不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹(xiu)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(fa)蘭(lan)(lan)密(mi)封接頭(tou)的(de)密(mi)封失效主要表(biao)現為泄漏。在各行業(ye)(ye)的(de)管(guan)(guan)道系統和(he)裝置(zhi)中,因(yin)法(fa)蘭(lan)(lan)密(mi)封接頭(tou)密(mi)封失效,輕則造成能源、原材料的(de)浪費,重(zhong)(zhong)則導致設備報廢、停(ting)工停(ting)產、人員傷亡和(he)嚴(yan)(yan)重(zhong)(zhong)的(de)環境污染(ran)。因(yin)此,現代(dai)石(shi)油(you)、化工等工業(ye)(ye)對(dui)管(guan)(guan)道裝置(zhi)的(de)密(mi)封提出了(le)非常嚴(yan)(yan)格的(de)要求(qiu)。
法蘭密封接(jie)頭中(zhong)的(de)主(zhu)要零件為法蘭及墊(dian)(dian)片,它們通常以(yi)一個(ge)獨立(li)的(de)標(biao)準件出現。目前(qian),法蘭及墊(dian)(dian)片都(dou)已標(biao)準化。
一、法蘭
法蘭術(shu)語見表2-1。
| 表2-1 法蘭術語 | ||
| 序號 | 術(shu) 語 | 定(ding) 義(yi) |
| 1 | 法蘭 | 墊(dian)片連(lian)接總成的(de)基礎部件(jian),帶有堅固的(de)向心伸出(chu)凸緣(yuan),目的(de)是把兩件(jian)或(huo)多件(jian)過程(cheng)裝置連(lian)接起(qi)來 |
| 2 | 平面法蘭 | 整個耦合面為平面或全平面的(de)法蘭(lan) |
| 3 | 凸面法蘭 | 法蘭(lan)的(de)接(jie)合面(mian)凸出(chu)(chu)了一部分(fen),該法蘭(lan)是以它的(de)邊緣連接(jie)部分(fen)發生接(jie)觸,而它的(de)表面(mian)不在螺(luo)栓(shuan)圓周處與其(qi)他(ta)部件接(jie)觸。正規情況(kuang)下(xia),墊片的(de)遮蓋部分(fen)伸出(chu)(chu)到螺(luo)栓(shuan)的(de)內(nei)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(fa)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(fa)蘭(lan) | 該類型為環(huan)形接頭法(fa)蘭(也稱為AP1環(huan))。兩(liang)片法(fa)蘭上都加工有(you)溝槽,它所裝的密封墊片一般用硬金(jin)屬(shu)制造。 |
二、墊片
墊(dian)片術語(yu)見(jian)表(biao)2-2。
| 表(biao) 2-2 墊(dian)片(pian)術語 | ||
| 序號 | 術 語(yu) | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置于配合(he)面間幾何形狀符合(he)要求的薄(bo)斷(duan)面密(mi)封件(jian) |
| a. 非金屬墊片 | 由非金屬材料(liao)制成的墊片 | |
| b. 金屬墊片 | 由金屬材料制成的墊(dian)片(pian) | |
| 2 | 復(fu)合墊片 | 兩種以上材(cai)料按需要復合而成的(de)墊片 |
| a. 石棉(mian)橡膠墊片 | 由(you)石棉橡膠板(ban)制成的墊片 | |
| b. 金屬包(bao)覆墊片(pian) | 由金(jin)屬薄板包覆非(fei)金(jin)屬材料而成的(de)墊片 | |
| c. 聚四氟乙烯包覆墊片 | 表(biao)面有聚四(si)氟(fu)乙烯(xi)包覆層(ceng)的墊片 | |
| d. 柔性石墨包覆墊片 | 金屬(shu)包覆墊(dian)外面再(zai)包覆柔性石墨(mo)的墊(dian)片 | |
| e. 纏繞墊片 | 成型的(de)金(jin)屬帶與非金(jin)屬同軸線同平面交(jiao)替(ti)螺旋纏繞而(er)成的(de)墊片 | |
| f. 纏(chan)繞(rao)-金屬包覆組合(he)墊片 | 以(yi)有筋條的金屬包覆墊為(wei)基體,在(zai)外圓周(zhou)上(shang)再纏繞成纏繞墊的組合墊片,用于多層換熱(re)器 | |
| g. 骨架式柔性石墨(mo)墊片 | 柔性石(shi)墨和骨架按特定工(gong)藝(yi)復合而成(cheng)的(de)墊片 | |
| h. 包覆金屬(shu)環的橡(xiang)膠墊片 | 內(nei)周邊包(bao)覆金屬環的石棉(mian)橡膠(jiao)墊片(pian) | |
| i. 金(jin)屬(shu)增強墊片 | 金屬起增強作用(yong)的墊(dian)片 | |
| j. 編織墊片 | 密封材(cai)料編織而成的墊片 | |
三、密(mi)封結構(gou)術語(yu)
1. 法蘭連接密封
法蘭連接密封(feng)件(jian)置于兩法蘭的(de)配合(he)面(mian)間(jian),靠(kao)擰緊(jin)螺栓(shuan)壓緊(jin)密封(feng)件(jian)的(de)密封(feng)結構。
2. 突面或平面法蘭密封
法(fa)蘭配合(he)面為(wei)突面或平面的(de)密封(feng)結構,如(ru)圖2-1所示。

3. 凹凸面法蘭密(mi)封
法蘭配合面(mian)為凹(ao)凸面(mian)的密(mi)封結構,如圖2-2所示(shi)。

4. 榫槽面法蘭密(mi)封
法(fa)蘭(lan)配(pei)合面為榫(sun)槽面的密封結構,如圖2-3所示。

5. 八角(jiao)環(huan)密封
螺(luo)栓(shuan)法蘭連(lian)接,八角環靠螺(luo)栓(shuan)的力(li)預緊,并受(shou)介(jie)質壓(ya)力(li)的作用而自(zi)緊的密封(feng)結構,如圖2-4所示(shi)。

6. 橢圓環密封
螺(luo)(luo)栓(shuan)(shuan)法蘭連接,橢圓(yuan)環靠螺(luo)(luo)栓(shuan)(shuan)的(de)力預(yu)緊(jin)(jin),并受介質壓力的(de)作用而自(zi)緊(jin)(jin)的(de)密封(feng)結構,如(ru)圖(tu)2-5所示。

7. 透鏡環密封
高壓(適用壓力為32MPa)管道連接(jie)處用透鏡墊做密封件的密封結構,如(ru)圖2-6所示。

四、墊片(pian)(靜(jing)密封(feng))設計術語(yu)
墊片(靜密(mi)封)設計術語見(jian)表2-3。
| 表2-3 墊片 (靜(jing)密封)設計(ji)術語 | ||
| 序(xu)號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 預緊密封比壓(y) | 安裝時(shi),預緊螺栓達到密封狀態墊片所承(cheng)受(shou)的壓應力 |
| 2 | 操作密(mi)封(feng)比壓 | 操(cao)作(zuo)(zuo)時,介質壓(ya)力(li)抵消(xiao)了螺栓(shuan)載荷(he)作(zuo)(zuo)用于墊片上(shang)的(de)部分應力(li)后,還(huan)能保持密封的(de)墊片上(shang)的(de)壓(ya)應力(li)。它是墊片系數與介質壓(ya)力(li)的(de)乘積 |
| 3 | 墊(dian)片系數(shu)(m) | 操(cao)作(zuo)密封(feng)比(bi)壓與被密封(feng)介質壓力之比(bi) |
| 4 | 螺栓操作載荷 | 操作時(shi),保持密封使(shi)螺栓(shuan)受的載荷。它是(shi)介(jie)質壓(ya)力(li)載荷與保持密封所需(xu)墊(dian)片(pian)壓(ya)緊力(li)之和。 |
| 5 | 螺栓預緊載荷 | 安裝時(shi),螺栓(shuan)為壓緊(jin)墊片使之密封(feng)(feng)而(er)承受的(de)載荷。此(ci)時(shi)墊片上的(de)壓應(ying)力必須達到墊片的(de)預緊(jin)密封(feng)(feng)比壓 |
| 6 | 自緊載荷 | 介(jie)質壓力產生的自緊力 |
| 7 | 回彈力 | 密(mi)封作為(wei)抵(di)抗(kang)外力作用(yong)而產生的恢復(fu)原形(xing)的力 |
| 8 | 墊片(pian)幾何寬(kuan)度(du) | 墊(dian)片(pian)外直徑與內直徑之差的一(yi)半 |
| 9 | 墊(dian)片接觸寬(kuan)度 | 與(yu)法蘭(lan)配合面可能接觸的寬度,它(ta)隨配合面的形狀不同(tong)(tong)而不同(tong)(tong) |
| 10 | 墊片(pian)基本密封寬度 | 根(gen)據墊(dian)片接觸寬(kuan)度計算的用于確定墊(dian)片有效密封寬(kuan)度的墊(dian)片寬(kuan)度 |
| 11 | 墊片有效密封寬(kuan)度 | 考慮到法蘭偏轉的影響,設計(ji)時根(gen)(gen)據墊片基本密封(feng)寬度(du)按均方根(gen)(gen)計(ji)算的墊片寬度(du) |
五、墊(dian)片材料(liao)性能術(shu)語
墊片材(cai)料(liao)性(xing)能術(shu)語見(jian)表2-4。
| 表2-4 墊(dian)片(pian)材料(liao)性能(neng)術語 | ||
| 序號 | 術(shu) 語 | 定 義 |
| 1 | 壓縮率 | 加載時(shi),材(cai)料的厚度(du)壓(ya)縮量(liang)與初始厚度(du)之比(bi) |
| 2 | 彈性 | 固體物質(zhi)在應(ying)力作用下產生應(ying)變,應(ying)力消失后即恢(hui)復原狀的性能 |
| 3 | 回彈率 | 固體(ti)物質卸載(zai)時的(de)回(hui)彈量與加載(zai)時的(de)壓縮量之比 |
| 4 | 應力松弛 | 應(ying)變不變而應(ying)力(li)衰減的一種過渡(du)應(ying)力(li)-應(ying)變狀態(tai) |
| 5 | 應力松弛率 | 應力松弛狀(zhuang)態下應力衰減的百分數(shu) |

