不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼(gang)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。
法蘭密(mi)封接(jie)頭的(de)(de)密(mi)封失效(xiao)主要(yao)(yao)表現為泄漏。在各行(xing)業的(de)(de)管道系統和裝置(zhi)中,因法蘭密(mi)封接(jie)頭密(mi)封失效(xiao),輕(qing)則(ze)造成能源、原(yuan)材料(liao)的(de)(de)浪費,重(zhong)則(ze)導(dao)致設(she)備(bei)報廢、停工停產、人員傷亡(wang)和嚴重(zhong)的(de)(de)環境(jing)污(wu)染(ran)。因此,現代石油、化工等工業對管道裝置(zhi)的(de)(de)密(mi)封提出了非常嚴格的(de)(de)要(yao)(yao)求。
法(fa)蘭(lan)(lan)密(mi)封(feng)接(jie)頭中的主(zhu)要零件為法(fa)蘭(lan)(lan)及墊片(pian),它(ta)們通常(chang)以一個獨立的標(biao)準(zhun)件出現。目前,法(fa)蘭(lan)(lan)及墊片(pian)都已標(biao)準(zhun)化。
一、法蘭
法蘭術語見(jian)表2-1。
表2-1 法(fa)蘭術語 | ||
序號 | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 法(fa)蘭 | 墊片連接(jie)總成的基礎部件,帶(dai)有堅(jian)固(gu)的向心(xin)伸出凸(tu)緣(yuan),目的是把(ba)兩件或多件過程裝置連接(jie)起來 |
2 | 平(ping)面(mian)法(fa)蘭(lan) | 整個耦合面為平面或全平面的法蘭 |
3 | 凸面(mian)法蘭 | 法蘭的(de)接(jie)合面凸出(chu)了一部分(fen),該法蘭是以(yi)它(ta)的(de)邊緣連接(jie)部分(fen)發生(sheng)接(jie)觸,而它(ta)的(de)表面不在螺栓(shuan)圓周處與(yu)其他部件接(jie)觸。正規(gui)情況下,墊(dian)片的(de)遮蓋部分(fen)伸出(chu)到螺栓(shuan)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(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(mian)法(fa)蘭 | 該類型為環(huan)形(xing)接頭(tou)法蘭(也稱為AP1環(huan))。兩片(pian)法蘭上(shang)都加(jia)工有溝槽,它所裝(zhuang)的密封墊片(pian)一般用硬金屬制造(zao)。 |
二、墊片
墊片術語(yu)見表2-2。
表 2-2 墊片術語 | ||
序號 | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 墊片 | 置于配合面(mian)間幾何形(xing)狀符合要求的薄(bo)斷面(mian)密封件 |
a. 非金屬墊片 | 由非金屬(shu)材料制成的墊片 | |
b. 金屬墊片 | 由金屬材料制成的(de)墊片 | |
2 | 復合墊片(pian) | 兩種(zhong)以(yi)上材料按需(xu)要(yao)復合而成的墊片(pian) |
a. 石棉(mian)橡(xiang)膠(jiao)墊(dian)片(pian) | 由石棉橡(xiang)膠板制成的墊片 | |
b. 金屬包覆墊片(pian) | 由(you)金屬薄板(ban)包覆非(fei)金屬材料而成的墊(dian)片 | |
c. 聚四氟乙烯(xi)包(bao)覆墊片 | 表面(mian)有聚四(si)氟乙(yi)烯(xi)包覆層的墊片 | |
d. 柔性石墨包(bao)覆(fu)墊片 | 金屬包覆墊外面再(zai)包覆柔性石墨的墊片 | |
e. 纏繞(rao)墊(dian)片 | 成型的(de)(de)金(jin)屬(shu)帶與非金(jin)屬(shu)同軸(zhou)線(xian)同平面交替(ti)螺旋纏繞而(er)成的(de)(de)墊片(pian) | |
f. 纏繞-金屬包(bao)覆組合(he)墊片 | 以有筋(jin)條的金屬包(bao)覆墊為基體,在外圓周上(shang)再(zai)纏繞成纏繞墊的組合墊片,用于多(duo)層換熱(re)器 | |
g. 骨架(jia)式柔性(xing)石墨墊片 | 柔(rou)性石墨和(he)骨架按(an)特定工藝復合而(er)成(cheng)的墊片 | |
h. 包(bao)覆金屬環(huan)的(de)橡膠墊片 | 內周邊包(bao)覆金屬(shu)環的石棉橡膠墊片 | |
i. 金屬增強墊片 | 金屬起增(zeng)強作用的墊片 | |
j. 編織墊片(pian) | 密封材料編(bian)織而成的墊片 |
三、密封(feng)結構(gou)術語
1. 法(fa)蘭(lan)連(lian)接密封
法(fa)蘭(lan)(lan)連(lian)接密(mi)封(feng)(feng)件(jian)置于兩法(fa)蘭(lan)(lan)的配合(he)面間,靠擰緊螺栓壓(ya)緊密(mi)封(feng)(feng)件(jian)的密(mi)封(feng)(feng)結(jie)構。
2. 突面或平(ping)面法蘭(lan)密封
法(fa)蘭配(pei)合(he)面(mian)為突面(mian)或平面(mian)的密(mi)封結構,如圖2-1所(suo)示(shi)。
3. 凹凸面法蘭密封
法蘭(lan)配合面(mian)為凹凸面(mian)的(de)密封結構(gou),如圖2-2所示。
4. 榫槽(cao)面法蘭密封
法(fa)蘭(lan)配合面(mian)為榫槽面(mian)的密封(feng)結構,如圖2-3所示。
5. 八角環密封(feng)
螺(luo)栓法蘭連接,八角(jiao)環靠螺(luo)栓的(de)力預緊(jin),并受介質壓力的(de)作(zuo)用而(er)自緊(jin)的(de)密封結(jie)構,如(ru)圖2-4所示。
6. 橢圓環密封
螺栓法(fa)蘭連接,橢圓環靠螺栓的力預緊(jin),并(bing)受介(jie)質壓(ya)力的作用而(er)自緊(jin)的密封結構(gou),如(ru)圖(tu)2-5所(suo)示(shi)。
7. 透鏡環密封
高壓(適用(yong)壓力為(wei)32MPa)管道連接處用(yong)透鏡墊(dian)做(zuo)密(mi)封(feng)件(jian)的(de)密(mi)封(feng)結構,如圖2-6所示(shi)。
四(si)、墊片(靜(jing)密封)設計術(shu)語
墊片(靜密封(feng))設計術(shu)語(yu)見表2-3。
表2-3 墊片 (靜密封)設計(ji)術語(yu) | ||
序(xu)號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 預緊密封比壓(ya)(y) | 安裝(zhuang)時,預緊螺栓達到密(mi)封(feng)狀(zhuang)態墊(dian)片所承受的(de)壓應力 |
2 | 操作密封比壓 | 操作時,介(jie)質(zhi)壓力(li)抵消了(le)螺栓載(zai)荷作用(yong)于墊片上的(de)部分應(ying)力(li)后,還能保持密封的(de)墊片上的(de)壓應(ying)力(li)。它是(shi)墊片系數與(yu)介(jie)質(zhi)壓力(li)的(de)乘積 |
3 | 墊(dian)片系數(m) | 操作密封比(bi)壓與被(bei)密封介(jie)質壓力之比(bi) |
4 | 螺(luo)栓(shuan)操作載(zai)荷 | 操作時,保(bao)持密封使螺(luo)栓受(shou)的載荷(he)。它是介(jie)質壓力(li)載荷(he)與保(bao)持密封所需墊片壓緊力(li)之和。 |
5 | 螺栓預緊載荷 | 安裝(zhuang)時(shi),螺栓(shuan)為壓緊(jin)墊(dian)(dian)片(pian)使(shi)之密封而承受的載(zai)荷。此(ci)時(shi)墊(dian)(dian)片(pian)上的壓應力必須(xu)達(da)到(dao)墊(dian)(dian)片(pian)的預緊(jin)密封比壓 |
6 | 自緊(jin)載荷(he) | 介(jie)質壓力產生(sheng)的自(zi)緊力 |
7 | 回彈力 | 密封(feng)作為抵抗外(wai)力(li)作用(yong)而產生的恢復原形(xing)的力(li) |
8 | 墊(dian)片幾何寬度 | 墊(dian)片外(wai)直徑與內直徑之差的(de)一半 |
9 | 墊片(pian)接觸寬(kuan)度 | 與法蘭配合(he)面(mian)可能接觸的寬度,它隨配合(he)面(mian)的形狀不同而不同 |
10 | 墊片(pian)基本(ben)密(mi)封寬度 | 根據墊(dian)片(pian)(pian)接觸寬(kuan)度計算的(de)用于確定墊(dian)片(pian)(pian)有效密封寬(kuan)度的(de)墊(dian)片(pian)(pian)寬(kuan)度 |
11 | 墊片有(you)效密(mi)封寬度(du) | 考慮到法蘭(lan)偏轉的影響,設計時根據(ju)墊片基本(ben)密封寬(kuan)度(du)按(an)均(jun)方根計算的墊片寬(kuan)度(du) |
五、墊片材料性能術語(yu)
墊片材(cai)料性能(neng)術語見表2-4。
表2-4 墊片材料性能術語 | ||
序(xu)號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 壓縮率 | 加載時,材料(liao)的厚度壓(ya)縮量與初(chu)始厚度之比 |
2 | 彈(dan)性(xing) | 固體物質在應力作用下產生應變,應力消失后即(ji)恢(hui)復原狀(zhuang)的性能(neng) |
3 | 回彈率 | 固體(ti)物質卸載(zai)時(shi)的(de)回彈量與(yu)加載(zai)時(shi)的(de)壓縮(suo)量之比 |
4 | 應力松(song)弛 | 應變不變而應力(li)(li)衰(shuai)減的(de)一種過渡(du)應力(li)(li)-應變狀態 |
5 | 應力(li)松弛率 | 應力松弛狀態下應力衰減(jian)的(de)百分數(shu) |