壓力管道用法蘭密封接頭是由法蘭、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。


  法蘭密封接頭的密封失效主要表現為泄漏。在各行業的管道系統和裝置中,因法蘭密封接頭密封失效,輕則造成能源、原材料的浪費,重則導致設備報廢、停工停產、人員傷亡和嚴重的環境污染。因此,現代石油、化工等工業對管道裝置的密封提出了非常嚴格的要求。


 法蘭密封接頭中的主要零件為法蘭及墊片,它們通常以一個獨立的標準件出現。目前,法蘭及墊片都已標準化。



一、法蘭


   法蘭術語見表2-1。


                                                                                                     表2-1 法蘭術語
序號   術   語                                                                     定    義
  1法蘭  墊片連接總成的基礎部件,帶有堅固的向心伸出凸緣,目的是把兩件或多件過程裝置連接起來
  2平面法蘭  整個耦合面為平面或全平面的法蘭
  3凸面法蘭  法蘭的接合面凸出了一部分,該法蘭是以它的邊緣連接部分發生接觸,而它的表面不在螺栓圓周處與其他部件接觸。正規情況下,
墊片的遮蓋部分伸出到螺栓的內側。
  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  該類型為環形接頭法蘭(也稱為AP1環)。兩片法蘭上都加工有溝槽,它所裝的密封墊片一般用硬金屬制造。



 二、墊片


     墊片術語見表2-2。


                                                                               表 2-2  墊片術語
 序號               術  語                                            定      義
   1 墊片 置于配合面間幾何形狀符合要求的薄斷面密封件
a. 非金屬墊片 由非金屬材料制成的墊片
 b. 金屬墊片由金屬材料制成的墊片
   2復合墊片兩種以上材料按需要復合而成的墊片
a. 石棉橡膠墊片由石棉橡膠板制成的墊片
b. 金屬包覆墊片由金屬薄板包覆非金屬材料而成的墊片
c. 聚四氟乙烯包覆墊片表面有聚四氟乙烯包覆層的墊片
d. 柔性石墨包覆墊片 金屬包覆墊外面再包覆柔性石墨的墊片
e. 纏繞墊片 成型的金屬帶與非金屬同軸線同平面交替螺旋纏繞而成的墊片
f. 纏繞-金屬包覆組合墊片 以有筋條的金屬包覆墊為基體,在外圓周上再纏繞成纏繞墊的組合墊片,用于多層換熱器
g. 骨架式柔性石墨墊片柔性石墨和骨架按特定工藝復合而成的墊片
h. 包覆金屬環的橡膠墊片內周邊包覆金屬環的石棉橡膠墊片
i. 金屬增強墊片金屬起增強作用的墊片
j.  編織墊片密封材料編織而成的墊片



三、密封結構術語


   1.  法蘭連接密封


     法蘭連接密封件置于兩法蘭的配合面間,靠擰緊螺栓壓緊密封件的密封結構。


   2. 突面或平面法蘭密封


     法蘭配合面為突面或平面的密封結構,如圖2-1所示。


圖 1.jpg


   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。


圖 2.jpg


   4. 榫槽面法蘭密封


    法蘭配合面為榫槽面的密封結構,如圖2-3所示。


圖 3.jpg


   5. 八角環密封


   螺栓法蘭連接,八角環靠螺栓的力預緊,并受介質壓力的作用而自緊的密封結構,如圖2-4所示。


圖 4.jpg


   6. 橢圓環密封


   螺栓法蘭連接,橢圓環靠螺栓的力預緊,并受介質壓力的作用而自緊的密封結構,如圖2-5所示。


圖 5.jpg


   7. 透鏡環密封


   高壓(適用壓力為32MPa)管道連接處用透鏡墊做密封件的密封結構,如圖2-6所示。


圖 6.jpg



四、墊片(靜密封)設計術語


  墊片(靜密封)設計術語見表2-3。


                                                                                      表2-3 墊片(靜密封)設計術語
 序號        術  語                                                                            定    義
  1預緊密封比壓(y)安裝時,預緊螺栓達到密封狀態墊片所承受的壓應力
  2操作密封比壓操作時,介質壓力抵消了螺栓載荷作用于墊片上的部分應力后,還能保持密封的墊片上的壓應力。它是墊片系數與介質壓力的乘積
  3墊片系數(m)操作密封比壓與被密封介質壓力之比
  4螺栓操作載荷操作時,保持密封使螺栓受的載荷。它是介質壓力載荷與保持密封所需墊片壓緊力之和。
  5螺栓預緊載荷安裝時,螺栓為壓緊墊片使之密封而承受的載荷。此時墊片上的壓應力必須達到墊片的預緊密封比壓
  6自緊載荷介質壓力產生的自緊力
  7回彈力密封作為抵抗外力作用而產生的恢復原形的力
  8墊片幾何寬度墊片外直徑與內直徑之差的一半
  9墊片接觸寬度與法蘭配合面可能接觸的寬度,它隨配合面的形狀不同而不同
 10墊片基本密封寬度根據墊片接觸寬度計算的用于確定墊片有效密封寬度的墊片寬度
 11墊片有效密封寬度考慮到法蘭偏轉的影響,設計時根據墊片基本密封寬度按均方根計算的墊片寬度



五、墊片材料性能術語


 墊片材料性能術語見表2-4。


                                            表2-4  墊片材料性能術語
 序號   術  語                                     定     義
   1壓縮率 加載時,材料的厚度壓縮量與初始厚度之比
   2彈性固體物質在應力作用下產生應變,應力消失后即恢復原狀的性能
   3回彈率固體物質卸載時的回彈量與加載時的壓縮量之比
   4應力松弛應變不變而應力衰減的一種過渡應力-應變狀態
   5應力松弛率應力松弛狀態下應力衰減的百分數