不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼法蘭(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(fa)蘭(lan)密(mi)封接頭的(de)密(mi)封失效主要(yao)表現為泄漏。在各行業的(de)管道系統(tong)和(he)裝置中,因法(fa)蘭(lan)密(mi)封接頭密(mi)封失效,輕則(ze)造成能(neng)源、原材料的(de)浪費,重則(ze)導致設備報廢(fei)、停(ting)工(gong)停(ting)產、人員傷亡和(he)嚴(yan)重的(de)環境(jing)污染。因此,現代石油(you)、化工(gong)等工(gong)業對管道裝置的(de)密(mi)封提出了非常嚴(yan)格的(de)要(yao)求。
法蘭(lan)密封接頭中的主(zhu)要(yao)零件(jian)為法蘭(lan)及(ji)墊(dian)片,它們通常以一個獨(du)立的標準(zhun)件(jian)出現(xian)。目前,法蘭(lan)及(ji)墊(dian)片都已標準(zhun)化。
一、法(fa)蘭
法(fa)蘭術(shu)語(yu)見表2-1。
表2-1 法蘭(lan)術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定 義(yi) |
1 | 法蘭 | 墊片連接(jie)總(zong)成的基礎部件,帶有堅(jian)固的向心伸(shen)出凸緣,目的是把兩件或多(duo)件過程裝(zhuang)置連接(jie)起來(lai) |
2 | 平面法(fa)蘭 | 整個耦合面(mian)為平面(mian)或全(quan)平面(mian)的法(fa)蘭 |
3 | 凸面(mian)法蘭 | 法蘭(lan)的接(jie)合面(mian)凸出(chu)了一部(bu)分,該法蘭(lan)是以它的邊緣連接(jie)部(bu)分發(fa)生(sheng)接(jie)觸,而它的表(biao)面(mian)不在(zai)螺栓(shuan)圓周處與其他(ta)部(bu)件接(jie)觸。正規(gui)情況下,墊片的遮(zhe)蓋部(bu)分伸出(chu)到螺栓(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(cao)面(mian)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(jie)面(mian)法蘭 | 該類型為環形(xing)接頭法蘭(也(ye)稱為AP1環)。兩片法蘭上都加工有(you)溝槽,它所裝的密封墊片一般(ban)用硬金屬(shu)制造(zao)。 |
二(er)、墊片
墊片術(shu)語見表2-2。
表 2-2 墊片術(shu)語 | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 墊片 | 置(zhi)于(yu)配合面間(jian)幾何(he)形(xing)狀符合要求的薄(bo)斷面密(mi)封件 |
a. 非金屬墊片 | 由非金屬材料制成(cheng)的墊片 | |
b. 金屬墊片 | 由金屬材料制(zhi)成的(de)墊片 | |
2 | 復合墊片 | 兩種以上材(cai)料按(an)需要復合而(er)成的墊片 |
a. 石棉橡膠墊片(pian) | 由石棉(mian)橡膠板(ban)制成的墊片 | |
b. 金屬包(bao)覆墊片 | 由金屬(shu)薄板包覆(fu)非金屬(shu)材(cai)料(liao)而成的墊片 | |
c. 聚四氟乙烯包覆墊片 | 表面有聚四氟乙烯包覆層(ceng)的墊片 | |
d. 柔性(xing)石墨(mo)包覆墊片 | 金屬包覆墊(dian)外面再(zai)包覆柔(rou)性石墨的墊(dian)片 | |
e. 纏繞墊片 | 成型的金屬帶(dai)與非金屬同(tong)軸線同(tong)平面(mian)交替螺(luo)旋纏(chan)繞而成的墊(dian)片 | |
f. 纏繞-金屬(shu)包覆組合(he)墊片 | 以有(you)筋(jin)條的金屬(shu)包覆墊(dian)為基體,在外圓周上(shang)再纏(chan)繞(rao)成(cheng)纏(chan)繞(rao)墊(dian)的組合墊(dian)片,用于多層換熱器 | |
g. 骨(gu)架式(shi)柔性(xing)石墨墊(dian)片 | 柔性(xing)石墨(mo)和骨架按特定工(gong)藝復合(he)而成的墊片 | |
h. 包覆金(jin)屬(shu)環的橡膠墊片 | 內周邊(bian)包覆金屬環的石棉(mian)橡膠墊片 | |
i. 金屬增強墊片 | 金屬(shu)起增強(qiang)作用的墊片 | |
j. 編織(zhi)墊片 | 密(mi)封(feng)材料(liao)編織而(er)成的墊片 |
三、密封(feng)結構術語
1. 法蘭(lan)連接密封(feng)
法(fa)蘭連接密封件置于兩法(fa)蘭的(de)配合面間,靠擰緊螺栓壓緊密封件的(de)密封結構。
2. 突(tu)面或(huo)平(ping)面法蘭密封
法蘭配合面(mian)為突面(mian)或(huo)平面(mian)的(de)密封結構,如(ru)圖2-1所示。
3. 凹凸(tu)面(mian)法蘭(lan)密封(feng)
法蘭配合面為凹凸面的密封結(jie)構,如圖(tu)2-2所示。
4. 榫槽(cao)面(mian)法蘭密封(feng)
法蘭(lan)配合面為榫槽面的密封結構,如圖2-3所示(shi)。
5. 八角環密封
螺(luo)栓(shuan)法蘭連接,八角環(huan)靠(kao)螺(luo)栓(shuan)的力預緊,并受(shou)介(jie)質壓力的作用而(er)自(zi)緊的密(mi)封(feng)結構(gou),如圖2-4所示。
6. 橢(tuo)圓環(huan)密封
螺栓(shuan)法蘭連接,橢(tuo)圓(yuan)環靠螺栓(shuan)的(de)力預緊,并受介質壓力的(de)作用而(er)自(zi)緊的(de)密封結構,如圖2-5所示。
7. 透鏡環密封(feng)
高壓(適用壓力(li)為32MPa)管道連接處用透鏡墊做密封(feng)件的密封(feng)結構,如圖(tu)2-6所示。
四、墊片(靜密封)設計術語
墊(dian)片(靜密(mi)封)設(she)計術語見(jian)表2-3。
表(biao)2-3 墊(dian)片 (靜密(mi)封(feng))設計(ji)術語 | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 預緊密(mi)封(feng)比壓(y) | 安裝(zhuang)時(shi),預(yu)緊螺栓達到密封狀(zhuang)態(tai)墊片所(suo)承受的壓應力 |
2 | 操(cao)作密(mi)封比壓 | 操作時,介(jie)質壓力抵消了(le)螺栓載荷作用于墊(dian)片上的部分應力后,還能保持密封的墊(dian)片上的壓應力。它是墊(dian)片系數與介(jie)質壓力的乘積 |
3 | 墊片(pian)系數(m) | 操作密封比壓與(yu)被密封介質壓力之(zhi)比 |
4 | 螺栓操(cao)作(zuo)載荷 | 操作(zuo)時,保持密封使螺(luo)栓受的載(zai)荷。它(ta)是介(jie)質壓(ya)力(li)載(zai)荷與保持密封所需墊片壓(ya)緊力(li)之和。 |
5 | 螺栓預緊載荷 | 安裝時,螺(luo)栓為壓緊墊片使之(zhi)密封而(er)承受的(de)(de)載(zai)荷。此時墊片上的(de)(de)壓應力必須達到墊片的(de)(de)預(yu)緊密封比壓 |
6 | 自緊載荷 | 介質壓力產生(sheng)的自(zi)緊力 |
7 | 回彈力(li) | 密封作(zuo)為抵抗(kang)外力作(zuo)用而(er)產生的(de)恢(hui)復原形的(de)力 |
8 | 墊(dian)片幾何(he)寬度 | 墊(dian)片外直(zhi)徑(jing)與內直(zhi)徑(jing)之差的(de)一半 |
9 | 墊(dian)片(pian)接觸寬度 | 與法蘭配(pei)(pei)合面可能接觸(chu)的寬度(du),它隨配(pei)(pei)合面的形狀不(bu)同而不(bu)同 |
10 | 墊片基本(ben)密(mi)封(feng)寬度 | 根據墊(dian)片接(jie)觸寬(kuan)度(du)計算的用于確(que)定墊(dian)片有效密封寬(kuan)度(du)的墊(dian)片寬(kuan)度(du) |
11 | 墊(dian)片有(you)效密封寬度 | 考(kao)慮(lv)到法蘭偏轉(zhuan)的影響,設計時(shi)根據墊片基(ji)本密封寬度(du)按均方根計算的墊片寬度(du) |
五、墊片材料性能術語
墊片材料性能(neng)術語見表2-4。
表2-4 墊片材(cai)料性能術語 | ||
序號 | 術(shu) 語 | 定 義 |
1 | 壓縮(suo)率 | 加(jia)載時,材(cai)料的厚(hou)度壓縮量與初(chu)始厚(hou)度之比 |
2 | 彈(dan)性 | 固體物質在應力(li)作用(yong)下(xia)產(chan)生應變(bian),應力(li)消失后即恢(hui)復原狀的性(xing)能 |
3 | 回彈(dan)率 | 固體物質卸載時的(de)回彈量與加載時的(de)壓縮量之比 |
4 | 應(ying)力(li)松弛 | 應變(bian)不(bu)變(bian)而(er)應力衰減的一(yi)種過(guo)渡應力-應變(bian)狀態(tai) |
5 | 應力松弛率(lv) | 應力松弛狀態下應力衰減的百(bai)分數 |