不銹鋼壓力管道用法蘭密封接頭是由不銹(xiu)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)蘭密封(feng)(feng)接頭的(de)密封(feng)(feng)失(shi)效主要表現(xian)為泄漏(lou)。在(zai)各行(xing)業的(de)管(guan)道(dao)系統和裝置中,因(yin)法(fa)蘭密封(feng)(feng)接頭密封(feng)(feng)失(shi)效,輕則造(zao)成能源、原(yuan)材料的(de)浪費,重(zhong)則導致(zhi)設備報廢、停工停產、人員傷亡(wang)和嚴重(zhong)的(de)環境(jing)污染。因(yin)此,現(xian)代石油、化工等工業對管(guan)道(dao)裝置的(de)密封(feng)(feng)提(ti)出(chu)了非常嚴格的(de)要求(qiu)。
法(fa)蘭(lan)密封(feng)接頭中的主(zhu)要零件為法(fa)蘭(lan)及墊(dian)片(pian),它們通常以一個獨立(li)的標準(zhun)(zhun)件出現。目前,法(fa)蘭(lan)及墊(dian)片(pian)都(dou)已標準(zhun)(zhun)化。
一、法(fa)蘭
法蘭術語見表2-1。
表2-1 法蘭(lan)術語 | ||
序號(hao) | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 法蘭(lan) | 墊片連接總成的基礎部件,帶有堅固的向心伸(shen)出凸緣,目的是把兩件或(huo)多件過程(cheng)裝置連接起來 |
2 | 平面(mian)法蘭 | 整(zheng)個耦合(he)面(mian)(mian)為平(ping)面(mian)(mian)或全平(ping)面(mian)(mian)的法蘭 |
3 | 凸面法蘭 | 法蘭的接合面凸(tu)出了一部分(fen),該法蘭是以它的邊緣(yuan)連(lian)接部分(fen)發(fa)生接觸,而它的表面不(bu)在(zai)螺栓圓周處(chu)與其他部件接觸。正規情況下,墊片的遮蓋部分(fen)伸出到螺栓的內側。 |
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 | 環連接面法蘭 | 該類(lei)型為(wei)環(huan)(huan)形接頭法(fa)蘭(lan)(也稱為(wei)AP1環(huan)(huan))。兩(liang)片法(fa)蘭(lan)上都加工有溝槽(cao),它(ta)所裝的密封墊片一(yi)般用硬金屬制造。 |
二、墊片
墊片術語見表2-2。
表 2-2 墊片術語 | ||
序號(hao) | 術 語 | 定(ding) 義 |
1 | 墊片 | 置于配合面間幾何形狀符(fu)合要求的(de)薄斷面密封件 |
a. 非金屬墊片 | 由非(fei)金(jin)屬材料制成(cheng)的(de)墊(dian)片 | |
b. 金屬墊片 | 由金屬材料制成(cheng)的(de)墊片 | |
2 | 復合墊片(pian) | 兩種以上材(cai)料按需要復(fu)合而成的墊(dian)片 |
a. 石棉(mian)橡膠墊片 | 由石棉橡(xiang)膠板制(zhi)成的墊片 | |
b. 金屬包覆墊片 | 由(you)金屬(shu)薄板包(bao)覆非金屬(shu)材(cai)料而成的墊片 | |
c. 聚四氟乙(yi)烯包覆(fu)墊片 | 表(biao)面有聚四(si)氟乙烯包覆層(ceng)的墊片 | |
d. 柔性(xing)石墨包覆墊片 | 金屬包(bao)覆墊外(wai)面再包(bao)覆柔性石(shi)墨的(de)墊片 | |
e. 纏(chan)繞墊片 | 成型的(de)金屬(shu)(shu)帶與非金屬(shu)(shu)同軸(zhou)線(xian)同平面(mian)交替(ti)螺旋纏(chan)繞而成的(de)墊片 | |
f. 纏(chan)繞(rao)-金屬包覆組合墊片 | 以有筋條的金屬包(bao)覆墊(dian)為(wei)基體,在外(wai)圓周上再纏繞成纏繞墊(dian)的組合墊(dian)片,用于多層換熱(re)器(qi) | |
g. 骨(gu)架式柔性石墨墊片 | 柔性(xing)石墨和骨架(jia)按特(te)定工藝復合而成的墊片 | |
h. 包覆(fu)金屬環的橡膠墊片 | 內周邊包覆金屬環的石棉橡膠墊片 | |
i. 金屬增強墊片 | 金(jin)屬起增強作用的墊片 | |
j. 編織(zhi)墊片 | 密(mi)封材(cai)料(liao)編織而成的(de)墊片(pian) |
三、密封結(jie)構術語
1. 法蘭連接密封
法蘭連(lian)接密封(feng)(feng)件(jian)置于兩法蘭的配合面間(jian),靠擰緊螺栓(shuan)壓緊密封(feng)(feng)件(jian)的密封(feng)(feng)結構。
2. 突面或平面法蘭密封
法蘭配(pei)合面為突(tu)面或平(ping)面的密(mi)封(feng)結構(gou),如圖2-1所示(shi)。
3. 凹凸面法蘭密封
法蘭(lan)配合面為凹凸(tu)面的(de)密封結構,如圖2-2所(suo)示。
4. 榫槽面法蘭密封(feng)
法蘭配合面為榫槽(cao)面的密封結構(gou),如圖2-3所(suo)示。
5. 八角(jiao)環密封(feng)
螺栓(shuan)(shuan)法蘭連(lian)接,八角環靠螺栓(shuan)(shuan)的(de)力(li)預(yu)緊,并受(shou)介質壓力(li)的(de)作用而自緊的(de)密封結構,如圖2-4所示(shi)。
6. 橢圓環密封(feng)
螺栓法蘭(lan)連接,橢圓環(huan)靠(kao)螺栓的(de)(de)力預(yu)緊,并(bing)受介質壓力的(de)(de)作用而(er)自緊的(de)(de)密封結構,如圖2-5所示。
7. 透鏡環密封
高壓(適用(yong)壓力為32MPa)管道連接(jie)處用(yong)透鏡墊做密封件的密封結構(gou),如圖2-6所(suo)示(shi)。
四、墊(dian)片(靜密(mi)封)設(she)計術語
墊片(靜(jing)密封)設(she)計術語(yu)見(jian)表2-3。
表2-3 墊片 (靜(jing)密封(feng))設計(ji)術語(yu) | ||
序號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 預(yu)緊密封比壓(y) | 安(an)裝時,預緊螺栓(shuan)達到(dao)密封(feng)狀(zhuang)態墊片所承受的壓應力 |
2 | 操作(zuo)密封比(bi)壓 | 操作(zuo)(zuo)時,介質(zhi)壓力(li)抵消(xiao)了螺栓載荷作(zuo)(zuo)用于墊片上(shang)的(de)(de)部分應(ying)力(li)后(hou),還能保持密封的(de)(de)墊片上(shang)的(de)(de)壓應(ying)力(li)。它是墊片系(xi)數與介質(zhi)壓力(li)的(de)(de)乘積 |
3 | 墊片系(xi)數(m) | 操作密封(feng)比(bi)壓與被密封(feng)介質(zhi)壓力之比(bi) |
4 | 螺栓操作載荷(he) | 操作時,保持(chi)密(mi)封(feng)使螺栓受的載荷(he)(he)。它是介質壓力(li)載荷(he)(he)與保持(chi)密(mi)封(feng)所需墊(dian)片壓緊(jin)力(li)之和。 |
5 | 螺(luo)栓預緊載荷 | 安(an)裝(zhuang)時(shi),螺栓為(wei)壓緊墊(dian)(dian)片(pian)使之密封而承受(shou)的(de)載荷。此時(shi)墊(dian)(dian)片(pian)上的(de)壓應力必須(xu)達到墊(dian)(dian)片(pian)的(de)預緊密封比壓 |
6 | 自緊(jin)載荷 | 介質壓力產生(sheng)的(de)自緊力 |
7 | 回彈力 | 密封作為(wei)抵抗外力作用(yong)而產(chan)生的(de)恢復原形的(de)力 |
8 | 墊片幾何(he)寬(kuan)度 | 墊片外直徑與內(nei)直徑之(zhi)差的一半 |
9 | 墊片(pian)接(jie)觸(chu)寬(kuan)度 | 與法蘭配合面(mian)可能接(jie)觸的(de)寬(kuan)度,它隨配合面(mian)的(de)形(xing)狀不(bu)(bu)同而不(bu)(bu)同 |
10 | 墊片基本密封寬(kuan)度 | 根(gen)據墊片接觸寬度計算的用于確定墊片有效密封寬度的墊片寬度 |
11 | 墊(dian)片有效密(mi)封寬度 | 考(kao)慮到(dao)法(fa)蘭偏轉的(de)影響,設計(ji)時根據墊(dian)片基(ji)本密封寬度按均方根計(ji)算的(de)墊(dian)片寬度 |
五、墊(dian)片(pian)材料(liao)性(xing)能(neng)術語(yu)
墊片材(cai)料(liao)性能術(shu)語見表2-4。
表2-4 墊片材料性能術(shu)語 | ||
序(xu)號 | 術 語 | 定 義 |
1 | 壓縮率 | 加載(zai)時,材料的厚(hou)(hou)度壓縮量與初始厚(hou)(hou)度之比 |
2 | 彈性(xing) | 固體(ti)物質在應力作用下產(chan)生(sheng)應變,應力消失后即恢復原狀的性能 |
3 | 回彈率 | 固(gu)體物質卸載(zai)時的回彈量與(yu)加(jia)載(zai)時的壓縮量之比 |
4 | 應力松弛(chi) | 應(ying)(ying)變不變而應(ying)(ying)力衰減的(de)一種(zhong)過(guo)渡(du)應(ying)(ying)力-應(ying)(ying)變狀態 |
5 | 應力松弛率(lv) | 應(ying)力松(song)弛狀態下應(ying)力衰減的(de)百分數 |