不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹鋼法(fa)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)封(feng)(feng)接頭的密(mi)封(feng)(feng)失(shi)效(xiao)主要表(biao)現為泄漏(lou)。在各行(xing)業的管(guan)道系統和裝(zhuang)置(zhi)中,因法(fa)蘭(lan)密(mi)封(feng)(feng)接頭密(mi)封(feng)(feng)失(shi)效(xiao),輕則造成能(neng)源、原材(cai)料的浪費,重則導致設備報廢、停工(gong)(gong)停產、人(ren)員(yuan)傷亡和嚴重的環境污染。因此,現代(dai)石油、化工(gong)(gong)等工(gong)(gong)業對管(guan)道裝(zhuang)置(zhi)的密(mi)封(feng)(feng)提出了非常(chang)嚴格的要求。
法(fa)蘭(lan)(lan)密封接頭中的(de)主要零件為法(fa)蘭(lan)(lan)及墊片,它們通(tong)常以一(yi)個(ge)獨立的(de)標準(zhun)件出現。目前,法(fa)蘭(lan)(lan)及墊片都已(yi)標準(zhun)化。
一(yi)、法蘭
法蘭術語見表(biao)2-1。
表2-1 法蘭術語 | ||
序號 | 術 語(yu) | 定 義 |
1 | 法蘭 | 墊片連接總成的基礎部件,帶(dai)有(you)堅固的向心(xin)伸出凸緣(yuan),目的是把兩(liang)件或多(duo)件過程裝置連接起來(lai) |
2 | 平面(mian)法蘭 | 整(zheng)個耦(ou)合(he)面(mian)為平(ping)面(mian)或全平(ping)面(mian)的法蘭 |
3 | 凸面法蘭 | 法蘭的(de)(de)接(jie)合面凸出了(le)一部(bu)(bu)分,該法蘭是以它的(de)(de)邊(bian)緣連接(jie)部(bu)(bu)分發(fa)生接(jie)觸(chu),而它的(de)(de)表面不在螺(luo)栓圓(yuan)周處與其他(ta)部(bu)(bu)件接(jie)觸(chu)。正規情況(kuang)下,墊片的(de)(de)遮蓋部(bu)(bu)分伸出到螺(luo)栓的(de)(de)內側(ce)。 |
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(mian)法(fa)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 | 該類型為環(huan)形接(jie)頭法蘭(也稱為AP1環(huan))。兩片法蘭上都加工有溝槽,它所裝的密封墊片一(yi)般(ban)用硬金(jin)屬制造。 |
二、墊片
墊片術(shu)語(yu)見表2-2。
表(biao) 2-2 墊片術語 | ||
序(xu)號 | 術(shu) 語 | 定 義 |
1 | 墊片(pian) | 置于配(pei)合(he)面(mian)間幾何(he)形狀符合(he)要求(qiu)的薄斷(duan)面(mian)密封(feng)件 |
a. 非金屬(shu)墊片(pian) | 由非金屬材(cai)料制(zhi)成的墊片 | |
b. 金(jin)屬墊(dian)片 | 由金屬材料制成的墊片 | |
2 | 復合墊片 | 兩種以上(shang)材料(liao)按(an)需要復合而(er)成的墊片 |
a. 石(shi)棉橡膠墊片(pian) | 由(you)石棉橡膠板制成的墊片 | |
b. 金(jin)屬包覆墊(dian)片 | 由(you)金屬薄板包(bao)覆非金屬材料而(er)成(cheng)的墊(dian)片 | |
c. 聚四氟(fu)乙烯(xi)包覆(fu)墊片(pian) | 表面有聚四氟(fu)乙烯包覆層的墊(dian)片 | |
d. 柔性石墨包覆墊(dian)片 | 金屬(shu)包覆墊外(wai)面再包覆柔(rou)性石(shi)墨的墊片(pian) | |
e. 纏繞墊(dian)片 | 成型的(de)金屬帶與非金屬同軸(zhou)線同平面交替(ti)螺旋(xuan)纏繞而(er)成的(de)墊(dian)片 | |
f. 纏繞-金屬包覆組合墊片 | 以有筋條的金屬包覆墊為基(ji)體(ti),在(zai)外圓周(zhou)上再纏(chan)繞成纏(chan)繞墊的組合墊片,用于(yu)多層換熱器 | |
g. 骨架式柔性石墨墊片 | 柔性石墨和骨(gu)架按特定工(gong)藝(yi)復合而成的墊片(pian) | |
h. 包覆金(jin)屬環的橡膠(jiao)墊片 | 內(nei)周邊(bian)包覆(fu)金(jin)屬環的(de)石棉橡(xiang)膠(jiao)墊片(pian) | |
i. 金屬增強(qiang)墊片 | 金屬(shu)起(qi)增強(qiang)作(zuo)用的墊片 | |
j. 編(bian)織墊片 | 密封(feng)材料編織而成的(de)墊片 |
三、密封(feng)結構術(shu)語
1. 法蘭連接密封
法蘭連接密封(feng)(feng)件置于兩法蘭的(de)配合面間,靠(kao)擰緊螺栓壓緊密封(feng)(feng)件的(de)密封(feng)(feng)結構。
2. 突(tu)面或(huo)平面法(fa)蘭密封
法蘭配(pei)合面為(wei)突面或平面的密封結(jie)構,如圖2-1所示。
3. 凹凸面法蘭(lan)密封(feng)
法蘭配合面為凹凸面的(de)密封結構,如圖2-2所(suo)示。
4. 榫槽面法蘭密封(feng)
法蘭(lan)配合面(mian)為榫槽面(mian)的密封結構,如圖2-3所(suo)示。
5. 八角環(huan)密封(feng)
螺(luo)栓法蘭(lan)連接,八角環靠螺(luo)栓的力(li)預緊(jin),并受介質壓力(li)的作用而自(zi)緊(jin)的密(mi)封結(jie)構,如(ru)圖2-4所示。
6. 橢(tuo)圓環密封
螺栓法(fa)蘭連接,橢圓環靠螺栓的(de)(de)(de)力(li)預緊,并受介質(zhi)壓力(li)的(de)(de)(de)作用而自緊的(de)(de)(de)密封結構,如圖2-5所(suo)示。
7. 透鏡環密封
高壓(適用壓力為32MPa)管道連接處用透鏡墊做密(mi)封件的密(mi)封結構,如圖2-6所示(shi)。
四(si)、墊片(靜密封)設計術語
墊片(靜密封)設(she)計(ji)術語見表2-3。
表(biao)2-3 墊片 (靜密封)設計術語 | ||
序號(hao) | 術(shu) 語(yu) | 定(ding) 義 |
1 | 預緊(jin)密封比壓(y) | 安(an)裝時,預緊螺栓達到密封狀態(tai)墊片所(suo)承受的(de)壓應力 |
2 | 操作密封比壓 | 操(cao)作時,介質壓力抵消了(le)螺(luo)栓載荷作用(yong)于墊片上(shang)的(de)部分(fen)應力后(hou),還能保持(chi)密(mi)封(feng)的(de)墊片上(shang)的(de)壓應力。它(ta)是墊片系數與(yu)介質壓力的(de)乘積 |
3 | 墊片系數(m) | 操作密封(feng)比壓與被密封(feng)介(jie)質壓力之(zhi)比 |
4 | 螺栓操作載荷 | 操作(zuo)時,保持(chi)(chi)密(mi)(mi)封使螺栓受的載荷。它是介質壓(ya)(ya)力載荷與保持(chi)(chi)密(mi)(mi)封所(suo)需墊(dian)片壓(ya)(ya)緊力之和。 |
5 | 螺栓預緊載(zai)荷 | 安裝時(shi),螺栓為壓(ya)緊墊(dian)片(pian)(pian)使之密(mi)封而承受(shou)的(de)載荷。此時(shi)墊(dian)片(pian)(pian)上的(de)壓(ya)應力必須達到墊(dian)片(pian)(pian)的(de)預(yu)緊密(mi)封比壓(ya) |
6 | 自緊載荷 | 介質壓力產生的自緊(jin)力 |
7 | 回(hui)彈力(li) | 密封作為抵抗外力作用而產生的(de)恢復原形的(de)力 |
8 | 墊片幾何寬度 | 墊(dian)片(pian)外(wai)直(zhi)徑(jing)與內直(zhi)徑(jing)之差的(de)一(yi)半 |
9 | 墊(dian)片接觸(chu)寬度(du) | 與法蘭配合(he)面可能接(jie)觸的寬度,它隨(sui)配合(he)面的形狀不(bu)同(tong)而(er)不(bu)同(tong) |
10 | 墊片基本密封寬(kuan)度 | 根據墊片接(jie)觸寬(kuan)(kuan)度計(ji)算(suan)的(de)用于確定墊片有效密封寬(kuan)(kuan)度的(de)墊片寬(kuan)(kuan)度 |
11 | 墊(dian)片有效密封(feng)寬度 | 考慮到法蘭偏(pian)轉的影(ying)響,設(she)計時(shi)根據墊片基本(ben)密封寬度按均方根計算的墊片寬度 |
五、墊片材料(liao)性(xing)能(neng)術語
墊片材料性能術語(yu)見(jian)表2-4。
表(biao)2-4 墊片材料性能術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 壓縮率 | 加載時(shi),材料的(de)厚(hou)度(du)壓縮量與初始厚(hou)度(du)之比(bi) |
2 | 彈性 | 固體物(wu)質在應力作用下(xia)產(chan)生應變,應力消失后即恢復原(yuan)狀的性能 |
3 | 回彈(dan)率(lv) | 固(gu)體(ti)物(wu)質卸載(zai)時的(de)回彈(dan)量(liang)與(yu)加載(zai)時的(de)壓(ya)縮量(liang)之比 |
4 | 應力松弛(chi) | 應變(bian)不變(bian)而應力衰減的一種過渡應力-應變(bian)狀態 |
5 | 應力松弛率 | 應力(li)(li)松弛狀態下應力(li)(li)衰減(jian)的百分數 |