以避免墊片被壓縮 時兩片法蘭發生直接接觸的可能性。 |
| 5 | 榫槽面法蘭 | 法蘭密封面采用榫槽配合,可將墊片封閉起來。槽面深度等于或略大于榫面高度。通常密封墊片與法蘭凸榫同寬。這種法蘭結構 對墊片施加的密封壓力很高。 |
| 6 | 環連接面法蘭 | 該(gai)類型為環(huan)形(xing)接頭法蘭(lan)(也(ye)稱為AP1環(huan))。兩片(pian)法蘭(lan)上都加工(gong)有溝槽(cao),它所裝的密封(feng)墊片(pian)一般用硬金屬制造。 |
二、墊片
墊片術語(yu)見表(biao)2-2。
| 表(biao) 2-2 墊片術語 | ||
| 序(xu)號 | 術 語(yu) | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置于配合(he)面間幾何(he)形狀符合(he)要求(qiu)的薄斷面密封件 |
| a. 非(fei)金屬墊片 | 由非金(jin)屬材料制成的(de)墊片 | |
| b. 金屬墊片 | 由(you)金屬材料制成的(de)墊片 | |
| 2 | 復(fu)合墊(dian)片 | 兩種(zhong)以上材料按需要復合而成的墊片 |
| a. 石棉橡(xiang)膠墊片(pian) | 由石棉橡(xiang)膠板制成的墊片 | |
| b. 金屬包覆墊片 | 由金(jin)屬薄板包覆(fu)非金(jin)屬材(cai)料而成的墊片 | |
| c. 聚四(si)氟乙烯(xi)包(bao)覆墊片(pian) | 表面有聚四氟乙(yi)烯(xi)包覆層的(de)墊片 | |
| d. 柔性石墨包覆墊片 | 金屬(shu)包覆墊外面再包覆柔性石墨的墊片 | |
| e. 纏繞墊(dian)片 | 成型(xing)的(de)金屬帶與非金屬同軸線同平(ping)面交(jiao)替螺旋纏繞而成的(de)墊(dian)片 | |
| f. 纏繞-金(jin)屬(shu)包覆組(zu)合墊片 | 以有(you)筋(jin)條的金屬包覆墊為基(ji)體,在外圓周上再纏繞成纏繞墊的組合墊片,用于多(duo)層換(huan)熱器(qi) | |
| g. 骨架(jia)式柔(rou)性石墨墊(dian)片(pian) | 柔性石(shi)墨和骨架按(an)特定工藝(yi)復合而(er)成的(de)墊片(pian) | |
| h. 包覆金屬(shu)環的橡膠墊片 | 內(nei)周邊(bian)包覆金屬環的石棉橡膠(jiao)墊(dian)片 | |
| i. 金(jin)屬(shu)增強墊片 | 金屬起增強作用的墊(dian)片 | |
| j. 編織(zhi)墊片 | 密封材料(liao)編(bian)織而成的(de)墊片 | |
三、密封結構術語
1. 法蘭(lan)連接密封(feng)
法蘭連接密封件置于兩法蘭的配合(he)面(mian)間,靠擰(ning)緊螺(luo)栓壓(ya)緊密封件的密封結構。
2. 突面(mian)或平面(mian)法(fa)蘭密(mi)封(feng)
法(fa)蘭配合面為突面或(huo)平面的密(mi)封(feng)結(jie)構(gou),如圖2-1所示。

3. 凹凸面法(fa)蘭密封
法(fa)蘭配(pei)合面(mian)為凹凸面(mian)的密封結(jie)構,如(ru)圖2-2所示。

4. 榫槽面(mian)法蘭密(mi)封
法蘭配合面為榫槽面的密封(feng)結構,如圖2-3所(suo)示(shi)。

5. 八角(jiao)環密封
螺栓(shuan)法蘭連(lian)接,八角環靠(kao)螺栓(shuan)的(de)力(li)(li)預緊,并受介質壓力(li)(li)的(de)作用(yong)而自緊的(de)密封(feng)結構,如圖(tu)2-4所(suo)示。

6. 橢(tuo)圓環密封
螺(luo)(luo)栓(shuan)法蘭連接,橢圓環靠螺(luo)(luo)栓(shuan)的力預緊,并受介質壓力的作(zuo)用(yong)而自緊的密封(feng)結構,如圖(tu)2-5所示。

7. 透鏡環(huan)密封
高(gao)壓(適用壓力為32MPa)管道連接處用透鏡(jing)墊做密封件(jian)的密封結構,如(ru)圖2-6所示。

四、墊(dian)片(靜(jing)密封)設計術語(yu)
墊片(pian)(靜密封(feng))設計(ji)術語見表2-3。
| 表(biao)2-3 墊片 (靜密封)設計術(shu)語 | ||
| 序號(hao) | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 預緊(jin)密封比壓(y) | 安裝時,預緊螺栓達到密封狀(zhuang)態墊片(pian)所承(cheng)受的壓應力 |
| 2 | 操(cao)作(zuo)密(mi)封(feng)比壓 | 操作(zuo)時,介質壓(ya)(ya)力抵消了(le)螺栓(shuan)載荷作(zuo)用(yong)于(yu)墊片(pian)(pian)上的部分應力后,還能(neng)保持密封的墊片(pian)(pian)上的壓(ya)(ya)應力。它是墊片(pian)(pian)系數與介質壓(ya)(ya)力的乘(cheng)積(ji) |
| 3 | 墊(dian)片系數(m) | 操(cao)作密封比壓與被(bei)密封介質壓力(li)之比 |
| 4 | 螺栓操(cao)作載荷 | 操作時,保(bao)持密封(feng)使螺栓受的載(zai)荷(he)。它是介質壓力(li)載(zai)荷(he)與保(bao)持密封(feng)所需墊片壓緊力(li)之和。 |
| 5 | 螺栓(shuan)預緊載荷 | 安(an)裝時(shi),螺栓(shuan)為壓緊墊片(pian)使之密封(feng)而承受的載荷。此時(shi)墊片(pian)上的壓應力必須達到墊片(pian)的預(yu)緊密封(feng)比(bi)壓 |
| 6 | 自緊載荷 | 介質壓(ya)力(li)(li)產生的(de)自(zi)緊力(li)(li) |
| 7 | 回彈力 | 密(mi)封作為抵抗外力作用而(er)產生(sheng)的恢復原形的力 |
| 8 | 墊片幾何寬度 | 墊片(pian)外直徑(jing)與內直徑(jing)之差的一半(ban) |
| 9 | 墊片(pian)接(jie)觸寬(kuan)度 | 與法蘭配合面可能接觸的寬度,它隨配合面的形狀不(bu)同而不(bu)同 |
| 10 | 墊(dian)片基本密封(feng)寬度 | 根據墊片(pian)接觸寬度(du)計(ji)算(suan)的(de)用于確(que)定墊片(pian)有(you)效(xiao)密封(feng)寬度(du)的(de)墊片(pian)寬度(du) |
| 11 | 墊片(pian)有(you)效密(mi)封寬度 | 考慮到法蘭(lan)偏轉(zhuan)的(de)影響,設計(ji)時根(gen)據墊片(pian)基本密封寬度(du)(du)按均方根(gen)計(ji)算(suan)的(de)墊片(pian)寬度(du)(du) |
五、墊(dian)片材料(liao)性能術語
墊片材料(liao)性能術語見表2-4。
| 表2-4 墊(dian)片材料(liao)性能術(shu)語(yu) | ||
| 序(xu)號 | 術 語(yu) | 定 義 |
| 1 | 壓縮率(lv) | 加載時(shi),材(cai)料的(de)厚度(du)壓縮量(liang)與初始(shi)厚度(du)之比 |
| 2 | 彈性 | 固體物質在應力(li)作用下產生應變,應力(li)消失后即恢復(fu)原狀(zhuang)的(de)性能 |
| 3 | 回彈率(lv) | 固體物質卸載(zai)(zai)時(shi)的(de)回彈量與加載(zai)(zai)時(shi)的(de)壓縮量之比 |
| 4 | 應力松弛 | 應變(bian)不變(bian)而應力衰減的一種過(guo)渡應力-應變(bian)狀(zhuang)態 |
| 5 | 應力松弛(chi)率 | 應(ying)力松弛(chi)狀態下(xia)應(ying)力衰減(jian)的百分數 |

