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(fa)(fa)蘭密(mi)(mi)封(feng)接頭的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)失效(xiao)主要表現為泄(xie)漏(lou)。在各行(xing)業(ye)的(de)(de)管道系統(tong)和裝(zhuang)置(zhi)中,因(yin)法(fa)(fa)蘭密(mi)(mi)封(feng)接頭密(mi)(mi)封(feng)失效(xiao),輕則(ze)造(zao)成能源、原材料的(de)(de)浪費,重(zhong)則(ze)導致設備報廢、停(ting)(ting)工(gong)停(ting)(ting)產、人員傷亡和嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)環境污(wu)染。因(yin)此,現代石油、化工(gong)等工(gong)業(ye)對管道裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)提出了非常嚴(yan)格的(de)(de)要求(qiu)。
法蘭(lan)密封接頭中(zhong)的(de)主要零件為法蘭(lan)及(ji)墊片,它們通常以一(yi)個獨立的(de)標準件出現。目前,法蘭(lan)及(ji)墊片都已標準化。
一、法蘭
法蘭(lan)術語見(jian)表2-1。
表2-1 法蘭術語 | ||
序號(hao) | 術 語 | 定 義(yi) |
1 | 法蘭 | 墊片連接總(zong)成的(de)基礎部件(jian),帶(dai)有(you)堅固的(de)向心(xin)伸出(chu)凸(tu)緣,目的(de)是把兩件(jian)或多件(jian)過程裝置連接起來 |
2 | 平(ping)面法(fa)蘭 | 整個耦合面(mian)為(wei)平(ping)(ping)面(mian)或全平(ping)(ping)面(mian)的法蘭 |
3 | 凸面法蘭(lan) | 法(fa)蘭(lan)的(de)接合面凸出了一部分,該法(fa)蘭(lan)是以它的(de)邊緣連接部分發生接觸,而(er)它的(de)表面不在螺栓圓周處與其他部件接觸。正規情況下(xia),墊(dian)片的(de)遮(zhe)蓋部分伸出到螺栓的(de)內側。 |
4 | 凹凸(tu)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(huan)連(lian)接面法蘭 | 該(gai)類型為環形(xing)接頭(tou)法蘭(也稱為AP1環)。兩(liang)片法蘭上都加工(gong)有溝槽,它所(suo)裝的密封墊(dian)片一般用硬(ying)金(jin)屬制造。 |
二、墊片
墊片術語(yu)見表2-2。
表 2-2 墊片術(shu)語 | ||
序號 | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 墊片 | 置于配合面間幾(ji)何形狀符合要求的薄(bo)斷面密封件 |
a. 非金屬墊片(pian) | 由非金屬材料制(zhi)成的墊(dian)片 | |
b. 金屬墊片 | 由金屬材料制成的墊片 | |
2 | 復合(he)墊片(pian) | 兩種以(yi)上材料(liao)按需要復合而成(cheng)的墊片 |
a. 石棉橡膠墊片 | 由石棉橡膠(jiao)板制成(cheng)的墊片 | |
b. 金屬包(bao)覆墊片 | 由金屬薄板包覆非金屬材(cai)料而成的墊片 | |
c. 聚四氟乙烯(xi)包(bao)覆墊片 | 表面有聚四氟乙烯(xi)包覆層的墊(dian)片(pian) | |
d. 柔性(xing)石墨包覆墊片 | 金屬(shu)包覆墊(dian)外面再包覆柔性石墨的墊(dian)片 | |
e. 纏繞墊片(pian) | 成型的(de)金(jin)屬(shu)帶與非金(jin)屬(shu)同軸線同平面交替螺(luo)旋纏(chan)繞而成的(de)墊片 | |
f. 纏(chan)繞-金(jin)屬包覆組合墊片 | 以有筋條的金屬包覆墊(dian)(dian)為基體,在(zai)外圓周上(shang)再纏繞成纏繞墊(dian)(dian)的組(zu)合墊(dian)(dian)片,用于(yu)多層換(huan)熱器 | |
g. 骨架(jia)式(shi)柔性石墨(mo)墊片 | 柔(rou)性(xing)石(shi)墨和骨架按特定工藝復(fu)合而成的(de)墊(dian)片 | |
h. 包覆金屬(shu)環(huan)的橡膠墊片(pian) | 內周(zhou)邊包覆金(jin)屬(shu)環的石棉橡(xiang)膠墊片(pian) | |
i. 金屬增強墊片 | 金屬起增強(qiang)作用(yong)的墊片 | |
j. 編織墊片 | 密封材料編織而成的墊片 |
三、密封結構術語
1. 法蘭連(lian)接密封
法蘭連(lian)接密封件(jian)置于(yu)兩(liang)法蘭的配合(he)面間,靠(kao)擰緊螺栓壓緊密封件(jian)的密封結構(gou)。
2. 突(tu)面(mian)或平面(mian)法蘭密封
法蘭配合面(mian)(mian)為(wei)突(tu)面(mian)(mian)或平(ping)面(mian)(mian)的密封結構,如圖2-1所(suo)示。
3. 凹凸面法蘭密封
法蘭配合面為凹凸面的密封結構,如圖2-2所示。
4. 榫槽(cao)面法(fa)蘭密(mi)封
法蘭配合面為(wei)榫槽面的密(mi)封結構,如圖2-3所示。
5. 八角(jiao)環密封
螺(luo)栓法(fa)蘭連接(jie),八角環靠螺(luo)栓的力預緊(jin),并受(shou)介質壓力的作用而(er)自緊(jin)的密封(feng)結構,如(ru)圖2-4所示。
6. 橢(tuo)圓環密封
螺(luo)栓法蘭(lan)連接,橢圓環靠螺(luo)栓的(de)力(li)預緊(jin),并受介質(zhi)壓(ya)力(li)的(de)作用而自緊(jin)的(de)密(mi)封結(jie)構,如圖(tu)2-5所示。
7. 透鏡(jing)環密封
高壓(ya)(適用壓(ya)力為(wei)32MPa)管道連接處用透鏡墊做密(mi)封(feng)(feng)件的密(mi)封(feng)(feng)結構,如圖2-6所示。
四、墊片(pian)(靜密封(feng))設計(ji)術語(yu)
墊片(靜密封)設計術語見表2-3。
表2-3 墊(dian)片(pian) (靜密封)設(she)計術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 預緊(jin)密封比壓(ya)(y) | 安裝時,預緊螺栓(shuan)達到密封狀態墊片所承受的壓應(ying)力(li) |
2 | 操作(zuo)密封(feng)比(bi)壓 | 操作時,介質壓力(li)(li)抵消了螺栓(shuan)載荷作用于墊片上的部分應力(li)(li)后,還(huan)能保持密封的墊片上的壓應力(li)(li)。它是墊片系數與介質壓力(li)(li)的乘積 |
3 | 墊(dian)片系(xi)數(m) | 操作密封(feng)比壓(ya)與被密封(feng)介質壓(ya)力(li)之比 |
4 | 螺栓操(cao)作載荷(he) | 操作時,保持密封使螺栓受的載(zai)荷。它是介質壓力(li)(li)載(zai)荷與保持密封所需(xu)墊片壓緊力(li)(li)之和。 |
5 | 螺栓預緊載荷(he) | 安(an)裝時,螺(luo)栓為壓(ya)(ya)緊墊(dian)片(pian)使之密封(feng)而承受的(de)載荷。此時墊(dian)片(pian)上的(de)壓(ya)(ya)應力必須達到墊(dian)片(pian)的(de)預緊密封(feng)比壓(ya)(ya) |
6 | 自(zi)緊載荷 | 介質壓力產生(sheng)的自緊力 |
7 | 回(hui)彈力 | 密封作(zuo)為(wei)抵抗外力作(zuo)用而產(chan)生的恢復(fu)原(yuan)形的力 |
8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外直徑(jing)與內直徑(jing)之差的(de)一半(ban) |
9 | 墊(dian)片接觸寬度 | 與(yu)法(fa)蘭配合面可(ke)能接觸的寬度,它隨配合面的形狀不同而不同 |
10 | 墊片基本密(mi)封(feng)寬度 | 根據墊片(pian)接觸(chu)寬度計算的(de)用于確定墊片(pian)有(you)效(xiao)密(mi)封(feng)寬度的(de)墊片(pian)寬度 |
11 | 墊(dian)片有(you)效密封寬度 | 考(kao)慮到法蘭(lan)偏轉的影響(xiang),設計(ji)時根據(ju)墊(dian)(dian)片基本密封寬度按均(jun)方根計(ji)算(suan)的墊(dian)(dian)片寬度 |
五、墊片材料性能術語
墊片材料性能術(shu)語見表(biao)2-4。
表2-4 墊片材料性能術語 | ||
序(xu)號 | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 壓縮率 | 加載時,材料的厚度壓(ya)縮量(liang)與初始厚度之比 |
2 | 彈性 | 固體物(wu)質在應(ying)力(li)作用(yong)下(xia)產生應(ying)變,應(ying)力(li)消失后即恢復原狀的性能(neng) |
3 | 回彈率 | 固體物質(zhi)卸載(zai)時(shi)的回彈量與加載(zai)時(shi)的壓(ya)縮量之比 |
4 | 應力松(song)弛 | 應(ying)(ying)變(bian)不變(bian)而應(ying)(ying)力衰減的一(yi)種過渡應(ying)(ying)力-應(ying)(ying)變(bian)狀態 |
5 | 應力松(song)弛率 | 應力松(song)弛狀態(tai)下(xia)應力衰減的百(bai)分數(shu) |