不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼法蘭(lan)、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(lan)密(mi)封接頭的密(mi)封失效主要(yao)表現為泄(xie)漏(lou)。在各行(xing)業的管道(dao)系統和裝(zhuang)置(zhi)中(zhong),因(yin)法蘭(lan)密(mi)封接頭密(mi)封失效,輕則(ze)(ze)造成能(neng)源(yuan)、原(yuan)材料的浪費(fei),重(zhong)則(ze)(ze)導致設備(bei)報廢、停工(gong)停產、人員傷(shang)亡和嚴重(zhong)的環境污染。因(yin)此(ci),現代(dai)石(shi)油、化工(gong)等工(gong)業對管道(dao)裝(zhuang)置(zhi)的密(mi)封提出了非(fei)常嚴格的要(yao)求(qiu)。
法(fa)蘭(lan)(lan)密封接頭中的(de)主要零(ling)件為法(fa)蘭(lan)(lan)及墊片,它們通常(chang)以一個獨(du)立的(de)標準件出(chu)現。目前,法(fa)蘭(lan)(lan)及墊片都(dou)已標準化。
一、法蘭
法蘭術(shu)語見表2-1。
表2-1 法蘭術語 | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 法蘭(lan) | 墊片連(lian)接總成的(de)基礎部件,帶有堅固的(de)向心伸出凸(tu)緣,目的(de)是把(ba)兩件或多件過程裝置連(lian)接起來 |
2 | 平(ping)面(mian)法蘭 | 整個耦合面(mian)為平面(mian)或全平面(mian)的法(fa)蘭 |
3 | 凸面法蘭(lan) | 法蘭的接(jie)(jie)合面(mian)(mian)凸出(chu)了一部分(fen),該法蘭是(shi)以(yi)它的邊緣連接(jie)(jie)部分(fen)發生接(jie)(jie)觸(chu),而(er)它的表面(mian)(mian)不在螺(luo)(luo)栓圓(yuan)周處(chu)與其他部件(jian)接(jie)(jie)觸(chu)。正規(gui)情況(kuang)下,墊片(pian)的遮蓋(gai)部分(fen)伸出(chu)到螺(luo)(luo)栓的內側。 |
4 | 凹凸面法蘭(lan) | 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(lian)接面法蘭 | 該類型為環(huan)形(xing)接頭(tou)法(fa)蘭(也稱(cheng)為AP1環(huan))。兩(liang)片法(fa)蘭上都加(jia)工有(you)溝槽(cao),它所裝的(de)密封墊(dian)片一(yi)般用硬金(jin)屬制造。 |
二、墊(dian)片
墊片術語見表2-2。
表(biao) 2-2 墊片術(shu)語 | ||
序號 | 術(shu) 語 | 定(ding) 義 |
1 | 墊片 | 置于配合面間幾何形狀符合要(yao)求的薄斷面密封件 |
a. 非金(jin)屬墊片 | 由非(fei)金屬材料(liao)制成(cheng)的墊(dian)片 | |
b. 金屬墊片 | 由金(jin)屬材料(liao)制(zhi)成的墊(dian)片 | |
2 | 復合墊片 | 兩(liang)種(zhong)以上材(cai)料按需要復合而成(cheng)的墊片 |
a. 石棉橡(xiang)膠墊(dian)片 | 由石(shi)棉(mian)橡膠(jiao)板制成的墊片 | |
b. 金屬(shu)包覆墊(dian)片 | 由金(jin)屬薄板包覆非金(jin)屬材料(liao)而成的(de)墊片 | |
c. 聚四氟(fu)乙烯包覆(fu)墊片 | 表面有聚四氟乙烯包覆層的墊片 | |
d. 柔性石(shi)墨包覆墊片(pian) | 金屬(shu)包覆(fu)墊外(wai)面再(zai)包覆(fu)柔(rou)性石墨的墊片 | |
e. 纏繞墊(dian)片 | 成型(xing)的金(jin)(jin)屬(shu)帶與非金(jin)(jin)屬(shu)同軸線同平面交替螺旋纏繞而成的墊片 | |
f. 纏繞-金屬包覆組(zu)合墊片(pian) | 以有筋條(tiao)的(de)金屬包覆墊(dian)(dian)為基體,在外圓周上再(zai)纏繞(rao)成纏繞(rao)墊(dian)(dian)的(de)組合墊(dian)(dian)片,用于(yu)多層換熱器 | |
g. 骨架式(shi)柔(rou)性石墨(mo)墊片 | 柔性石墨(mo)和(he)骨架按特定工藝復合而成的墊片 | |
h. 包(bao)覆(fu)金(jin)屬環的橡膠墊(dian)片 | 內周(zhou)邊包覆(fu)金(jin)屬環的石棉(mian)橡(xiang)膠墊(dian)片 | |
i. 金(jin)屬增強墊(dian)片 | 金屬(shu)起增(zeng)強作用的墊片 | |
j. 編織墊片 | 密封(feng)材料編織而成的墊片 |
三、密封結構術語
1. 法蘭連接(jie)密(mi)封
法(fa)蘭連接密封件置于兩法(fa)蘭的配(pei)合面間,靠(kao)擰緊(jin)螺(luo)栓壓緊(jin)密封件的密封結構(gou)。
2. 突(tu)面或平面法蘭密封
法蘭配合(he)面為突面或平面的密封結構,如圖(tu)2-1所示。
3. 凹凸面法(fa)蘭密封(feng)
法蘭(lan)配合面(mian)為凹(ao)凸面(mian)的密封(feng)結構(gou),如(ru)圖(tu)2-2所示。
4. 榫槽(cao)面法蘭密封(feng)
法蘭配合(he)面為榫槽面的密封結構,如圖2-3所示(shi)。
5. 八(ba)角環(huan)密封(feng)
螺栓法蘭(lan)連接,八(ba)角環靠螺栓的力預緊,并受介質壓力的作用(yong)而(er)自(zi)緊的密封(feng)結(jie)構(gou),如圖2-4所示(shi)。
6. 橢圓環密封
螺(luo)栓法蘭連接,橢圓環(huan)靠螺(luo)栓的力(li)(li)預緊(jin),并(bing)受介質壓力(li)(li)的作用而自(zi)緊(jin)的密封結構,如(ru)圖2-5所示。
7. 透鏡環(huan)密封
高壓(適用壓力為32MPa)管(guan)道連接(jie)處(chu)用透鏡墊做密封件的密封結構,如圖2-6所(suo)示。
四、墊片(靜密封)設計術語(yu)
墊片(靜密封)設計術(shu)語見表2-3。
表2-3 墊片 (靜密(mi)封(feng))設計術語 | ||
序(xu)號 | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 預緊密封比壓(y) | 安裝時,預緊螺(luo)栓達到密封狀態墊(dian)片(pian)所承受的壓(ya)應(ying)力 |
2 | 操作(zuo)密封比壓(ya) | 操作時(shi),介質壓(ya)力(li)(li)抵(di)消了螺(luo)栓載荷作用于墊片上的(de)部(bu)分應力(li)(li)后,還能(neng)保持密封(feng)的(de)墊片上的(de)壓(ya)應力(li)(li)。它是(shi)墊片系數與介質壓(ya)力(li)(li)的(de)乘積 |
3 | 墊片系(xi)數(m) | 操作密(mi)封比壓(ya)與被(bei)密(mi)封介(jie)質壓(ya)力之比 |
4 | 螺栓操作(zuo)載荷 | 操作時,保持密封使螺栓受的載荷(he)。它(ta)是介質壓(ya)力(li)載荷(he)與保持密封所需墊片壓(ya)緊力(li)之和。 |
5 | 螺(luo)栓預緊載荷 | 安裝時(shi)(shi),螺栓(shuan)為(wei)壓緊墊(dian)(dian)片使(shi)之密(mi)封(feng)而承受的載荷。此時(shi)(shi)墊(dian)(dian)片上的壓應力必須(xu)達到(dao)墊(dian)(dian)片的預緊密(mi)封(feng)比壓 |
6 | 自(zi)緊載荷 | 介質壓力產生(sheng)的自緊力 |
7 | 回彈力 | 密封作(zuo)為抵抗外力(li)(li)作(zuo)用而產生(sheng)的恢復原形的力(li)(li) |
8 | 墊片幾何(he)寬度 | 墊片外直徑與內(nei)直徑之(zhi)差的一半 |
9 | 墊片接(jie)觸寬(kuan)度 | 與法蘭配合面可能接(jie)觸的(de)寬度,它隨配合面的(de)形狀不同而不同 |
10 | 墊(dian)片基本密封寬度 | 根(gen)據(ju)墊片接觸(chu)寬度(du)計算的(de)用于確定墊片有效(xiao)密(mi)封寬度(du)的(de)墊片寬度(du) |
11 | 墊片有效密(mi)封寬度 | 考慮(lv)到(dao)法蘭偏轉的(de)影響,設計(ji)時根(gen)據墊片(pian)基本密封(feng)寬(kuan)度按均方根(gen)計(ji)算的(de)墊片(pian)寬(kuan)度 |
五、墊片材料性能術(shu)語
墊(dian)片(pian)材(cai)料性能(neng)術語見表2-4。
表(biao)2-4 墊片材料性能(neng)術(shu)語(yu) | ||
序號(hao) | 術(shu) 語 | 定(ding) 義 |
1 | 壓縮(suo)率 | 加載時,材料(liao)的厚(hou)度壓縮量與初(chu)始厚(hou)度之(zhi)比 |
2 | 彈性 | 固體(ti)物質(zhi)在應力作(zuo)用下(xia)產生(sheng)應變(bian),應力消失后即恢復原狀的性能(neng) |
3 | 回彈(dan)率(lv) | 固(gu)體物(wu)質卸載(zai)時(shi)的回(hui)彈(dan)量與加載(zai)時(shi)的壓縮(suo)量之比 |
4 | 應力(li)松弛 | 應變不變而應力衰減(jian)的(de)一種過渡應力-應變狀態 |
5 | 應力松弛率 | 應力(li)松(song)弛狀態下應力(li)衰減的百分(fen)數 |