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(mi)封(feng)(feng)接(jie)頭(tou)的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)失效主要表現為泄漏。在各行業的(de)(de)(de)管(guan)道系統和裝置(zhi)中,因(yin)法蘭(lan)密(mi)封(feng)(feng)接(jie)頭(tou)密(mi)封(feng)(feng)失效,輕(qing)則(ze)造成能源(yuan)、原材料的(de)(de)(de)浪費,重則(ze)導致設備(bei)報廢(fei)、停工停產、人員傷亡和嚴(yan)重的(de)(de)(de)環(huan)境污染。因(yin)此,現代(dai)石油、化工等工業對管(guan)道裝置(zhi)的(de)(de)(de)密(mi)封(feng)(feng)提(ti)出了非(fei)常(chang)嚴(yan)格的(de)(de)(de)要求。
法(fa)蘭(lan)密封接頭中的主要零件為法(fa)蘭(lan)及墊片(pian),它們(men)通常以一個獨(du)立(li)的標準(zhun)(zhun)件出(chu)現。目前(qian),法(fa)蘭(lan)及墊片(pian)都已標準(zhun)(zhun)化(hua)。
一、法(fa)蘭
法(fa)蘭術語(yu)見表2-1。
| 表2-1 法蘭術語(yu) | ||
| 序號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 法蘭 | 墊(dian)片連接總成的基礎部件,帶有堅固的向心伸出凸緣,目的是把兩件或多件過程裝置(zhi)連接起(qi)來 |
| 2 | 平面法蘭 | 整(zheng)個耦(ou)合面(mian)為(wei)平(ping)面(mian)或(huo)全平(ping)面(mian)的法蘭(lan) |
| 3 | 凸(tu)面法蘭 | 法蘭(lan)的接(jie)(jie)合面凸出(chu)了一部分(fen),該法蘭(lan)是(shi)以它(ta)的邊緣連接(jie)(jie)部分(fen)發生接(jie)(jie)觸(chu),而(er)它(ta)的表(biao)面不在螺栓圓周處與其他部件接(jie)(jie)觸(chu)。正規情況下,墊片的遮蓋(gai)部分(fen)伸(shen)出(chu)到螺栓的內側。 |
| 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(sun)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(lian)接(jie)面法蘭 | 該類型為環形接頭法(fa)蘭(也稱為AP1環)。兩片法(fa)蘭上都加工有(you)溝槽,它所裝的(de)密封墊片一般用硬金屬制造。 |
二、墊片
墊片術語見表2-2。
| 表(biao) 2-2 墊片術語(yu) | ||
| 序號(hao) | 術(shu) 語(yu) | 定 義 |
| 1 | 墊片 | 置于配合面間幾何(he)形狀(zhuang)符(fu)合要求的薄斷面密(mi)封件 |
| a. 非金屬墊(dian)片 | 由非金屬材料制成的墊片 | |
| b. 金屬墊片 | 由金屬材料制成的墊片 | |
| 2 | 復合墊片 | 兩種以(yi)上材(cai)料按(an)需要(yao)復(fu)合而成的(de)墊片 |
| a. 石棉橡膠墊片 | 由石(shi)棉(mian)橡膠(jiao)板制成的墊(dian)片 | |
| b. 金(jin)屬包覆墊(dian)片 | 由金屬薄板包覆非金屬材料(liao)而成(cheng)的墊片 | |
| c. 聚四氟(fu)乙烯包覆墊片 | 表面(mian)有聚四氟乙烯包覆(fu)層的墊片(pian) | |
| d. 柔性石墨包覆墊片(pian) | 金屬包(bao)覆墊(dian)外面再包(bao)覆柔(rou)性石(shi)墨的墊(dian)片(pian) | |
| e. 纏(chan)繞墊片 | 成(cheng)型的金(jin)屬帶與(yu)非金(jin)屬同軸(zhou)線同平(ping)面交替螺旋纏繞而成(cheng)的墊片(pian) | |
| f. 纏繞-金屬(shu)包覆組合(he)墊片 | 以有(you)筋條的(de)金(jin)屬包覆墊(dian)為基體,在外圓周上再纏繞(rao)成纏繞(rao)墊(dian)的(de)組(zu)合墊(dian)片,用于多層換熱器 | |
| g. 骨架式柔性石墨墊片(pian) | 柔性石墨和骨架按特定(ding)工藝(yi)復合而(er)成的墊片 | |
| h. 包覆金(jin)屬(shu)環的橡膠(jiao)墊片 | 內周邊包(bao)覆金(jin)屬(shu)環的石棉(mian)橡(xiang)膠墊片 | |
| i. 金屬增強墊片 | 金屬起(qi)增強作用的墊片 | |
| j. 編織(zhi)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(feng)
法(fa)蘭(lan)連(lian)接密封(feng)件(jian)置(zhi)于兩法(fa)蘭(lan)的(de)配合面間,靠擰(ning)緊(jin)螺栓壓緊(jin)密封(feng)件(jian)的(de)密封(feng)結(jie)構。
2. 突面或平面法蘭密封(feng)
法(fa)蘭(lan)配合(he)面(mian)為突面(mian)或(huo)平面(mian)的密封結構,如(ru)圖2-1所(suo)示。

3. 凹(ao)凸面法(fa)蘭密封
法蘭配合面(mian)為凹凸面(mian)的密(mi)封結構(gou),如圖(tu)2-2所示。

4. 榫(sun)槽面法蘭(lan)密封
法蘭配合面(mian)為榫槽面(mian)的(de)密封結構(gou),如(ru)圖2-3所示。

5. 八角(jiao)環密封
螺栓(shuan)法蘭連接(jie),八角環靠螺栓(shuan)的(de)力(li)預(yu)緊,并受介(jie)質壓(ya)力(li)的(de)作用(yong)而自緊的(de)密封結構(gou),如圖2-4所示。

6. 橢圓環密封
螺栓(shuan)法蘭(lan)連接,橢圓(yuan)環靠螺栓(shuan)的(de)力(li)預緊,并受介質(zhi)壓力(li)的(de)作(zuo)用而自緊的(de)密封(feng)結(jie)構,如圖2-5所(suo)示。

7. 透(tou)鏡環密封
高壓(適用(yong)壓力為32MPa)管道(dao)連接處用(yong)透鏡墊做密封(feng)件的密封(feng)結構,如圖2-6所示(shi)。

四、墊(dian)片(靜密封)設計術語(yu)
墊片(靜密封(feng))設計術語見表(biao)2-3。
| 表2-3 墊片 (靜密(mi)封)設計(ji)術語 | ||
| 序(xu)號 | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 預緊密封比壓(y) | 安裝時,預緊(jin)螺(luo)栓達(da)到密封狀(zhuang)態墊片所承受的壓應力 |
| 2 | 操作(zuo)密封比壓 | 操作時,介(jie)質壓(ya)力(li)抵消了螺栓(shuan)載荷作用(yong)于墊片上的部分應(ying)力(li)后,還能保持密封的墊片上的壓(ya)應(ying)力(li)。它是墊片系數與介(jie)質壓(ya)力(li)的乘積 |
| 3 | 墊片系數(shu)(m) | 操作密(mi)封比(bi)壓(ya)與被(bei)密(mi)封介質壓(ya)力之(zhi)比(bi) |
| 4 | 螺栓(shuan)操(cao)作載荷 | 操(cao)作時,保持密(mi)封(feng)使螺栓(shuan)受(shou)的載(zai)荷。它是介質壓(ya)力載(zai)荷與(yu)保持密(mi)封(feng)所需墊片壓(ya)緊力之和。 |
| 5 | 螺(luo)栓預緊載荷 | 安裝時,螺(luo)栓為壓緊墊片(pian)使(shi)之(zhi)密(mi)封(feng)而(er)承受(shou)的載荷。此時墊片(pian)上的壓應力必須(xu)達到墊片(pian)的預緊密(mi)封(feng)比(bi)壓 |
| 6 | 自緊載荷 | 介質(zhi)壓力產生的(de)自緊(jin)力 |
| 7 | 回彈力 | 密封作為(wei)抵抗外力作用而產(chan)生的恢復原形的力 |
| 8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外直徑與內直徑之差的一半 |
| 9 | 墊片接(jie)觸寬(kuan)度 | 與法蘭配合(he)面可能(neng)接觸的寬度,它隨(sui)配合(he)面的形狀不(bu)同(tong)(tong)而不(bu)同(tong)(tong) |
| 10 | 墊(dian)片基本密封寬度(du) | 根(gen)據墊片(pian)接(jie)觸寬度計(ji)算的(de)用于確(que)定墊片(pian)有效密封寬度的(de)墊片(pian)寬度 |
| 11 | 墊片有效密(mi)封寬度 | 考慮到法蘭偏轉的(de)(de)影響,設計(ji)時根據墊片(pian)基本(ben)密封寬度按(an)均方根計(ji)算的(de)(de)墊片(pian)寬度 |
五(wu)、墊(dian)片材料性能術語
墊(dian)片材料(liao)性能術語見(jian)表(biao)2-4。
| 表2-4 墊片材(cai)料性能(neng)術語 | ||
| 序號(hao) | 術 語 | 定 義 |
| 1 | 壓(ya)縮率 | 加(jia)載時,材料的厚(hou)度壓縮量與初始(shi)厚(hou)度之(zhi)比 |
| 2 | 彈性(xing) | 固體物質在應(ying)力作用下產生應(ying)變,應(ying)力消失(shi)后(hou)即(ji)恢復原狀的性能(neng) |
| 3 | 回(hui)彈率 | 固體物質卸載(zai)時的(de)(de)回彈(dan)量(liang)與加載(zai)時的(de)(de)壓縮量(liang)之(zhi)比 |
| 4 | 應力松弛 | 應(ying)變(bian)不(bu)變(bian)而應(ying)力(li)衰(shuai)減的(de)一種(zhong)過渡應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)狀(zhuang)態 |
| 5 | 應力(li)松(song)弛率 | 應力松弛狀(zhuang)態下應力衰減的百分(fen)數 |

