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法兰的种类 及垫片选用

 法兰连接是由法兰、垫片及螺栓螺母连接组成。是一种可拆连接,可用于管道与阀门、管道与管道、管道与设备的连接。采用法兰连接既有安装拆卸的灵活性,又有可靠的密封性、较高的强度,且结构简单,成本低廉,可多次重复拆卸。由于法兰具有良好的综合性能,它广泛用于化工、建筑、给水、排水、石油、轻重工业、冷冻、卫生、水暖、消防、电力、航天、造船等基础工程。

 

法兰种类

 

1、 按连接方式分类

法兰按照连接方式可分为整体法兰、平焊法兰、对焊法兰、松套法兰和螺纹法兰。

 

 

 

 

 

 

 

整体

法兰

 

 

 

整体法兰是指泵、阀、机等机械设备与管道连接的进出口法兰,通常和这些管道设备制成一体,作为设备的一部分。

 

 

又称搭焊法兰。平焊法兰与管子固定时,是将管道端部插至法兰承口底或法兰内口,且低于法兰内平面,焊接法兰外口或里口和外口,使法兰与管道连接。其优点在于焊接装配时较容易对中,且价格便宜,因而得到了广泛的应用。平焊法兰只适用于压力等级比较低,压力波动、振动及震荡均不严重的管道系统中。

 


平焊法兰

 

 

 

 

 

 

 

对焊

法兰

 

又称高颈法兰。它与其他法兰不同之处在于法兰与管子焊接处到法兰盘有一段长而倾斜的高颈,此段高颈的壁厚沿高度方向逐渐过渡到管壁厚度,改善了应力的不连续性,因而增加了法兰强度。对焊法兰主要用于工况比较苛刻的场合(如管道热膨胀或其他荷载而使法兰处受的应力较大)或应力变化反复的场合以及压力、温度大幅度波动的管道和高温、高压及零下低温的管道。

 


 高颈法兰

 

 

 

 

 

 

 

松套

法兰

 

 

俗称活套法兰,分为焊环活套法兰、翻边活套法兰和对焊活套法兰,多用于铜、铝等有色金属及不锈钢管道上。松套法兰的连接实际也是通过焊接实现的,只是这种法兰是松套在已于管子焊接在一起的附属元件上,然后通过连接螺栓将附属元件和垫片压紧以实现密封,法兰(即松套)本身不接触介质。这种法兰连接的优点是法兰可以旋转,易于对中螺栓孔,在大口径管道上易于安装,也适用于管道需要频繁拆卸以供清洗和检查的地方。其法兰附属元件材料与管子材料一致,而法兰材料可与管子材料不同(法兰的材料多为Q235、Q255碳素钢),因此比较适合于输送腐蚀性介质的管道。但松套法兰耐压不高,一般仅适用于低压管道的连接。

 


 活套法兰

 

 

 

 

 

 

 

螺纹

法兰

 

 

 

螺纹法兰是将法兰的内孔加工成管螺纹,并和带外螺纹的管子配合实现连接,是一种非焊接法兰。与焊接法兰相比,它具有安装、维修方便的特点,可在一些现场不允许焊接的场合使用,但在温度高于260℃和低于-45℃的条件下,建议不使用螺纹法兰,以免发生泄漏。

螺纹法兰公称通径:DN8~DN100 工作压力:1.0~2.5(MPa)。

 


 螺纹法兰

 

2、按密封面形式分类

法兰的密封面主根据工艺条件、密封口径以及垫片等进行选择。

(1) 容器法兰的密封面形式有平面、凹凸面、榫槽面等,其中以凹凸面、榫槽面最为常用。

(2) 管法兰密封面形式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面、O型圈面和环连接面六种。法兰密封面形式和代号见表1。

 


 表1  法兰密封面形式和代号

 

 

 

 

 

 

 

平面型

 

 

 

是在平面上加工出几道浅槽,其结构简单,但点券没有固定,不易压紧。适用于压力不高、介质无毒的场合。

 

 

 

 

 

 

 

 

突面型

 

 

与平面型密封相近,其表面是一个光滑的平面,也可车制密纹水线。密封面结构简单,加工方便,且便于进行防腐衬里。但是这种密封面垫片接触面积较大,预紧时垫片容易往两边挤,不易压紧。

 

 

 

 

 

 

 

凹凸

面型

 

 

 

 

是相配合的凹型和凸型密封面。安装时便于对中,还能防止垫片被挤出。但垫片宽度较大,需较大压紧力。适用于压力稍高的场合。

 

 

 

 

 

 

 

榫槽

面型

 

 

 

是具有相配合的榫面和槽面的密封面,垫片放在槽内,由于受槽的阻挡,不会被挤出。垫片比较窄,因而压紧垫片所需的螺栓力也就相应较小。即使应用于压力较高之处,螺栓尺寸也不致过大。安装时易对中。垫片受力均匀,故密封可靠。垫片很少受介质的冲刷和腐蚀。适用于易燃、易爆、有毒介质及压力较高的重要密封。但更换垫片困难,法兰造价较高。此外,榫面部分容易损坏,在拆装或运输过程中应加以注意。

 

 

 

 

 

 

 

O形圈面型

 

 

这是一种较新的法兰连接形式。具有相配合的凸面和槽面的密封面,O形圈嵌在槽内。O型密封圈是一种挤压型密封,其基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形,在密封接触面上造成接触压力,当接触压力大于被密封介质的内压,不发生泄漏,反之则发生泄漏。像这种借介质本身来改变O形圈接触状态使之实现密封的过程,称为“自封作用”。O形圈密封效果比一般平垫圈可靠。由于O形圈的截面尺寸都很小、重量轻,消耗材料少,且使用简单,安装、拆卸方便,更为突出的优点还在于O形圈具有良好的密封能力,压力使用范围很宽,静密封工作压力可达100MPa以上,适用温度为-60~200℃,可满足多种介质的使用要求。

 

 

 

 

 

 

 

环连接面型

 

 

 

环连接面密封的法兰也属于窄面法兰,其在法兰的突面上开出一环状梯形槽作为法兰密封面,和榫槽面法兰一样,这种法兰在安装和拆卸时必须在轴向将法兰分开,这种密封面专门与用金属材料加工成截面形状为八角形或椭圆形的实体金属垫片配合,实现密封连接。由于金属环垫可以依据各种金属的固有特性来选用。因而这种密封面的密封性能好,对安装要求也不太严格,适用于高温、高压工况,但密封面的加工精度较高。

 

 垫片

 

 

垫片是一种能产生塑性变形、并具有一定强度的材料制成的圆环,用于管道之间的密封连接、机器设备的机件与机件之间的密封连接。

大多数垫片是从非金属板裁下来的,或由专业工厂按规定尺寸制作,其材料为石棉橡胶板、石棉板、四氟板、聚乙烯板等;也有用薄金属板(白铁皮、不锈钢)将石棉等非金属材料包裹起来制成的金属包垫片;还有一种用薄钢带与石棉带一起绕制而成的缠绕式垫片,最常用的是不锈钢带和石墨缠绕而成的金属缠绕垫片,根据使用环境不同,缠绕带也可以用石棉。

普通橡胶垫片适用于温度低于120℃的场合;石棉橡胶垫片适用于对水蒸气温度低于450℃,对油类温度低于350℃,压力低于5MPa的场合,对于一般的腐蚀性介质,最常用的是耐酸石棉板。在高压设备及管道中,采用铜、铝、10号钢、不锈钢制成的透镜型或其他形状的金属垫片。高压垫片与密封面的接触宽度非常窄(线接触),密封面与垫片的加工光洁度较高。

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