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(lan)密封(feng)(feng)接(jie)頭的密封(feng)(feng)失效主要(yao)表現為泄(xie)漏(lou)。在(zai)各行業的管道(dao)系統和裝置(zhi)中,因(yin)法蘭(lan)密封(feng)(feng)接(jie)頭密封(feng)(feng)失效,輕則造成(cheng)能(neng)源(yuan)、原材料的浪費,重則導致(zhi)設備報廢(fei)、停(ting)工停(ting)產、人(ren)員傷(shang)亡和嚴重的環境污染(ran)。因(yin)此,現代石(shi)油、化工等工業對(dui)管道(dao)裝置(zhi)的密封(feng)(feng)提出了非(fei)常嚴格的要(yao)求。
法蘭密封(feng)接頭中(zhong)的主要(yao)零(ling)件為法蘭及墊(dian)片(pian),它們通常(chang)以一個獨立的標準件出現。目前(qian),法蘭及墊(dian)片(pian)都已(yi)標準化(hua)。
一、法蘭
法蘭術語見表2-1。
| 表2-1 法蘭術語 | ||
| 序號 | 術(shu) 語 | 定 義 |
| 1 | 法蘭(lan) | 墊片連接(jie)總成的(de)基礎部件(jian),帶有堅固的(de)向心伸出凸緣,目的(de)是把兩件(jian)或多件(jian)過程裝置連接(jie)起(qi)來 |
| 2 | 平(ping)面(mian)法(fa)蘭(lan) | 整(zheng)個耦(ou)合面為(wei)平(ping)(ping)面或全(quan)平(ping)(ping)面的(de)法蘭(lan) |
| 3 | 凸面(mian)法蘭 | 法蘭(lan)的(de)接(jie)合面(mian)凸出(chu)了一部(bu)分,該法蘭(lan)是(shi)以它的(de)邊(bian)緣連(lian)接(jie)部(bu)分發生接(jie)觸,而(er)它的(de)表面(mian)不在(zai)螺栓(shuan)圓周(zhou)處與其(qi)他部(bu)件接(jie)觸。正(zheng)規情況下,墊片(pian)的(de)遮蓋部(bu)分伸出(chu)到螺栓(shuan)的(de)內(nei)側(ce)。 |
| 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(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)法蘭 | 該類型為環形(xing)接頭(tou)法蘭(lan)(也稱為AP1環)。兩片(pian)法蘭(lan)上都加工有溝(gou)槽,它所裝(zhuang)的密封墊片(pian)一般(ban)用硬金屬制造(zao)。 |
二、墊片
墊(dian)片術語見表2-2。
| 表 2-2 墊片術(shu)語(yu) | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置于配合面間(jian)幾(ji)何(he)形(xing)狀(zhuang)符合要求的薄斷面密封(feng)件 |
| a. 非金屬(shu)墊片 | 由非金屬材料制成的墊片 | |
| b. 金屬(shu)墊片 | 由金(jin)屬材(cai)料制成的墊片 | |
| 2 | 復(fu)合墊片 | 兩種以上材料按需要(yao)復合而成的墊片 |
| a. 石棉橡膠墊片 | 由石(shi)棉橡膠板(ban)制成(cheng)的(de)墊(dian)片 | |
| b. 金(jin)屬包覆墊片 | 由金屬薄板包覆(fu)非金屬材料(liao)而成的墊片 | |
| c. 聚四氟乙(yi)烯包覆(fu)墊(dian)片 | 表面(mian)有聚四氟乙烯(xi)包覆(fu)層的墊(dian)片 | |
| d. 柔性(xing)石(shi)墨包覆(fu)墊片 | 金屬包覆墊(dian)外面(mian)再(zai)包覆柔性石墨(mo)的墊(dian)片(pian) | |
| e. 纏繞墊片(pian) | 成型的金(jin)屬(shu)帶(dai)與(yu)非金(jin)屬(shu)同軸線(xian)同平面交替螺旋(xuan)纏繞而(er)成的墊片 | |
| f. 纏繞(rao)-金屬包覆組合(he)墊片 | 以有筋條的金屬包覆墊為基體,在外圓(yuan)周上再纏繞成纏繞墊的組合墊片(pian),用于多層換熱(re)器 | |
| g. 骨(gu)架式柔性石墨墊片(pian) | 柔(rou)性(xing)石(shi)墨和骨架(jia)按(an)特定工藝復合而成的墊片 | |
| h. 包覆金屬環的(de)橡膠墊片(pian) | 內周邊(bian)包覆金屬環的(de)石棉橡膠墊片(pian) | |
| i. 金屬增強墊片 | 金屬起(qi)增(zeng)強(qiang)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(gou)術語
1. 法蘭連接密(mi)封
法(fa)蘭連接密封(feng)件置于兩法(fa)蘭的配合面間(jian),靠(kao)擰緊(jin)螺栓壓緊(jin)密封(feng)件的密封(feng)結(jie)構。
2. 突面或平面法(fa)蘭密(mi)封
法(fa)蘭配合面(mian)為突面(mian)或平面(mian)的密封(feng)結構,如圖2-1所示。

3. 凹凸面法蘭密封(feng)
法蘭(lan)配合(he)面為凹凸面的密封結構(gou),如圖2-2所(suo)示。

4. 榫(sun)槽面法(fa)蘭密封
法蘭(lan)配(pei)合(he)面為榫槽面的密封結構,如(ru)圖2-3所示。

5. 八角環密(mi)封
螺栓法蘭連(lian)接,八角環靠螺栓的(de)力(li)預緊,并受(shou)介質(zhi)壓力(li)的(de)作用而(er)自緊的(de)密封結構,如圖(tu)2-4所(suo)示。

6. 橢圓環密封
螺栓(shuan)法蘭連接,橢圓(yuan)環靠(kao)螺栓(shuan)的力預緊(jin),并受(shou)介質壓(ya)力的作用(yong)而自緊(jin)的密封結構(gou),如圖2-5所示。

7. 透鏡(jing)環密封
高壓(ya)(適(shi)用壓(ya)力為32MPa)管(guan)道(dao)連(lian)接處(chu)用透鏡墊做密(mi)封(feng)件的密(mi)封(feng)結構(gou),如圖(tu)2-6所(suo)示。

四(si)、墊(dian)片(靜密封)設計術語(yu)
墊片(靜密封)設計(ji)術語見表2-3。
| 表2-3 墊片 (靜密封)設(she)計術語(yu) | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 預緊密封比(bi)壓(y) | 安(an)裝時(shi),預緊螺栓達到密封狀態墊片所承受的壓應(ying)力 |
| 2 | 操作密(mi)封比壓 | 操作時,介質壓力(li)(li)抵(di)消了螺栓載荷作用于墊片(pian)上的(de)(de)部分應(ying)力(li)(li)后,還能保持密封的(de)(de)墊片(pian)上的(de)(de)壓應(ying)力(li)(li)。它是(shi)墊片(pian)系數與介質壓力(li)(li)的(de)(de)乘積 |
| 3 | 墊片(pian)系(xi)數(m) | 操作密封比(bi)壓(ya)與(yu)被密封介質壓(ya)力之比(bi) |
| 4 | 螺栓操作載荷 | 操作時,保持密封(feng)使螺栓(shuan)受的載荷(he)。它是介質壓力載荷(he)與保持密封(feng)所需墊(dian)片壓緊力之和。 |
| 5 | 螺栓(shuan)預緊載荷 | 安(an)裝時,螺栓為壓(ya)緊墊片(pian)使之密(mi)封(feng)而承受的(de)(de)(de)載荷。此時墊片(pian)上的(de)(de)(de)壓(ya)應力必須(xu)達到(dao)墊片(pian)的(de)(de)(de)預緊密(mi)封(feng)比壓(ya) |
| 6 | 自緊載(zai)荷(he) | 介質壓力(li)產生的(de)自緊力(li) |
| 7 | 回彈力(li) | 密封作(zuo)為抵(di)抗外力作(zuo)用而產生的恢復原形(xing)的力 |
| 8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外(wai)直徑與內直徑之差的一半 |
| 9 | 墊片接觸寬度 | 與(yu)法蘭配合面可(ke)能(neng)接觸(chu)的(de)寬度,它隨配合面的(de)形狀不同而不同 |
| 10 | 墊片(pian)基本密封寬度(du) | 根據墊片接觸寬度計算的用于確(que)定墊片有(you)效密(mi)封寬度的墊片寬度 |
| 11 | 墊片有效密封寬(kuan)度 | 考慮到(dao)法蘭偏轉的影響,設計時根(gen)據墊片(pian)基本密封(feng)寬度(du)按均方根(gen)計算的墊片(pian)寬度(du) |
五、墊片(pian)材料(liao)性能術語
墊片材料性能術語見表(biao)2-4。
| 表2-4 墊片材料性(xing)能(neng)術語 | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 壓縮率 | 加載時,材料的厚度(du)(du)壓縮量(liang)與(yu)初始厚度(du)(du)之比(bi) |
| 2 | 彈(dan)性 | 固體物質(zhi)在應(ying)力作(zuo)用下產生(sheng)應(ying)變,應(ying)力消失后即恢復(fu)原狀的性能 |
| 3 | 回彈率 | 固體(ti)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(chi)率 | 應力松弛狀態下應力衰減的百分(fen)數 |

