不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼法蘭、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。
法蘭密(mi)封(feng)(feng)(feng)接頭(tou)的(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)失效(xiao)主要表現(xian)為(wei)泄(xie)漏。在各行業的(de)管(guan)道(dao)系(xi)統(tong)和裝置中,因法蘭密(mi)封(feng)(feng)(feng)接頭(tou)密(mi)封(feng)(feng)(feng)失效(xiao),輕則(ze)造成能源、原材料的(de)浪(lang)費(fei),重則(ze)導(dao)致設(she)備報(bao)廢、停工停產、人(ren)員(yuan)傷亡和嚴重的(de)環境(jing)污染。因此,現(xian)代石油、化工等(deng)工業對(dui)管(guan)道(dao)裝置的(de)密(mi)封(feng)(feng)(feng)提出了非常嚴格的(de)要求。
法蘭密封接頭中的主要零件(jian)為法蘭及(ji)墊(dian)片,它們通(tong)常以一個(ge)獨立的標準(zhun)件(jian)出現。目前,法蘭及(ji)墊(dian)片都已標準(zhun)化。
一、法蘭
法蘭術(shu)語見表2-1。
表2-1 法蘭術語 | ||
序號(hao) | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 法(fa)蘭 | 墊片連(lian)接總成的基礎部件,帶有堅固的向心伸(shen)出凸緣,目(mu)的是把兩(liang)件或(huo)多(duo)件過程裝置連(lian)接起來 |
2 | 平面法蘭 | 整個耦(ou)合面(mian)為平面(mian)或全平面(mian)的法蘭 |
3 | 凸面法蘭(lan) | 法蘭(lan)的(de)(de)接(jie)合面凸出(chu)了一部(bu)分(fen),該(gai)法蘭(lan)是以它的(de)(de)邊(bian)緣連接(jie)部(bu)分(fen)發生接(jie)觸,而它的(de)(de)表(biao)面不在(zai)螺栓圓周(zhou)處(chu)與(yu)其他部(bu)件接(jie)觸。正規情況下,墊片的(de)(de)遮蓋(gai)部(bu)分(fen)伸出(chu)到螺栓的(de)(de)內(nei)側。 |
4 | 凹(ao)凸面(mian)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 | 環連接面法蘭 | 該類型(xing)為環(huan)形接頭法蘭(也稱為AP1環(huan))。兩片(pian)法蘭上都加工有溝槽,它(ta)所裝的密封墊片(pian)一般(ban)用硬金屬(shu)制造。 |
二、墊(dian)片(pian)
墊片術語見表2-2。
表 2-2 墊(dian)片術語 | ||
序號(hao) | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 墊片(pian) | 置于配合面(mian)間幾何形狀符合要求的薄斷(duan)面(mian)密封件 |
a. 非金屬墊片 | 由非金屬(shu)材(cai)料制成的(de)墊片 | |
b. 金(jin)屬墊片(pian) | 由金屬材(cai)料制成(cheng)的墊(dian)片 | |
2 | 復合墊片 | 兩種以上材料按需要復合(he)而成(cheng)的(de)墊片(pian) |
a. 石(shi)棉橡膠墊(dian)片 | 由(you)石棉橡膠板制成的墊片 | |
b. 金屬包覆(fu)墊片(pian) | 由金屬(shu)薄板包(bao)覆非金屬(shu)材(cai)料而(er)成(cheng)的(de)墊片 | |
c. 聚四氟乙烯(xi)包覆墊(dian)片 | 表面有(you)聚四氟(fu)乙烯包覆(fu)層(ceng)的墊片 | |
d. 柔性(xing)石墨包覆(fu)墊(dian)片 | 金屬包(bao)覆(fu)墊外面再包(bao)覆(fu)柔性石墨的墊片(pian) | |
e. 纏繞墊片 | 成(cheng)型的(de)金屬帶與非金屬同(tong)(tong)軸線同(tong)(tong)平面(mian)交(jiao)替螺旋纏(chan)繞而成(cheng)的(de)墊(dian)片 | |
f. 纏繞-金屬包覆組(zu)合墊片 | 以有筋條的金屬包覆墊(dian)為基體,在外圓周(zhou)上再(zai)纏繞成纏繞墊(dian)的組合墊(dian)片,用于多層換熱(re)器 | |
g. 骨架式柔(rou)性石(shi)墨墊片(pian) | 柔性石墨和骨架按(an)特定工藝復合而(er)成的墊片 | |
h. 包(bao)覆金屬(shu)環的(de)橡膠墊片 | 內(nei)周邊包覆(fu)金屬環(huan)的石棉(mian)橡膠(jiao)墊片(pian) | |
i. 金(jin)屬增強墊片 | 金屬起增強作用的(de)墊片(pian) | |
j. 編織(zhi)墊片 | 密封材料編織而(er)成的(de)墊片 |
三(san)、密封(feng)結(jie)構術(shu)語(yu)
1. 法(fa)蘭連接密封
法(fa)蘭(lan)連(lian)接(jie)密(mi)封(feng)(feng)件置于兩法(fa)蘭(lan)的(de)配合面(mian)間,靠擰緊螺栓壓(ya)緊密(mi)封(feng)(feng)件的(de)密(mi)封(feng)(feng)結構(gou)。
2. 突面(mian)或平面(mian)法(fa)蘭密封
法蘭配合面為(wei)突面或平面的密封(feng)結構,如圖2-1所示(shi)。
3. 凹凸面法蘭密封
法蘭配合面(mian)(mian)為(wei)凹凸面(mian)(mian)的密封結(jie)構,如圖(tu)2-2所示。
4. 榫槽(cao)面法蘭密封
法(fa)蘭配(pei)合(he)面(mian)為(wei)榫(sun)槽(cao)面(mian)的密(mi)封結構,如圖2-3所示。
5. 八(ba)角環(huan)密封
螺栓法蘭(lan)連接,八角環靠(kao)螺栓的力預緊(jin),并受介(jie)質壓力的作用而自(zi)緊(jin)的密封結構,如圖2-4所示。
6. 橢圓環密封(feng)
螺栓(shuan)法蘭連(lian)接,橢圓(yuan)環靠螺栓(shuan)的(de)力預緊,并(bing)受介質壓(ya)力的(de)作用而(er)自緊的(de)密封結構,如圖2-5所示(shi)。
7. 透鏡環密封
高壓(ya)(適用(yong)壓(ya)力(li)為32MPa)管道連(lian)接(jie)處用(yong)透鏡(jing)墊做密封件的密封結構(gou),如圖2-6所示。
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(mi)封)設計術(shu)語 | ||
序(xu)號(hao) | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 預(yu)緊密封比壓(y) | 安裝時,預(yu)緊螺栓達到(dao)密封(feng)狀態墊片所(suo)承受的(de)壓應力 |
2 | 操作密封比壓 | 操(cao)作時,介(jie)質壓(ya)力(li)抵消了螺栓(shuan)載(zai)荷(he)作用于(yu)墊片上的部分應力(li)后,還能保(bao)持密封的墊片上的壓(ya)應力(li)。它是墊片系數與介(jie)質壓(ya)力(li)的乘積 |
3 | 墊片(pian)系數(m) | 操作密封比(bi)壓(ya)與被密封介質壓(ya)力之比(bi) |
4 | 螺(luo)栓操作載荷 | 操作時,保(bao)持密(mi)封(feng)使螺栓受的(de)載(zai)荷(he)(he)。它(ta)是介質壓(ya)力載(zai)荷(he)(he)與保(bao)持密(mi)封(feng)所需墊片壓(ya)緊力之和(he)。 |
5 | 螺栓預緊(jin)載荷 | 安裝時(shi),螺(luo)栓(shuan)為壓(ya)緊墊片使之密封而承受(shou)的載荷(he)。此時(shi)墊片上的壓(ya)應力(li)必須達到墊片的預緊密封比壓(ya) |
6 | 自緊載荷 | 介質壓力產(chan)生(sheng)的(de)自緊力 |
7 | 回彈力 | 密封作(zuo)為抵抗(kang)外力作(zuo)用而產(chan)生的(de)(de)恢(hui)復原形的(de)(de)力 |
8 | 墊片幾何寬度(du) | 墊片外直(zhi)徑與內直(zhi)徑之(zhi)差的一半 |
9 | 墊片接(jie)觸寬(kuan)度 | 與法(fa)蘭配合面(mian)可能接觸的寬度,它(ta)隨配合面(mian)的形狀(zhuang)不(bu)同(tong)而(er)不(bu)同(tong) |
10 | 墊片基(ji)本密封寬度 | 根據墊(dian)片接觸寬度(du)計算的用于確定墊(dian)片有效密封(feng)寬度(du)的墊(dian)片寬度(du) |
11 | 墊片有效密封寬度 | 考慮(lv)到(dao)法(fa)蘭(lan)偏(pian)轉的影響,設(she)計時根據墊(dian)片(pian)基本密封寬度(du)按均方根計算的墊(dian)片(pian)寬度(du) |
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(dian)片材(cai)料性能術語 | ||
序號 | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 壓(ya)縮率 | 加載時,材料的厚度壓縮量與初(chu)始(shi)厚度之比 |
2 | 彈性(xing) | 固體(ti)物質在應力作用下產(chan)生應變,應力消失后即恢復(fu)原(yuan)狀(zhuang)的性能 |
3 | 回彈(dan)率(lv) | 固體(ti)物質卸載(zai)時(shi)的(de)回彈量與加載(zai)時(shi)的(de)壓縮量之(zhi)比 |
4 | 應(ying)力松弛 | 應變(bian)不變(bian)而(er)應力衰減的一種過渡應力-應變(bian)狀(zhuang)態 |
5 | 應力松弛率 | 應力松弛狀態下應力衰減的百分數(shu) |