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(fa)蘭(lan)密(mi)(mi)封(feng)接頭的密(mi)(mi)封(feng)失(shi)(shi)效主要表現(xian)為(wei)泄漏。在各(ge)行業(ye)的管道(dao)(dao)系統和裝置(zhi)中,因(yin)法(fa)蘭(lan)密(mi)(mi)封(feng)接頭密(mi)(mi)封(feng)失(shi)(shi)效,輕(qing)則造成能(neng)源、原材料的浪(lang)費,重則導致設備報(bao)廢(fei)、停工(gong)停產、人員傷亡和嚴(yan)(yan)重的環境污(wu)染。因(yin)此,現(xian)代石油、化工(gong)等工(gong)業(ye)對管道(dao)(dao)裝置(zhi)的密(mi)(mi)封(feng)提(ti)出了非常(chang)嚴(yan)(yan)格(ge)的要求。
法蘭密封接頭中的(de)主要零件(jian)為(wei)法蘭及(ji)墊片(pian),它(ta)們通常以(yi)一個獨立的(de)標準件(jian)出(chu)現。目前(qian),法蘭及(ji)墊片(pian)都已標準化。
一、法蘭
法蘭術語見表2-1。
表2-1 法(fa)蘭(lan)術語 | ||
序號 | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 法蘭 | 墊(dian)片連(lian)接總成的基礎部(bu)件,帶(dai)有堅(jian)固的向心伸出凸(tu)緣,目的是把兩件或多件過(guo)程裝置連(lian)接起來 |
2 | 平面(mian)法蘭 | 整(zheng)個耦合面(mian)為平面(mian)或全平面(mian)的法蘭 |
3 | 凸面法蘭 | 法(fa)蘭的(de)接(jie)合面凸出了一部分,該法(fa)蘭是以它的(de)邊(bian)緣連(lian)接(jie)部分發生接(jie)觸,而它的(de)表面不在螺栓圓周處與(yu)其他部件(jian)接(jie)觸。正規情況(kuang)下(xia),墊片(pian)的(de)遮蓋部分伸出到螺栓的(de)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(fa)蘭 | 該(gai)類型為環(huan)形接頭法蘭(也稱為AP1環(huan))。兩片法蘭上都加工有溝槽,它所裝的密封(feng)墊片一(yi)般(ban)用(yong)硬金屬制造。 |
二、墊片(pian)
墊片術語見(jian)表2-2。
表 2-2 墊(dian)片(pian)術語 | ||
序號(hao) | 術(shu) 語 | 定 義 |
1 | 墊片 | 置于配(pei)合(he)面(mian)間(jian)幾(ji)何形狀符合(he)要求的(de)薄斷(duan)面(mian)密封件 |
a. 非(fei)金屬墊(dian)片 | 由(you)非金屬(shu)材料制(zhi)成(cheng)的墊片 | |
b. 金屬墊片 | 由金屬(shu)材(cai)料制成的墊片(pian) | |
2 | 復合墊片 | 兩種以上(shang)材(cai)料按(an)需(xu)要復合而成的(de)墊片 |
a. 石棉(mian)橡膠墊片 | 由石棉橡膠板(ban)制(zhi)成的墊片 | |
b. 金屬包覆(fu)墊片(pian) | 由金屬薄(bo)板包覆非金屬材料而成的(de)墊片 | |
c. 聚(ju)四氟乙烯包(bao)覆(fu)墊片 | 表面有聚四氟乙烯(xi)包覆(fu)層(ceng)的墊片 | |
d. 柔(rou)性石墨包覆墊片 | 金屬(shu)包覆墊外面再包覆柔性(xing)石墨(mo)的墊片(pian) | |
e. 纏繞墊片 | 成型的金屬帶與非金屬同(tong)軸線同(tong)平面交替螺旋纏繞而成的墊片 | |
f. 纏繞-金屬包覆(fu)組(zu)合墊片 | 以有筋(jin)條(tiao)的金屬包覆墊為基(ji)體(ti),在外圓周上再纏(chan)(chan)繞成纏(chan)(chan)繞墊的組合(he)墊片,用于多層換熱器 | |
g. 骨架(jia)式柔性石(shi)墨(mo)墊片 | 柔性石墨和(he)骨架按特(te)定(ding)工藝復合而成的(de)墊片 | |
h. 包(bao)覆金屬(shu)環(huan)的(de)橡膠墊(dian)片 | 內周邊包覆(fu)金屬(shu)環的石棉(mian)橡膠墊片(pian) | |
i. 金屬增(zeng)強墊片 | 金屬起增強作(zuo)用的墊片 | |
j. 編織墊(dian)片 | 密封材料編織而成的墊片(pian) |
三、密封結構術語
1. 法蘭連接密封
法蘭連接密(mi)(mi)(mi)封(feng)件(jian)置于兩(liang)法蘭的(de)配合面(mian)間,靠擰緊螺栓壓(ya)緊密(mi)(mi)(mi)封(feng)件(jian)的(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)結構。
2. 突面(mian)或平(ping)面(mian)法蘭密(mi)封
法蘭(lan)配合面為突面或平面的密(mi)封結構(gou),如(ru)圖2-1所示。
3. 凹凸(tu)面法(fa)蘭密封
法蘭配合面為凹凸(tu)面的密封結構(gou),如圖2-2所(suo)示(shi)。
4. 榫槽面法蘭密封
法蘭配合面為榫槽面的密封結構,如圖2-3所示。
5. 八角環密封(feng)
螺(luo)栓法蘭(lan)連接(jie),八角(jiao)環靠螺(luo)栓的力預緊(jin),并受介質壓力的作用而自緊(jin)的密封(feng)結構,如圖2-4所(suo)示。
6. 橢圓環密封
螺栓(shuan)法蘭(lan)連接,橢圓環靠螺栓(shuan)的力預(yu)緊,并受介質(zhi)壓力的作用而自緊的密封結(jie)構(gou),如圖2-5所示。
7. 透鏡環密封(feng)
高壓(適用壓力為32MPa)管(guan)道連接(jie)處用透鏡墊做密封件的密封結構,如圖2-6所示。
四、墊片(靜密封(feng))設計術(shu)語
墊片(靜密(mi)封)設(she)計術語(yu)見(jian)表2-3。
表2-3 墊片 (靜(jing)密(mi)封)設計術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 預緊密封比壓(y) | 安裝時,預緊螺栓達(da)到密封狀態墊片所承(cheng)受的壓(ya)應力 |
2 | 操(cao)作密(mi)封比(bi)壓 | 操作時,介質(zhi)壓力抵(di)消了螺栓載荷作用于(yu)墊(dian)片上的(de)部分應力后,還能(neng)保持密封的(de)墊(dian)片上的(de)壓應力。它是墊(dian)片系數與介質(zhi)壓力的(de)乘積 |
3 | 墊片系(xi)數(shu)(m) | 操作(zuo)密封比(bi)壓與(yu)被密封介質壓力之比(bi) |
4 | 螺栓操作載荷(he) | 操作時,保(bao)持密(mi)封使螺栓(shuan)受的載荷。它是介質(zhi)壓(ya)力載荷與保(bao)持密(mi)封所需墊(dian)片壓(ya)緊力之和。 |
5 | 螺(luo)栓預緊載荷(he) | 安裝時,螺栓(shuan)為壓緊墊片(pian)(pian)使之密(mi)封(feng)(feng)而承受的載荷。此時墊片(pian)(pian)上的壓應力必須達到墊片(pian)(pian)的預緊密(mi)封(feng)(feng)比壓 |
6 | 自緊(jin)載荷 | 介(jie)質壓力(li)(li)產生的自緊力(li)(li) |
7 | 回彈力 | 密封作為抵抗外(wai)力作用而產生的恢復(fu)原形的力 |
8 | 墊(dian)片(pian)幾何寬(kuan)度 | 墊(dian)片外直(zhi)徑與(yu)內(nei)直(zhi)徑之差的一(yi)半 |
9 | 墊片接觸寬(kuan)度 | 與法蘭(lan)配合(he)面可(ke)能接觸的寬度,它隨配合(he)面的形狀不(bu)同而不(bu)同 |
10 | 墊片(pian)基本密封(feng)寬度 | 根(gen)據墊(dian)片(pian)接觸寬度(du)(du)計算的用(yong)于確定墊(dian)片(pian)有效密封寬度(du)(du)的墊(dian)片(pian)寬度(du)(du) |
11 | 墊片有(you)效密封(feng)寬度(du) | 考慮到法蘭偏(pian)轉的(de)影響,設計時根(gen)據墊(dian)片基本密封(feng)寬(kuan)度按均方根(gen)計算的(de)墊(dian)片寬(kuan)度 |
五、墊片(pian)材料性能術語(yu)
墊(dian)片材料性能(neng)術語(yu)見表2-4。
表2-4 墊(dian)片材料性能術語 | ||
序號 | 術 語 | 定(ding) 義(yi) |
1 | 壓縮(suo)率 | 加載時,材料的厚度(du)壓縮量與初始(shi)厚度(du)之比 |
2 | 彈性 | 固體物質在應力(li)作用下產生應變,應力(li)消(xiao)失后即恢復原(yuan)狀的性(xing)能 |
3 | 回彈率 | 固體物(wu)質卸載時的回彈量與加(jia)載時的壓縮(suo)量之比 |
4 | 應力松(song)弛 | 應變不(bu)變而(er)應力衰減的一種過渡應力-應變狀態 |
5 | 應(ying)力松弛率 | 應(ying)力(li)松弛狀態下應(ying)力(li)衰減的百分數 |