不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹(xiu)鋼法(fa)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(fa)蘭密(mi)(mi)封(feng)(feng)接頭的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)失(shi)效(xiao)主要表(biao)現為泄漏。在各(ge)行業(ye)的(de)(de)管(guan)道系統和(he)裝置中,因(yin)法(fa)蘭密(mi)(mi)封(feng)(feng)接頭密(mi)(mi)封(feng)(feng)失(shi)效(xiao),輕則(ze)造成能(neng)源、原(yuan)材(cai)料的(de)(de)浪費,重則(ze)導致(zhi)設備報廢、停工停產(chan)、人員(yuan)傷亡和(he)嚴(yan)重的(de)(de)環境污染。因(yin)此,現代石(shi)油、化工等工業(ye)對管(guan)道裝置的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)提出了非常嚴(yan)格的(de)(de)要求。
法蘭(lan)密封接頭中的主要零(ling)件為(wei)法蘭(lan)及(ji)墊片,它們通(tong)常以(yi)一個獨立的標準件出現。目前,法蘭(lan)及(ji)墊片都(dou)已標準化。
一、法蘭
法蘭術語見表2-1。
| 表2-1 法蘭術語(yu) | ||
| 序號 | 術 語(yu) | 定 義 |
| 1 | 法蘭 | 墊(dian)片連接總成的基礎部(bu)件(jian),帶有堅固的向(xiang)心伸出凸緣,目的是(shi)把兩件(jian)或(huo)多件(jian)過(guo)程(cheng)裝置連接起(qi)來 |
| 2 | 平(ping)面法(fa)蘭 | 整個耦(ou)合面(mian)為平(ping)面(mian)或全平(ping)面(mian)的法蘭 |
| 3 | 凸面法蘭 | 法蘭的接(jie)合面凸出(chu)了(le)一部(bu)分,該法蘭是以(yi)它的邊緣連(lian)接(jie)部(bu)分發(fa)生接(jie)觸(chu),而它的表(biao)面不在螺(luo)栓(shuan)圓周(zhou)處與其他(ta)部(bu)件接(jie)觸(chu)。正規情況下(xia),墊片的遮蓋部(bu)分伸出(chu)到螺(luo)栓(shuan)的內側。 |
| 4 | 凹凸(tu)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(sun)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 | 該類型為環(huan)形接頭法(fa)蘭(也稱為AP1環(huan))。兩片(pian)法(fa)蘭上(shang)都加工(gong)有溝(gou)槽(cao),它所(suo)裝的密封墊片(pian)一般用硬金(jin)屬制造。 |
二、墊片
墊片術語見(jian)表2-2。
| 表 2-2 墊片術(shu)語 | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置于(yu)配合面間幾何形狀(zhuang)符合要(yao)求(qiu)的薄斷(duan)面密封(feng)件 |
| a. 非金屬墊片 | 由非金屬材料制成的墊片 | |
| b. 金(jin)屬墊片 | 由金屬材(cai)料制成的(de)墊片 | |
| 2 | 復合墊片 | 兩種以上材(cai)料按需要復(fu)合而(er)成的墊片 |
| a. 石(shi)棉橡膠墊片 | 由石(shi)棉橡膠板(ban)制成的墊片(pian) | |
| b. 金屬包覆墊(dian)片 | 由金屬薄(bo)板包覆非金屬材料(liao)而成(cheng)的墊(dian)片 | |
| c. 聚四氟乙烯包覆墊(dian)片 | 表面有聚四(si)氟乙烯包覆層的墊(dian)片 | |
| d. 柔(rou)性石(shi)墨包(bao)覆墊(dian)片 | 金屬包(bao)覆墊外面再包(bao)覆柔性石墨的(de)墊片 | |
| e. 纏繞墊片(pian) | 成(cheng)型的金屬(shu)帶與非金屬(shu)同軸線(xian)同平面交替螺旋纏(chan)繞而(er)成(cheng)的墊片 | |
| f. 纏繞-金(jin)屬包(bao)覆組合墊片(pian) | 以有筋條的金屬(shu)包覆墊(dian)為(wei)基體,在(zai)外(wai)圓周上(shang)再纏(chan)(chan)繞成纏(chan)(chan)繞墊(dian)的組合墊(dian)片(pian),用于多層換熱器(qi) | |
| g. 骨架式柔(rou)性(xing)石墨墊片 | 柔性(xing)石墨(mo)和骨架按(an)特定工(gong)藝復合而成的(de)墊片 | |
| h. 包覆金屬環的橡膠墊片(pian) | 內周邊包覆金屬環的石(shi)棉橡膠墊(dian)片(pian) | |
| i. 金屬增強墊(dian)片 | 金屬起(qi)增強作用的墊片 | |
| j. 編(bian)織墊(dian)片 | 密封材料編(bian)織而(er)成的墊片 | |
三、密封結構(gou)術語(yu)
1. 法(fa)蘭連接密封
法蘭(lan)連接密封(feng)件(jian)置于兩法蘭(lan)的(de)配合面間,靠擰緊螺栓壓緊密封(feng)件(jian)的(de)密封(feng)結構。
2. 突面或平(ping)面法蘭(lan)密(mi)封
法(fa)蘭配合面(mian)為(wei)突面(mian)或平面(mian)的密封結(jie)構(gou),如圖2-1所示。

3. 凹(ao)凸面法蘭密封
法蘭配合面為凹凸面的(de)密封結構,如圖2-2所示。

4. 榫槽面法蘭密封(feng)
法蘭配(pei)合面為榫槽面的密封結(jie)構,如(ru)圖(tu)2-3所示。

5. 八(ba)角(jiao)環密封
螺栓法(fa)蘭連接,八角(jiao)環靠(kao)螺栓的(de)(de)力預(yu)緊,并受(shou)介質(zhi)壓力的(de)(de)作用(yong)而自緊的(de)(de)密封結構,如(ru)圖2-4所(suo)示。

6. 橢圓環密封
螺栓(shuan)法蘭連接,橢圓環靠(kao)螺栓(shuan)的力(li)預緊,并受介質壓力(li)的作用而自(zi)緊的密封結構,如圖2-5所示。

7. 透(tou)鏡環密封
高壓(適用壓力(li)為32MPa)管道(dao)連接(jie)處用透鏡墊做密封件的密封結構,如圖2-6所示。

四、墊片(靜密封)設計術語(yu)
墊(dian)片(pian)(靜密封)設計術語見(jian)表2-3。
| 表2-3 墊片 (靜(jing)密(mi)封)設計術語 | ||
| 序號 | 術(shu) 語 | 定 義 |
| 1 | 預緊(jin)密封(feng)比(bi)壓(y) | 安裝時,預緊螺栓達到密封狀(zhuang)態墊(dian)片所承受(shou)的壓應(ying)力(li) |
| 2 | 操作密封比(bi)壓 | 操作時,介(jie)質壓力(li)(li)(li)抵消了螺栓載荷(he)作用(yong)于墊(dian)片上(shang)的部分應力(li)(li)(li)后,還能保持密(mi)封(feng)的墊(dian)片上(shang)的壓應力(li)(li)(li)。它(ta)是(shi)墊(dian)片系數與介(jie)質壓力(li)(li)(li)的乘積 |
| 3 | 墊片系數(m) | 操作密(mi)封比壓(ya)與被密(mi)封介質壓(ya)力之比 |
| 4 | 螺栓操作載荷 | 操作時,保持密封(feng)使螺栓受的(de)載(zai)荷。它是介(jie)質壓力(li)載(zai)荷與保持密封(feng)所(suo)需墊片(pian)壓緊(jin)力(li)之和。 |
| 5 | 螺(luo)栓預(yu)緊載荷 | 安裝時(shi),螺栓為壓緊(jin)墊片使之(zhi)密封(feng)而(er)承受的載荷。此時(shi)墊片上的壓應力必須達到墊片的預緊(jin)密封(feng)比壓 |
| 6 | 自(zi)緊載荷(he) | 介質壓(ya)力產(chan)生的(de)自緊(jin)力 |
| 7 | 回彈力 | 密(mi)封作(zuo)為抵(di)抗外力作(zuo)用而產生的恢復原形(xing)的力 |
| 8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外直徑與內直徑之差(cha)的一(yi)半 |
| 9 | 墊(dian)片接(jie)觸(chu)寬度 | 與(yu)法蘭配(pei)合(he)面可能接觸的寬度(du),它隨配(pei)合(he)面的形(xing)狀不同(tong)而不同(tong) |
| 10 | 墊片基本密(mi)封寬(kuan)度 | 根據(ju)墊片(pian)接觸寬(kuan)度(du)(du)(du)計算的(de)用于確定墊片(pian)有效密封寬(kuan)度(du)(du)(du)的(de)墊片(pian)寬(kuan)度(du)(du)(du) |
| 11 | 墊片有效密封寬度 | 考慮到(dao)法蘭偏轉的影響,設計時(shi)根(gen)據墊片(pian)基本密封寬(kuan)度按均方根(gen)計算的墊片(pian)寬(kuan)度 |
五、墊片材(cai)料(liao)性能術(shu)語
墊片材(cai)料(liao)性能(neng)術(shu)語(yu)見表2-4。
| 表2-4 墊片(pian)材料性能術語 | ||
| 序(xu)號(hao) | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 壓縮率 | 加(jia)載(zai)時,材(cai)料的厚度(du)壓縮(suo)量與初始厚度(du)之比(bi) |
| 2 | 彈性 | 固體物質在應(ying)力作用下產生應(ying)變,應(ying)力消失后即恢復原狀的性能 |
| 3 | 回彈率(lv) | 固體物質卸載(zai)時的回彈量與加載(zai)時的壓縮(suo)量之比 |
| 4 | 應力松弛 | 應變不變而(er)應力衰減的一種過渡(du)應力-應變狀態 |
| 5 | 應力松弛率 | 應(ying)力松(song)弛狀態下應(ying)力衰減(jian)的百(bai)分數 |

