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)蘭密(mi)(mi)(mi)封(feng)接頭的(de)(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)失效(xiao)主要表(biao)現(xian)為泄(xie)漏(lou)。在各(ge)行業(ye)的(de)(de)(de)管道(dao)系統和裝置(zhi)中,因(yin)法(fa)蘭密(mi)(mi)(mi)封(feng)接頭密(mi)(mi)(mi)封(feng)失效(xiao),輕則(ze)(ze)造成能源、原材料的(de)(de)(de)浪費,重則(ze)(ze)導致設備報廢、停(ting)工停(ting)產、人員傷亡(wang)和嚴重的(de)(de)(de)環境污染。因(yin)此(ci),現(xian)代石(shi)油、化工等工業(ye)對(dui)管道(dao)裝置(zhi)的(de)(de)(de)密(mi)(mi)(mi)封(feng)提(ti)出了非常嚴格(ge)的(de)(de)(de)要求。
法(fa)(fa)蘭(lan)密(mi)封接頭中的主(zhu)要零(ling)件(jian)為法(fa)(fa)蘭(lan)及墊片,它(ta)們(men)通常以(yi)一個獨(du)立的標準(zhun)件(jian)出現。目前,法(fa)(fa)蘭(lan)及墊片都已標準(zhun)化(hua)。
一、法蘭
法蘭術語見(jian)表(biao)2-1。
表2-1 法蘭術語 | ||
序號 | 術(shu) 語(yu) | 定 義 |
1 | 法蘭 | 墊片連接(jie)總成(cheng)的基礎部(bu)件(jian)(jian)(jian),帶有堅固的向心伸出凸(tu)緣,目的是把(ba)兩件(jian)(jian)(jian)或多件(jian)(jian)(jian)過程裝置連接(jie)起來 |
2 | 平(ping)面法蘭 | 整個耦合面(mian)為(wei)平(ping)面(mian)或全平(ping)面(mian)的法蘭 |
3 | 凸面法蘭 | 法蘭的(de)(de)接(jie)合面(mian)(mian)凸出(chu)了一部(bu)分,該法蘭是以它的(de)(de)邊緣(yuan)連(lian)接(jie)部(bu)分發生接(jie)觸(chu)(chu),而它的(de)(de)表面(mian)(mian)不在螺(luo)栓圓周處與其他部(bu)件接(jie)觸(chu)(chu)。正規(gui)情況(kuang)下,墊片的(de)(de)遮蓋部(bu)分伸出(chu)到螺(luo)栓的(de)(de)內側。 |
4 | 凹(ao)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(jie)面法蘭 | 該類型為環(huan)形接頭法蘭(也稱為AP1環(huan))。兩(liang)片法蘭上(shang)都加工有溝(gou)槽,它所裝的密封墊片一般用硬金屬制(zhi)造。 |
二、墊片
墊片術語見表2-2。
表 2-2 墊片(pian)術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 墊片 | 置于配合面(mian)間幾(ji)何形狀符合要求的薄斷(duan)面(mian)密封件 |
a. 非(fei)金屬墊片 | 由非金屬(shu)材料制成的墊片 | |
b. 金(jin)屬墊片 | 由金屬材料制成的(de)墊(dian)片 | |
2 | 復合墊(dian)片 | 兩種以(yi)上材料按需要(yao)復合而(er)成的墊片 |
a. 石棉橡(xiang)膠(jiao)墊片 | 由石棉橡膠板制成的墊片 | |
b. 金屬包覆墊片 | 由(you)金(jin)屬薄板包(bao)覆(fu)非金(jin)屬材料而(er)成的墊片 | |
c. 聚四(si)氟乙(yi)烯包(bao)覆墊片 | 表面有(you)聚四(si)氟乙烯包(bao)覆(fu)層的墊片 | |
d. 柔(rou)性石(shi)墨包覆(fu)墊片(pian) | 金屬包覆(fu)墊(dian)外面再(zai)包覆(fu)柔性石墨的墊(dian)片(pian) | |
e. 纏(chan)繞墊片 | 成型的金屬(shu)帶與非金屬(shu)同軸(zhou)線同平面交替螺旋纏繞而成的墊片 | |
f. 纏(chan)繞(rao)-金(jin)屬(shu)包覆組合墊片 | 以有筋條的金(jin)屬包覆墊(dian)為(wei)基(ji)體,在外圓周上再纏繞成纏繞墊(dian)的組合(he)墊(dian)片(pian),用于多(duo)層換熱器 | |
g. 骨架式(shi)柔性石墨墊片 | 柔性石墨和骨架(jia)按特定工藝復合而成的墊片 | |
h. 包覆(fu)金屬環(huan)的橡(xiang)膠墊片 | 內(nei)周邊包(bao)覆金屬(shu)環的(de)石(shi)棉橡膠墊片 | |
i. 金屬(shu)增強墊片(pian) | 金(jin)屬起增強作用(yong)的墊片 | |
j. 編織墊片 | 密封材料編織(zhi)而(er)成的(de)墊片 |
三、密封(feng)結構術語
1. 法蘭連接(jie)密封
法蘭(lan)連(lian)接密(mi)封件(jian)置于兩法蘭(lan)的配合面間,靠擰(ning)緊(jin)螺栓壓緊(jin)密(mi)封件(jian)的密(mi)封結構。
2. 突面(mian)或平面(mian)法蘭密封
法蘭配合面(mian)為突面(mian)或平面(mian)的密封結構(gou),如圖2-1所(suo)示(shi)。
3. 凹凸面法(fa)蘭密封
法(fa)蘭配合面(mian)為凹凸面(mian)的密封結構,如(ru)圖2-2所(suo)示。
4. 榫槽面法蘭密(mi)封
法蘭配合面為(wei)榫槽(cao)面的密封結(jie)構,如圖(tu)2-3所示(shi)。
5. 八角環(huan)密封
螺栓(shuan)法蘭連接,八(ba)角環靠螺栓(shuan)的力(li)預緊(jin),并受介質(zhi)壓力(li)的作用而(er)自緊(jin)的密封結構,如圖2-4所(suo)示(shi)。
6. 橢圓環密封
螺栓法蘭連接,橢圓(yuan)環靠螺栓的(de)力預緊,并受介質壓力的(de)作(zuo)用而(er)自緊的(de)密封結構,如圖2-5所示(shi)。
7. 透鏡環密封
高(gao)壓(適(shi)用壓力為32MPa)管道連接處用透鏡墊做密(mi)(mi)封件的(de)密(mi)(mi)封結構,如圖2-6所(suo)示。
四、墊片(靜密封)設(she)計(ji)術語
墊片(靜密封)設計術語(yu)見表2-3。
表2-3 墊片 (靜密封)設計(ji)術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 預緊密封比壓(y) | 安裝(zhuang)時,預緊螺栓達到(dao)密封狀態墊片所承受的壓應(ying)力 |
2 | 操作密封比壓(ya) | 操作時,介質(zhi)壓力(li)(li)抵消了螺(luo)栓載(zai)荷作用于(yu)墊(dian)片(pian)上(shang)的(de)(de)部分應力(li)(li)后,還能保持密封(feng)的(de)(de)墊(dian)片(pian)上(shang)的(de)(de)壓應力(li)(li)。它是墊(dian)片(pian)系數(shu)與介質(zhi)壓力(li)(li)的(de)(de)乘積 |
3 | 墊(dian)片(pian)系數(m) | 操作密封(feng)比(bi)壓與被密封(feng)介質壓力之比(bi) |
4 | 螺栓操作載荷 | 操作時,保(bao)持密封(feng)使螺栓(shuan)受的載荷。它是(shi)介質(zhi)壓(ya)力(li)載荷與保(bao)持密封(feng)所需墊片壓(ya)緊力(li)之和。 |
5 | 螺栓預(yu)緊載荷 | 安裝時(shi),螺栓為(wei)壓(ya)緊(jin)墊片使之(zhi)密(mi)封(feng)而承(cheng)受(shou)的(de)載(zai)荷。此時(shi)墊片上的(de)壓(ya)應(ying)力必須達到(dao)墊片的(de)預緊(jin)密(mi)封(feng)比(bi)壓(ya) |
6 | 自緊載(zai)荷 | 介(jie)質壓力(li)產生的(de)自緊(jin)力(li) |
7 | 回彈力 | 密封作(zuo)為抵抗外(wai)力作(zuo)用而產生(sheng)的恢復原形的力 |
8 | 墊片幾何寬度 | 墊片外直徑與內(nei)直徑之差的一半 |
9 | 墊(dian)片接觸寬(kuan)度 | 與法蘭(lan)配合面(mian)可能接觸的寬度(du),它(ta)隨配合面(mian)的形(xing)狀(zhuang)不(bu)同而不(bu)同 |
10 | 墊片(pian)基本密封(feng)寬度(du) | 根據墊片(pian)接觸寬(kuan)(kuan)度計算的用于(yu)確定墊片(pian)有(you)效(xiao)密封寬(kuan)(kuan)度的墊片(pian)寬(kuan)(kuan)度 |
11 | 墊(dian)片有(you)效(xiao)密封(feng)寬度 | 考(kao)慮(lv)到法蘭(lan)偏轉(zhuan)的(de)(de)影(ying)響,設計時根據墊片(pian)(pian)基本密封寬(kuan)度按均方根計算的(de)(de)墊片(pian)(pian)寬(kuan)度 |
五、墊片材料性能(neng)術語
墊片材料性能術語(yu)見表2-4。
表2-4 墊片材料性(xing)能術語 | ||
序號(hao) | 術(shu) 語(yu) | 定 義 |
1 | 壓縮率 | 加載時,材料的厚度壓縮(suo)量與初始(shi)厚度之比 |
2 | 彈性 | 固體(ti)物質在應(ying)力作用下(xia)產生應(ying)變,應(ying)力消失后即恢復(fu)原狀的(de)性能 |
3 | 回(hui)彈率 | 固(gu)體物質卸(xie)載時的回(hui)彈(dan)量與加(jia)載時的壓縮量之比 |
4 | 應力松弛 | 應變不變而應力(li)衰(shuai)減(jian)的一(yi)種過渡應力(li)-應變狀態 |
5 | 應(ying)力松弛率 | 應(ying)力松弛(chi)狀態下應(ying)力衰減(jian)的百分數 |