不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不(bu)銹鋼法(fa)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)蘭密(mi)(mi)封接頭的密(mi)(mi)封失(shi)效主要表現(xian)為泄漏。在(zai)各行業(ye)的管道系統和(he)裝置中,因法(fa)蘭密(mi)(mi)封接頭密(mi)(mi)封失(shi)效,輕則造(zao)成能源、原材料的浪費,重(zhong)則導致設備報廢、停工(gong)停產、人員傷亡和(he)嚴(yan)(yan)重(zhong)的環境污染。因此,現(xian)代石油、化工(gong)等工(gong)業(ye)對管道裝置的密(mi)(mi)封提出了非(fei)常嚴(yan)(yan)格的要求(qiu)。
法蘭(lan)密封接頭(tou)中(zhong)的主要零件為法蘭(lan)及(ji)墊(dian)(dian)片(pian),它們通常以一個獨立的標準(zhun)件出現。目(mu)前,法蘭(lan)及(ji)墊(dian)(dian)片(pian)都已標準(zhun)化。
一、法蘭
法蘭術語見(jian)表2-1。
| 表2-1 法蘭術語 | ||
| 序號(hao) | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 法蘭 | 墊片(pian)連接總(zong)成(cheng)的基礎(chu)部件(jian),帶(dai)有堅固的向心伸出凸緣,目的是(shi)把兩件(jian)或多件(jian)過程裝置(zhi)連接起(qi)來 |
| 2 | 平面法蘭 | 整個耦合面(mian)為平面(mian)或全平面(mian)的法蘭(lan) |
| 3 | 凸面法蘭 | 法(fa)蘭的(de)(de)(de)接(jie)合面凸出了一部(bu)(bu)分(fen)(fen),該法(fa)蘭是以它的(de)(de)(de)邊緣連接(jie)部(bu)(bu)分(fen)(fen)發生接(jie)觸(chu),而它的(de)(de)(de)表(biao)面不(bu)在螺栓(shuan)圓(yuan)周處與(yu)其他部(bu)(bu)件接(jie)觸(chu)。正規(gui)情況(kuang)下(xia),墊片(pian)的(de)(de)(de)遮蓋部(bu)(bu)分(fen)(fen)伸出到螺栓(shuan)的(de)(de)(de)內(nei)側。 |
| 4 | 凹(ao)凸面(mian)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(sun)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(lian)接(jie)面法蘭(lan) | 該類型為(wei)環(huan)形接頭法蘭(lan)(也稱為(wei)AP1環(huan))。兩(liang)片法蘭(lan)上都加(jia)工有溝(gou)槽,它所裝(zhuang)的(de)密封(feng)墊片一般(ban)用硬(ying)金屬制造。 |
二、墊片
墊(dian)片術(shu)語見表(biao)2-2。
| 表 2-2 墊片術(shu)語 | ||
| 序號 | 術 語 | 定(ding) 義 |
| 1 | 墊片 | 置于(yu)配(pei)合面(mian)間(jian)幾何形狀符合要求的薄斷(duan)面(mian)密封件(jian) |
| a. 非金屬(shu)墊片 | 由非金屬材料制成的墊片(pian) | |
| b. 金(jin)屬(shu)墊片 | 由金屬材料(liao)制成的(de)墊片 | |
| 2 | 復合墊片(pian) | 兩種以(yi)上材料按需要復合而成的墊片 |
| a. 石(shi)棉橡膠墊片 | 由(you)石棉橡(xiang)膠板制成的(de)墊片 | |
| b. 金屬包覆(fu)墊片 | 由金屬薄板包覆非金屬材(cai)料而成的墊片 | |
| c. 聚(ju)四氟乙烯包覆(fu)墊片 | 表面有聚四氟乙烯包(bao)覆層的墊片(pian) | |
| d. 柔性石墨包(bao)覆墊片 | 金屬包覆(fu)墊(dian)外面再包覆(fu)柔(rou)性石墨的墊(dian)片 | |
| e. 纏繞墊片 | 成型的(de)(de)金屬(shu)帶與(yu)非金屬(shu)同(tong)軸線同(tong)平(ping)面交替(ti)螺旋纏繞而成的(de)(de)墊(dian)片 | |
| f. 纏繞-金屬包覆組合墊片 | 以有筋條的金屬(shu)包(bao)覆(fu)墊(dian)為基體(ti),在外圓(yuan)周(zhou)上再纏(chan)(chan)繞(rao)成纏(chan)(chan)繞(rao)墊(dian)的組(zu)合墊(dian)片,用于多層(ceng)換熱器 | |
| g. 骨架式柔(rou)性石墨(mo)墊(dian)片 | 柔性石(shi)墨和骨架按特定工藝復合而成的墊片 | |
| h. 包覆(fu)金(jin)屬環的橡(xiang)膠墊片 | 內周邊包(bao)覆金(jin)屬環的石棉(mian)橡膠墊片 | |
| i. 金屬(shu)增強墊(dian)片 | 金屬起增強作用的墊片 | |
| j. 編(bian)織(zhi)墊片 | 密(mi)封材料編織而成(cheng)的(de)墊片 | |
三、密封結構術語
1. 法蘭連接密(mi)封
法蘭(lan)連接(jie)密封件置于(yu)兩法蘭(lan)的配合面間,靠擰緊螺栓壓緊密封件的密封結構。
2. 突(tu)面或平面法(fa)蘭(lan)密封
法(fa)蘭配合面(mian)為突面(mian)或平(ping)面(mian)的(de)密封結構,如圖2-1所示(shi)。

3. 凹凸(tu)面法蘭(lan)密(mi)封(feng)
法蘭配合(he)面為凹凸面的密(mi)封結構,如圖2-2所示。

4. 榫槽面法(fa)蘭密封
法蘭(lan)配合(he)面為榫槽面的密封(feng)結構(gou),如(ru)圖2-3所示(shi)。

5. 八角環密封
螺栓法蘭連接,八角(jiao)環靠螺栓的(de)力預緊(jin)(jin),并受介(jie)質壓(ya)力的(de)作用而自緊(jin)(jin)的(de)密(mi)封結(jie)構,如圖(tu)2-4所示。

6. 橢圓環密封
螺栓(shuan)法蘭連(lian)接,橢(tuo)圓環靠螺栓(shuan)的(de)力預(yu)緊,并受介質壓(ya)力的(de)作(zuo)用而自緊的(de)密(mi)封結構,如圖2-5所示。

7. 透鏡環密(mi)封(feng)
高壓(適用壓力為32MPa)管道連接處(chu)用透(tou)鏡墊做密封件(jian)的密封結構,如圖2-6所示。

四(si)、墊片(靜(jing)密封)設計術語
墊片(靜密(mi)封)設計(ji)術語見表2-3。
| 表2-3 墊片 (靜密封)設計(ji)術語 | ||
| 序號 | 術(shu) 語 | 定 義(yi) |
| 1 | 預緊密封(feng)比壓(y) | 安(an)裝時,預緊螺栓達到密封狀態墊片所承受的壓應(ying)力(li) |
| 2 | 操作(zuo)密封比壓 | 操(cao)作時(shi),介(jie)質壓力(li)抵消了螺栓載荷(he)作用于墊片上的部分應(ying)力(li)后,還能保(bao)持密封的墊片上的壓應(ying)力(li)。它是墊片系數與介(jie)質壓力(li)的乘(cheng)積(ji) |
| 3 | 墊片系(xi)數(shu)(m) | 操作密(mi)(mi)封比(bi)壓(ya)與(yu)被密(mi)(mi)封介質壓(ya)力之比(bi) |
| 4 | 螺栓操作載(zai)荷 | 操作(zuo)時,保持密封(feng)使(shi)螺栓受的載荷(he)。它(ta)是(shi)介(jie)質(zhi)壓(ya)力載荷(he)與保持密封(feng)所(suo)需(xu)墊片壓(ya)緊(jin)力之(zhi)和。 |
| 5 | 螺栓預緊(jin)載荷(he) | 安(an)裝(zhuang)時,螺栓為壓緊墊(dian)片(pian)使之密(mi)封而承受的載荷(he)。此時墊(dian)片(pian)上的壓應力必須達(da)到(dao)墊(dian)片(pian)的預緊密(mi)封比(bi)壓 |
| 6 | 自(zi)緊載(zai)荷 | 介質壓力(li)產(chan)生(sheng)的自緊(jin)力(li) |
| 7 | 回彈力 | 密封(feng)作為抵(di)抗(kang)外力作用而產(chan)生的(de)恢(hui)復(fu)原形的(de)力 |
| 8 | 墊(dian)片(pian)幾何寬度 | 墊片外直徑(jing)與內直徑(jing)之差的一(yi)半 |
| 9 | 墊片接觸寬度 | 與法蘭配(pei)合面(mian)可能接觸的(de)寬度(du),它隨配(pei)合面(mian)的(de)形狀不同(tong)(tong)而不同(tong)(tong) |
| 10 | 墊片基(ji)本(ben)密封寬度(du) | 根(gen)據墊片(pian)接觸寬度計算的(de)用于確定墊片(pian)有效密封寬度的(de)墊片(pian)寬度 |
| 11 | 墊片有效密封寬度 | 考(kao)慮(lv)到法蘭偏轉的(de)影響(xiang),設計時(shi)根據(ju)墊片基本密(mi)封寬(kuan)度按均方根計算的(de)墊片寬(kuan)度 |
五、墊片材料性能術語(yu)
墊片材料性能術語見表(biao)2-4。
| 表2-4 墊(dian)片材料性能術(shu)語 | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 壓縮(suo)率(lv) | 加載時,材料的(de)厚度(du)壓縮量與初始厚度(du)之比 |
| 2 | 彈性(xing) | 固體物(wu)質在應力作用下產生應變,應力消失后即恢(hui)復原狀的性能 |
| 3 | 回彈(dan)率 | 固體(ti)物質(zhi)卸載(zai)時(shi)的(de)回彈量與加載(zai)時(shi)的(de)壓縮量之比 |
| 4 | 應力松(song)弛 | 應(ying)變不變而應(ying)力衰減的(de)一種過渡應(ying)力-應(ying)變狀態 |
| 5 | 應力(li)松弛率 | 應力(li)松(song)弛狀態下應力(li)衰減的百分(fen)數 |

