不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不(bu)銹鋼法蘭(lan)、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)(feng)接(jie)頭的(de)密封(feng)(feng)失效主要表現為(wei)泄(xie)漏。在各行業的(de)管(guan)道系統和(he)裝置中(zhong),因法蘭密封(feng)(feng)接(jie)頭密封(feng)(feng)失效,輕則(ze)造(zao)成能源、原材料(liao)的(de)浪(lang)費,重則(ze)導致設(she)備(bei)報(bao)廢、停工停產、人員傷亡和(he)嚴(yan)重的(de)環境污染。因此,現代石油(you)、化工等工業對管(guan)道裝置的(de)密封(feng)(feng)提出了(le)非(fei)常嚴(yan)格的(de)要求。
法蘭(lan)(lan)密封(feng)接頭中的主要零件(jian)為法蘭(lan)(lan)及墊片,它們通常以一(yi)個(ge)獨立的標準(zhun)件(jian)出現。目前,法蘭(lan)(lan)及墊片都(dou)已標準(zhun)化(hua)。
一、法蘭
法(fa)蘭術語見(jian)表2-1。
表2-1 法(fa)蘭術語(yu) | ||
序(xu)號(hao) | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 法蘭 | 墊片連接總成的(de)基礎部(bu)件,帶有堅(jian)固(gu)的(de)向心伸出凸緣,目的(de)是把兩件或多件過程裝置連接起來(lai) |
2 | 平面法蘭 | 整個耦合面為平(ping)面或全(quan)平(ping)面的法蘭 |
3 | 凸面法蘭 | 法(fa)蘭(lan)的接合(he)面(mian)凸出了一部(bu)分,該(gai)法(fa)蘭(lan)是以它(ta)的邊緣連接部(bu)分發生接觸(chu),而它(ta)的表面(mian)不在螺栓圓周(zhou)處與其他部(bu)件(jian)接觸(chu)。正(zheng)規情況下,墊片的遮蓋部(bu)分伸出到螺栓的內側(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(cao)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 | 該類型為(wei)環形接頭法蘭(也稱為(wei)AP1環)。兩片法蘭上都加(jia)工有溝槽,它所裝的密封墊(dian)片一般用硬金屬制造。 |
二、墊片(pian)
墊片術語見表(biao)2-2。
表 2-2 墊片(pian)術語 | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 墊片 | 置于配(pei)合面間幾何形(xing)狀符合要求的薄斷(duan)面密(mi)封件 |
a. 非金(jin)屬(shu)墊(dian)片 | 由非金屬材料制(zhi)成的墊片 | |
b. 金屬墊(dian)片 | 由金屬材料制(zhi)成的墊(dian)片(pian) | |
2 | 復(fu)合墊片 | 兩種以(yi)上材料按需要復合而成的墊片 |
a. 石棉橡膠墊片 | 由石棉橡膠板制成的墊片 | |
b. 金屬包覆墊片(pian) | 由金(jin)屬薄(bo)板包覆(fu)非金(jin)屬材(cai)料而成的墊片 | |
c. 聚四氟(fu)乙烯包覆墊片 | 表(biao)面有聚(ju)四氟乙烯包覆層(ceng)的墊(dian)片 | |
d. 柔性(xing)石墨包覆墊片 | 金屬包覆墊外面(mian)再包覆柔性(xing)石墨的墊片(pian) | |
e. 纏繞墊片(pian) | 成型的金屬帶與非金屬同(tong)(tong)軸線同(tong)(tong)平(ping)面交替螺旋纏繞而成的墊片 | |
f. 纏繞(rao)-金屬包(bao)覆組合(he)墊(dian)片 | 以有筋(jin)條的金屬包覆墊為基體(ti),在外圓周上再纏繞成纏繞墊的組合墊片,用于多(duo)層換熱器 | |
g. 骨架式(shi)柔性石(shi)墨(mo)墊片 | 柔性石墨和骨(gu)架按特定工藝復合而成(cheng)的墊(dian)片 | |
h. 包覆金屬環(huan)的(de)橡膠墊片 | 內周邊包(bao)覆金屬環(huan)的石(shi)棉橡膠墊片 | |
i. 金屬(shu)增(zeng)強墊片 | 金屬(shu)起增(zeng)強(qiang)作用的墊片(pian) | |
j. 編織墊(dian)片 | 密(mi)封材(cai)料(liao)編織而成的墊片 |
三(san)、密封結構(gou)術語
1. 法(fa)蘭(lan)連接密封(feng)
法蘭連接密封(feng)件(jian)置于兩(liang)法蘭的(de)配合面間,靠擰(ning)緊螺(luo)栓壓緊密封(feng)件(jian)的(de)密封(feng)結構(gou)。
2. 突面(mian)或平面(mian)法(fa)蘭密封
法蘭配合面(mian)為(wei)突面(mian)或平面(mian)的密封結構,如(ru)圖2-1所示。
3. 凹(ao)凸面法蘭密封
法蘭配合面(mian)為(wei)凹凸面(mian)的(de)密封結構,如圖2-2所示。
4. 榫槽面法蘭(lan)密封
法蘭配合面為榫(sun)槽面的(de)密封結構,如圖(tu)2-3所示。
5. 八角環(huan)密封
螺栓法蘭連接,八角環(huan)靠(kao)螺栓的力預緊(jin),并受介質(zhi)壓力的作用而自緊(jin)的密封(feng)結構(gou),如圖2-4所示(shi)。
6. 橢圓環密封
螺(luo)栓法蘭連(lian)接,橢圓環靠螺(luo)栓的(de)(de)力(li)預緊,并(bing)受介質壓力(li)的(de)(de)作用而自緊的(de)(de)密(mi)封(feng)結構,如圖(tu)2-5所示(shi)。
7. 透鏡環密封(feng)
高壓(適用壓力為32MPa)管道連接處用透鏡墊做密封件的(de)密封結構(gou),如圖(tu)2-6所示。
四、墊(dian)片(靜(jing)密封(feng))設計術(shu)語
墊片(靜密封)設計(ji)術語見表2-3。
表2-3 墊(dian)片(pian) (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(jin)螺栓(shuan)達到密封狀態墊片所承受的壓應力 |
2 | 操(cao)作密封(feng)比壓 | 操作(zuo)時,介質壓(ya)(ya)(ya)力(li)抵消了螺栓(shuan)載荷作(zuo)用于墊(dian)片上的部分(fen)應(ying)(ying)力(li)后,還能保持密封的墊(dian)片上的壓(ya)(ya)(ya)應(ying)(ying)力(li)。它是墊(dian)片系數與介質壓(ya)(ya)(ya)力(li)的乘(cheng)積 |
3 | 墊片系數(m) | 操(cao)作密(mi)封比壓(ya)與被密(mi)封介質壓(ya)力(li)之(zhi)比 |
4 | 螺栓(shuan)操作載荷 | 操作時(shi),保(bao)持(chi)(chi)密封使螺栓受的載(zai)荷。它是介質壓力(li)載(zai)荷與保(bao)持(chi)(chi)密封所需墊(dian)片(pian)壓緊力(li)之和。 |
5 | 螺栓預緊(jin)載荷 | 安裝時,螺栓(shuan)為壓緊(jin)墊片(pian)使之(zhi)密封而承(cheng)受的載荷。此時墊片(pian)上(shang)的壓應(ying)力必須達到墊片(pian)的預緊(jin)密封比壓 |
6 | 自緊載荷(he) | 介質壓力(li)產生(sheng)的自緊力(li) |
7 | 回彈力 | 密封作為抵(di)抗(kang)外力作用而產生的(de)恢復原形的(de)力 |
8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外直徑與內直徑之差的一半(ban) |
9 | 墊片接觸寬(kuan)度 | 與法(fa)蘭(lan)配(pei)合面可能接觸(chu)的寬度,它隨配(pei)合面的形狀不(bu)同(tong)而(er)不(bu)同(tong) |
10 | 墊片基本密(mi)封寬(kuan)度(du) | 根據墊片接觸寬(kuan)(kuan)度(du)計(ji)算的用于確(que)定墊片有效密封(feng)寬(kuan)(kuan)度(du)的墊片寬(kuan)(kuan)度(du) |
11 | 墊(dian)片有(you)效密封寬(kuan)度 | 考慮到(dao)法(fa)蘭偏轉的影響(xiang),設(she)計(ji)時根據墊片(pian)基本密封寬(kuan)度按(an)均(jun)方(fang)根計(ji)算的墊片(pian)寬(kuan)度 |
五(wu)、墊(dian)片材料性能術語
墊片材料性能(neng)術語見表2-4。
表2-4 墊(dian)片(pian)材(cai)料性能(neng)術語(yu) | ||
序號(hao) | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 壓縮率 | 加載時,材料的厚(hou)(hou)度壓縮量與(yu)初始(shi)厚(hou)(hou)度之比 |
2 | 彈(dan)性 | 固體物質在應力(li)作用(yong)下(xia)產生應變,應力(li)消失(shi)后即恢復(fu)原狀的性(xing)能 |
3 | 回(hui)彈率 | 固(gu)體物質卸載時(shi)(shi)的回彈量(liang)與加載時(shi)(shi)的壓縮量(liang)之比 |
4 | 應力(li)松弛(chi) | 應變不(bu)變而應力(li)衰(shuai)減(jian)的一種過渡應力(li)-應變狀態 |
5 | 應力松弛率 | 應力松弛狀(zhuang)態下應力衰減的百分(fen)數 |