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。
法蘭密封(feng)接頭的(de)密封(feng)失(shi)效(xiao)主要表(biao)現為泄漏。在各行業(ye)的(de)管(guan)道系統和裝置中,因(yin)法蘭密封(feng)接頭密封(feng)失(shi)效(xiao),輕(qing)則造成能源、原材料(liao)的(de)浪費(fei),重則導致設備報廢、停(ting)工停(ting)產、人員傷(shang)亡和嚴重的(de)環境污染。因(yin)此,現代石(shi)油、化工等(deng)工業(ye)對管(guan)道裝置的(de)密封(feng)提出了非常嚴格的(de)要求(qiu)。
法(fa)蘭(lan)密(mi)封(feng)接頭(tou)中(zhong)的主要零件(jian)為法(fa)蘭(lan)及墊(dian)片,它(ta)們通常(chang)以一個獨立的標(biao)準(zhun)件(jian)出現。目前(qian),法(fa)蘭(lan)及墊(dian)片都已標(biao)準(zhun)化。
一、法(fa)蘭
法蘭術語見表2-1。
| 表2-1 法蘭術語 | ||
| 序(xu)號 | 術 語 | 定 義(yi) |
| 1 | 法蘭(lan) | 墊片連(lian)接總成的(de)基礎部件(jian)(jian),帶有堅固的(de)向心伸出凸緣,目(mu)的(de)是把兩件(jian)(jian)或多件(jian)(jian)過(guo)程裝置連(lian)接起來 |
| 2 | 平面法蘭 | 整(zheng)個耦合面為平面或全(quan)平面的法(fa)蘭(lan) |
| 3 | 凸面(mian)法(fa)蘭 | 法蘭的接(jie)合面凸出了一(yi)部(bu)分(fen)(fen),該法蘭是(shi)以它的邊緣(yuan)連接(jie)部(bu)分(fen)(fen)發生接(jie)觸,而它的表面不在(zai)螺(luo)栓(shuan)圓周處與(yu)其他部(bu)件(jian)接(jie)觸。正(zheng)規(gui)情況下,墊片的遮蓋(gai)部(bu)分(fen)(fen)伸出到螺(luo)栓(shuan)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(lan) | 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(wei)環形接頭(tou)法蘭(也稱為(wei)AP1環)。兩片(pian)法蘭上都加工(gong)有溝槽,它所(suo)裝的密封墊片(pian)一般用硬金(jin)屬制造。 |
二、墊片
墊(dian)片術(shu)語見表2-2。
| 表(biao) 2-2 墊(dian)片術語 | ||
| 序號 | 術(shu) 語 | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置(zhi)于(yu)配合(he)面(mian)間幾何形狀(zhuang)符合(he)要求(qiu)的薄(bo)斷面(mian)密(mi)封件 |
| a. 非金屬(shu)墊片 | 由非金(jin)屬材料制成的墊片 | |
| b. 金屬墊片 | 由(you)金屬(shu)材料制成的(de)墊(dian)片 | |
| 2 | 復合墊片 | 兩種以上(shang)材料按需要復合而成(cheng)的墊(dian)片 |
| a. 石棉橡膠墊片(pian) | 由石棉橡膠(jiao)板制(zhi)成的墊片(pian) | |
| b. 金屬(shu)包覆墊片(pian) | 由(you)金(jin)屬(shu)薄板包覆非金(jin)屬(shu)材料而(er)成的墊片 | |
| c. 聚四氟乙烯包覆(fu)墊片 | 表面有聚四氟乙烯包覆層的墊片 | |
| d. 柔性石(shi)墨包覆墊片 | 金(jin)屬包(bao)覆墊外面再包(bao)覆柔性(xing)石墨的墊片 | |
| e. 纏繞(rao)墊片 | 成型的金(jin)屬(shu)帶(dai)與非金(jin)屬(shu)同軸線同平面交替螺旋纏繞而成的墊片 | |
| f. 纏繞-金屬包覆(fu)組合墊片 | 以有筋條的金(jin)屬包覆墊(dian)為(wei)基體,在外圓周上再(zai)纏(chan)繞(rao)成纏(chan)繞(rao)墊(dian)的組合墊(dian)片,用于多層換熱(re)器 | |
| g. 骨架式柔性石墨(mo)墊片(pian) | 柔性石墨和骨架按特定工藝復合而(er)成的墊片(pian) | |
| h. 包覆金屬(shu)環的橡膠墊片 | 內周邊(bian)包覆金屬(shu)環(huan)的(de)石棉橡膠墊片 | |
| i. 金屬(shu)增強墊片 | 金屬起增強作用的墊片 | |
| j. 編織墊(dian)片 | 密封材(cai)料編織(zhi)而成的(de)墊片 | |
三、密封(feng)結構術語
1. 法蘭連接密封(feng)
法(fa)蘭連接密封(feng)件置于兩法(fa)蘭的配合(he)面(mian)間,靠擰緊(jin)螺栓壓(ya)緊(jin)密封(feng)件的密封(feng)結構。
2. 突面(mian)或平面(mian)法蘭密(mi)封
法蘭(lan)配(pei)合面為突(tu)面或平(ping)面的密(mi)封結構,如圖2-1所(suo)示。

3. 凹凸(tu)面(mian)法蘭(lan)密封
法蘭配合面(mian)為凹凸面(mian)的(de)密封結(jie)構,如(ru)圖2-2所示。

4. 榫(sun)槽(cao)面法蘭(lan)密封(feng)
法蘭配合面(mian)為榫槽(cao)面(mian)的密封結構,如(ru)圖2-3所示。

5. 八角環密封
螺栓(shuan)法蘭連(lian)接,八角環(huan)靠螺栓(shuan)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(feng)結(jie)構,如圖(tu)2-4所示。

6. 橢圓環密封
螺(luo)栓(shuan)法蘭連(lian)接,橢(tuo)圓環靠螺(luo)栓(shuan)的力預(yu)緊,并受(shou)介質壓(ya)力的作用而自緊的密封(feng)結構(gou),如圖(tu)2-5所示。

7. 透鏡環密封
高壓(適(shi)用壓力為32MPa)管道連接(jie)處用透鏡墊做密(mi)封(feng)件的密(mi)封(feng)結構,如圖(tu)2-6所(suo)示。

四(si)、墊(dian)片(靜密(mi)封)設計術語(yu)
墊片(pian)(靜密封)設計(ji)術語見表2-3。
| 表(biao)2-3 墊(dian)片(pian) (靜密封)設計術語 | ||
| 序號(hao) | 術(shu) 語 | 定(ding) 義 |
| 1 | 預緊密封(feng)比壓(y) | 安裝時,預緊螺栓達到密封狀態(tai)墊(dian)片所承受的壓(ya)應(ying)力 |
| 2 | 操作密封(feng)比壓 | 操作(zuo)時,介質壓力(li)抵消了螺栓載(zai)荷作(zuo)用于墊(dian)片上(shang)的部分應力(li)后(hou),還能保持密封的墊(dian)片上(shang)的壓應力(li)。它是墊(dian)片系(xi)數與(yu)介質壓力(li)的乘積 |
| 3 | 墊片系數(m) | 操(cao)作密封比壓與被密封介質壓力之比 |
| 4 | 螺栓操作載荷 | 操(cao)作時(shi),保持(chi)密(mi)封(feng)使螺栓受的載荷。它是介質壓(ya)力(li)載荷與保持(chi)密(mi)封(feng)所需墊片壓(ya)緊(jin)力(li)之和(he)。 |
| 5 | 螺栓預緊載荷 | 安裝時(shi),螺栓(shuan)為(wei)壓(ya)緊墊(dian)(dian)片使之(zhi)密封而承受(shou)的載(zai)荷。此時(shi)墊(dian)(dian)片上的壓(ya)應(ying)力必須達(da)到墊(dian)(dian)片的預緊密封比壓(ya) |
| 6 | 自緊載荷 | 介質(zhi)壓力(li)產(chan)生的自緊力(li) |
| 7 | 回彈力 | 密(mi)封作為抵抗外力(li)作用而產(chan)生的恢復原形的力(li) |
| 8 | 墊片幾(ji)何寬度 | 墊片外直徑與內直徑之差的一(yi)半 |
| 9 | 墊片接觸寬度 | 與法蘭配合(he)面(mian)可能接觸的寬度(du),它(ta)隨配合(he)面(mian)的形狀不(bu)同(tong)而不(bu)同(tong) |
| 10 | 墊片基本密封寬度 | 根據墊片接(jie)觸(chu)寬度(du)(du)計算的用于確定墊片有效密(mi)封寬度(du)(du)的墊片寬度(du)(du) |
| 11 | 墊片有效密(mi)封寬度 | 考慮到(dao)法蘭偏轉的(de)影響(xiang),設計時根(gen)據墊片基本密封寬度按均方根(gen)計算的(de)墊片寬度 |
五、墊片(pian)材料(liao)性能術(shu)語
墊片(pian)材料性(xing)能術語見表2-4。
| 表2-4 墊片材料性能術語(yu) | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義(yi) |
| 1 | 壓縮率 | 加載時,材料的厚(hou)度壓(ya)縮量與(yu)初始厚(hou)度之比(bi) |
| 2 | 彈(dan)性(xing) | 固體(ti)物質(zhi)在應力作(zuo)用下產(chan)生應變,應力消失(shi)后即恢復原狀(zhuang)的性能 |
| 3 | 回彈率 | 固(gu)體(ti)物質卸載(zai)時(shi)(shi)的回彈量(liang)與加載(zai)時(shi)(shi)的壓縮量(liang)之比(bi) |
| 4 | 應力(li)松(song)弛 | 應變(bian)不變(bian)而應力(li)衰減的一(yi)種過(guo)渡應力(li)-應變(bian)狀態 |
| 5 | 應力松弛率 | 應(ying)力松弛(chi)狀態下應(ying)力衰減的百分(fen)數 |

